Soczewki Focusa odbyły się po raz ósmy. W odróżnieniu od innych wydarzeń tego typu w naszym plebiscycie wyróżnienia przyznajecie Wy – czytelnicy „Focusa”. W głosowaniu na stronie soczewki.focus.pl co roku wybieracie – przełomowe przedsięwzięcia naukowe i technologiczne. Na kolejnych stronach przeczytacie o najciekawszych tegorocznych innowacjach wyróżnionych w trzech kategoriach: technicznej, medycznej i informatycznej.
Jak się okazuje, Wasze typy się sprawdzają. O wynalazkach, które wyróżniacie, jest głośno nie tylko w Polsce, ale i na świecie. Rok temu w kategorii innowacji medycznych triumfował Braster – urządzenie do termograficznego wykrywania raka piersi we wczesnym stadium. „To wynalazek w pełni polski. Stworzyli go naukowcy, którzy wpadli na pomysł wykorzystania ciekłych kryształów do wykrywania ognisk zmian nowotworowych” – wyjaśniała Maja Józefowicz, dyrektor marketingu Braster SA. Kobiety wykonują badanie samodzielnie, w domu i otrzymują diagnozę za pośrednictwem aplikacji mobilnej. Braster trafił do sprzedaży kilka miesięcy po otrzymaniu wyróżnienia w naszym plebiscycie. Polki kupiły tysiące takich urządzeń, a producent chce wejść z nim także na rynki zagraniczne. Nic dziwnego – czegoś takiego nie ma w ofercie nikt inny na świecie.
Sukces odniósł także Michał Mikulski z Zakładu Sterowania i Robotyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Zaprojektował robota, który pomaga w rehabilitacji pacjentów, wygrywając w Soczewkach Focusa 2013. Założona przez Mikulskiego firma EgzoTech produkuje dziś roboty Luna EMG, dzięki którym ćwiczenia rehabilitacyjne stają się fajną zabawą – pacjenci w ich trakcie grają w gry komputerowe.
Niektóre wynalazki potrzebują więcej czasu, by trafić na rynek. Soczewki Focusa 2014 w kategorii innowacji technicznej zwyciężył system ogrzewania i chłodzenia domu energią cieplną magazynowaną w ziemi, zaprojektowany na Politechnice Gdańskiej. W dachu budynku znajdują się rury pochłaniające ciepło i przekazujące je do podziemnego magazynu. Ten z kolei jest połączony z wymiennikami cieplnymi w ścianach. Jeśli w pomieszczeniach robi się zimno, energia spod ziemi jest kierowana do ścian. Gdy robi się gorąco, ściany pochłaniają nadmiar ciepła i kierują je do magazynu. Technologia jest niedroga, a oszczędności na rachunkach za ogrzewanie sprawiają, że wydatek na nią zwraca się po 3–5 latach. „Na początku maja zakończyliśmy badania w budynku testowym, które trwały od 2015 roku. Dotychczasowe wyniki są lepsze niż mogliśmy oczekiwać. Teraz przygotowuję wniosek patentowy i naukowe publikacje wyników” – opowiada dr Marek Krzaczek, jeden z pomysłodawców systemu. A to oznacza, że na premierę rynkową będziemy musieli poczekać jeszcze rok–dwa.
1. SYSTEM PRECYZYJNIE MIERZĄCY ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA – Innowacja techniczna
kto: Główny Instytut Górnictwa w Katowicach
dostępność: dla samorządów, w ramach testów
więcej informacji: www.gig.eu
W ubiegłym roku trudno było nie natknąć się na alarmujące informacje o smogu w Polsce. Nasze – powietrze należy do najbardziej zanieczyszczonych w Europie, a choroby z tym związane zabijają blisko 50 tys. osób rocznie. Nie jest to zjawisko nowe, więc dlaczego dopiero teraz zrobiło się o tym głośno? Ponieważ dane ze stacji mierzących zanieczyszczenia stały się dostępne w internecie i aplikacjach mobilnych. Jeszcze kilkanaście lat temu nie można było łatwo sprawdzić, czy powietrze w naszym mieście lub dzielnicy jest groźne dla zdrowia. Jednak i dziś nie jest to tak łatwe, jak mogłoby się wydawać. Stacje pomiarowe Wojewódzkich Inspektoratów Ochrony Środowiska działają tylko w niektórych miastach i dzielnicach. „Czasami te stacje są na terenach zielonych, gdzie zanieczyszczeń jest stosunkowo niewiele. Ale wystarczy zrobić pomiar trzy ulice dalej i okazuje się, że dopuszczalne normy są tam przekroczone kilkakrotnie” – mówi dr Adam Szade z Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach, główny autor nagrodzonej w plebiscycie innowacji technicznej. Jego zespół zaprojektował latającą stację pomiarową monitorującą tzw. niską emisję zanieczyszczeń powietrza. Czujniki zainstalowane na pokładzie drona mogą przekazać dokładne informacje dotyczące składu dymu wydobywającego się z konkretnego komina albo poziomu szkodliwych pyłów nad wybraną ulicą.
Skąd pomysł na takie urządzenie? „Nasz dyrektor lubi biegać i często trenuje, a mieszka w dzielnicy domków jednorodzinnych, gdzie jest dużo niskiej emisji. Pod koniec 2015 r. zaproponował, żebyśmy wymyślili coś, co pozwoli dokładniej monitorować zanieczyszczenia” – opowiada dr Szade. Zespół miał już doświadczenie w budowaniu laserowych mierników poziomu metanu i dwutlenku węgla. Do monitorowania powietrza zbudował platformę pomiarową oceniającą poziom groźnych pyłów zawieszonych (PM1, PM2,5 i PM10), tlenku i dwutlenku węgla (nad wykrywaniem innych szkodliwych gazów inżynierowie wciąż pracują). Całość mieści się w niewielkim pudle ważącym 1,5 kg, mającym własne sterowanie, baterie, GPS i moduł łączności bezprzewodowej. „Taką platformę może nosić ze sobą człowiek, można zamontować ją na samochodzie lub podwiesić pod dronem. Robiąc pomiary na ulicy sprawdzamy, czym oddychają piesi. Używając drona Tarot T15 V2, sporządzamy aktualne mapy poziomu zanieczyszczeń i możemy dokładnie wskazać, z którego komina się wydostają” – mówi dr Szade.
Zastosowane przez katowickich inżynierów mierniki laserowe są bardzo dokładne. Działają szybko, więc można je zamontować pod szybko poruszającym się dronem. Są też niestety drogie. Koszt zbudowania jednej platformy pomiarowej liczony jest w dziesiątkach tysięcy złotych. Nie jest to więc urządzenie, które mogłoby trafić do masowej produkcji. „Na razie nie ma decyzji, czy jego komercjalizacją zajmie się jakaś zewnętrzna firma. Być może nasz instytut będzie robił pomiary tym sprzętem na zamówienie np. samorządów, tak jak to było do tej pory” – wyjaśnia dr Szade. Dodaje jednak, że konstruktorzy myślą też o tańszych, prostszych miernikach pyłu, które mogliby kupować nawet zwykli konsumenci. Takie urządzenia nie wykonywałyby bardzo dokładnych pomiarów, lecz tylko wykrywały znaczące przekroczenia norm zanieczyszczeń powietrza. Można by je podłączyć do internetu, aby przekazywały dane na bieżąco – podobnie jak dostępne dziś powszechnie domowe stacje meteo. „Wówczas w jednym mieście mogłoby być nie kilka, a kilkaset punktów pomiarowych. To dałoby o wiele lepszy obraz sytuacji niż dziś. Gdyby przydomowe czujniki wykryły gdzieś przekroczenie norm, moglibyśmy wysłać tam drona i sprawdzić, skąd się to wzięło” – mówi dr Szade.
Co wisi w polskim powietrzu?
Nasz kraj jest w europejskiej czołówce, jeśli chodzi o zanieczyszczenie powietrza PM2,5 – drobnymi pyłami średnicy poniżej – 2,5 mikrometra (tysięcznej części milimetra). Zawierają one między innymi związki siarki i azotu, metale ciężkie oraz amoniak. Polska jest też liderem w innej dziedzinie – skażenia wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi, mającymi działanie rakotwórcze. Zimą w powietrzu najczęściej pojawia się tzw. smog londyński (siarkowy), mający związek z paleniem w piecach. Zawiera przede wszystkim tlenek siarki, tlenki azotu, tlenki węgla, sadzę i pyły. W Polsce występuje w Krakowie i na Górnym Śląsku. Negatywnie wpływa na układy oddechowy i krążenia. Z kolei latem częściej mamy do czynienia ze smogiem typu Los Angeles (fotochemicznym). Powstaje on ze spalin samochodowych zawierających tlenek węgla, tlenki azotu i węglowodory. Pod wpływem słońca powstają z nich kolejne toksyny, np. ozon. W Polsce występuje w Warszawie i Krakowie. Wywołuje podrażnienia oczu i dróg oddechowych
Jego zespół przeprowadził testy platformy pomiarowej w kilku polskich miastach, w tym w bardzo zanieczyszczonym Nowym Targu i Bytomiu. Władze samorządowe deklarują, że chciałyby wykorzystać drony do precyzyjnego namierzania „trucicieli”, ale przede wszystkim po to, by ich edukować. „Jeśli będziemy mieli pomiar, łatwiej nam będzie wyegzekwować karę. Ale chodzi przede wszystkim o to, by ludzie wiedzieli, że tego pilnujemy i zależy nam, aby w naszym mieście powietrze było czystsze” – mówił wiceprezydent Bytomia Andrzej Panek. I jest duża szansa na to, że pomogą w tym właśnie technologie opracowane w Głównym Instytucie Górnictwa.
2. CHIP MONITORUJĄCY STAN ZDROWIA CZŁOWIEKA – Innowacja medyczna
kto: Politechnika Warszawska, Instytut Technologii Elektronowej, Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej w Warszawie oraz firma FULCO sp. z o.o. (dawniej Fonon sp. z o.o.)
dostępność: wersja dla konsumentów za kilka lat
więcej informacji: www.pw.edu.pl/Badania-i-nauka/
Układy scalone, zwane też chipami, są dzisiaj wszechobecne. To dzięki nim działają nasze komputery, smartfony, telewizory czy samochody. Chipy najczęściej kojarzą nam się z dużymi producentami elektroniki, takimi jak Intel czy AMD. Jednak innowacyjny układ scalony potrafią zaprojektować i wyprodukować także polscy inżynierowie. „Tyle że my nie zajmujemy się układami uniwersalnymi takimi jak mikroprocesory, które można kupić w sklepie z elektroniką. Projektujemy specjalistyczne chipy dostosowane do bardzo konkretnych zadań, takich jak monitorowanie organizmu człowieka” – wyjaśnia prof. Witold Pleskacz z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Do tego właśnie służy BioSoC – zwycięzca naszego plebiscytu w kategorii innowacji medycznych.
Historia jego powstania jest dość skomplikowana, podobnie jak nazwa. SoC to skrót od „system on chip”, co oznacza, że w jednym układzie scalonym mamy mikroprocesor oraz bloki funkcjonalne odpowiedzialne za zbieranie danych z czujników, przetwarzanie wyników pomiaru i komunikację z innymi urządzeniami. Przedrostek „Bio” oznacza, że chip ma monitorować biologiczną aktywność organizmu: tętno, częstość oddechu, temperaturę ciała, aktywność elektryczną mięśni, potliwość skóry, poziom tlenu we krwi i pozwala na zapis EKG. Taki układ połączony z czujnikami przylegającymi do ciała może określić, kiedy zaczyna się z nami dziać coś niedobrego, np. gdy zaczynamy przysypiać za kierownicą samochodu.
Pomysł na opracowanie chipa wyszedł z Wojskowego Instytutu Medycyny Lotniczej w Warszawie (WIML). Chodziło o kontrolowanie organizmu człowieka w warunkach dynamicznych, np. kierowców lub pilotów. Pierwszy prototyp, zbudowany z powszechnie dostępnych elementów, opracował Instytut Techniki i Aparatury Medycznej z Zabrza. „Było to jednak dość duże urządzenie – mieściło się w pudełku wielkości mydelniczki. Byłoby mało praktyczne, bo nie dałoby się go wbudować np. w koszulkę, a na dodatek potrzebowałoby dużo energii. Dlatego WIML zaproponował, żebyśmy zrobili wersję miniaturową” – opowiada prof. Pleskacz. Ok. 90 proc. prac przy projektowaniu chipa wykonał zespół z Politechniki Warszawskiej, kolejne 10 proc. – Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie. W projekcie brała udział także firma FULCO sp. z o.o. (dawniej Fonon sp. z o.o.), która zajęła się testowaniem układu.
Niebezpieczny internet rzeczy
21października 2016 r. przestała działać duża część internetu – m.in. serwisy takie jak Twitter, Netflix, Amazon, PayPal czy Spotify. Był to skutek ataku hakerskiego, do którego wykorzystane zostały urządzenia takie jak podłączone do internetu kamery, drukarki i nagrywarki wideo. Wszystkie zawierały chip wyprodukowany przez jedną chińską firmę, podatny na zainfekowanie wirusem o nazwie Mirai. Ponieważ chip był tani i uniwersalny, trafił do setek tysięcy urządzeń, które potem mogły być wykorzystane przez hakerów do atakowania stron internetowych. „To dobry przykład na ryzyko, jakie stwarza stosowanie gotowych rozwiązań. Jeśli chip jest projektowany od podstaw i dostosowany do ściśle określonych zadań, o wiele trudniej jest przejąć nad nim kontrolę albo przechwycić przetwarzane przez niego dane“ – wyjaśnia prof. Witold Pleskacz. Jest to szczególnie ważne w przypadku
układów takich jak BioSoC, przeznaczonych do monitorowania stanu zdrowia człowieka. Dane na ten temat powinny być wyjątkowo starannie chronione, a atak hakerski na taki chip mógłby doprowadzić np. do wysłania pomocy medycznej do wielu osób, które wcale by jej nie potrzebowały.
BioSoC rozmiarami przypomina ziarnko grochu – jego krzemowe „serce” ma wymiary 5 na 5 mm. Na tak małej powierzchni znajduje się 4,6 mln tranzystorów. „Zrobiliśmy ten układ od podstaw w ciągu zaledwie 3,5 roku. To naprawdę szybko” – podkreśla prof. Pleskacz. I dodaje, że ten chip jest przeznaczony do zastosowań cywilnych. Za jego pomocą będzie można monitorować stan organizmu kierowców, operatorów maszyn, pacjentów wypisanych ze szpitala, osób starszych lub niepełnosprawnych. Gdy chip wykryje niepokojące zmiany aktywności organizmu, może powiadomić o tym użytkownika (np. zalecając kierowcy, by zatrzymał się i odpoczął) albo wzywając pomoc medyczną, która zajmie się pacjentem. Uczeni chcą dopracować swój wynalazek i wprowadzić go na rynek komercyjny. Warunkiem jest zdobycie środków finansowych na dalsze prace. „Zakładaliśmy, że będzie to urządzenie tanie w produkcji, przeznaczone do masowego stosowania w samochodach, opaskach noszonych na ciele czy inteligentnych koszulkach wyposażonych w czujniki. W ten sposób wpisujemy się w trendy tzw. internetu rzeczy i technologii ubieralnych” – mówi prof. Pleskacz. Dziś trudno jednak określić, kiedy z BioSoC zaczną korzystać pierwsi użytkownicy.
3. GRA KOMPUTEROWA MOTYWUJĄCA PRACOWNIKÓW – Innowacje informatyczne
kto: firma GetBadges
dostępność: w sprzedaży
więcej informacji: www.getbadges.io
Kilka lat temu wielką karierę zaczął robić termin „grywalizacja”. Idea była taka, że różne mniej lub bardziej codzienne czynności można uatrakcyjnić, dodając do nich elementy znane z gier: choćby takie jak zbieranie punktów czy odznak. W ten sposób miała zmieniać się np. nauka w szkołach, ale przede wszystkim praca w firmach. Szybko jednak okazało się, że to nie takie proste. „Grywalizacja musi być dobrze przemyślana, aby nie zniechęcała użytkowników i nie znudziła się im. Trzeba wiedzieć, za co przyznawać punkty, a za co nie. A przede wszystkim całość powinna opierać się nie na rywalizacji, lecz na współpracy, bo to najskuteczniej motywuje ludzi” – podkreśla Justyna Wojtczak, dyrektor zarządzająca firmy GetBadges. Dlatego dziś stosuje się bardziej neutralne terminy, takie jak gryfikacja czy gamifikacja. Aplikacja GetBadges, która zwyciężyła w kategorii innowacji informatycznych Soczewek Focusa, skierowana była najpierw do programistów. Ta grupa zawodowa często pracuje zespołowo, a zarazem znana jest ze swego upodobania do gier wideo. „Istnieją też dobre narzędzia do monitorowania pracy programistów, takie jak GitHub czy Bitbucket. Nasza aplikacja potrafi zbierać dane z różnych tego typu programów i analizować je. Dzięki temu wiadomo, czy prace postępują zgodnie z planem i gdzie pojawiają się problemy” – mówi Justyna Wojtczak.
Jednocześnie aplikacja pozwala nadać pracy bardziej rozrywkowy charakter dzięki elementom zaczerpniętym z gier komputerowych. Pracownicy zdobywają punkty, odznaki, realizują misje, a przy okazji walczą z potworami. GetBadges zawiera bowiem moduł, który do złudzenia przypomina grę wideo podobną do klasycznej „Dungeons & Dragons” – ekipa bohaterów przemierza ponure lochy, pełne nieprzyjaznych istot. Taka przygoda wzmacnia więzi między członkami zespołu, zachęca ich do współpracy i pozwala na odrobinę relaksu. A żeby rozgrywka nie znudziła się graczom, GetBadges chce co mniej więcej cztery miesiące wypuszczać nowy moduł. „Będą to zarówno rozszerzenia istniejącej już gry, czyli nowe misje w lochach, jak i zupełnie nowe propozycje. Część użytkowników zamiast walczyć z potworami woli np. budować zamki lub miasta, więc damy im taką możliwość” – zapowiada Justyna Wojtczak.
Punkty za koleżeństwo
W pracy liczą się nie tylko wykonane zadania i zmieszczenie się w budżecie, ale także rzeczy trudniejsze do zmierzenia, takie jak dobra atmosfera. Jednak i w tym przypadku można się posłużyć technologią. Na rynku pojawiają się aplikacje, które pozwalają na przyznawanie współpracownikom punktów za życzliwość i chęć niesienia pomocy. „Taką możliwość daje także GetBadges – to moduł Kudos. Za jego pomocą możemy pochwalić swoich kolegów np. za to, że pomogli nam w krytycznej sytuacji albo zaparzyli kawę, gdy my nie mieliśmy na to czasu” – mówi Justyna Wojtczak. Docelowo każdy pracownik będzie mógł zamienić uzbierane w ten sposób „punkty życzliwości” na jakąś nagrodę. Jaką? To już zależy od pracodawcy. „Nie chcemy go w tym wyręczać, bo to on wie najlepiej, czego potrzebują pracownicy” – dodaje Justyna Wojtczak
Pomysł GetBadges sprawdził się – aplikację można przetestować za darmo i coraz więcej firm decyduje się na zakup pełnej wersji. Oferta skierowana jest już nie tylko do programistów, ale też np. do działów sprzedaży czy obsługi klienta. „Wiele firm ma narzędzia do monitorowania pracy tych działów, ale nie każdy pracownik wpisuje do nich odpowiednie dane. Okazało się, że po wprowadzeniu GetBadges to się zmienia. Elementy gry sprawiają, że np. handlowcy siadają do komputera, zamiast poprzestawać na ręcznych notatkach. A to przekłada się na lepsze możliwości analizowania tego, co się dzieje w firmie” – mówi Justyna Wojtczak.
GetBadges zbiera dziś dane z ponad 20 aplikacji, w tym popularnych narzędzi do pracy grupowej takich jak Slack i Trello. Na razie 90 proc. klientów GetBadges to firmy spoza Polski. „Od początku nastawialiśmy się na stworzenie produktu na rynek międzynarodowy. Zagraniczni klienci są bardziej otwarci na stosowanie grywalizacji, ale i w Polsce nastawienie zaczyna się zmieniać” – mówi Justyna Wojtczak. To dobry znak – w porównaniu z innymi krajami europejskimi Polacy spędzają w pracy dużo czasu, więc dobrze by było, gdyby przy okazji mogli też czerpać z tego przyjemność.