Orgány na čipu či počítače, co vás dobře odhadnou aneb Ty nejzajímavější české projekty, o kterých nejspíš nevíte

chip-1

Foto: Wyss Institute

Orgán na čipu se dá propojit s dalšími orgány tak, aby mohly fungovat jako celek

Řádky, které teď budete číst, nejsou z vědeckofantastického románu. I když by se tak v některých případech mohly jevit. Popisují reálné výzkumy z českých univerzit, vysokých škol a dalších organizací, které se už začaly prodírat do běžného života. Někdy daleko za hranice Česka a v některých případech i vysoko nad něj. Přesto se zmínky na veřejnost dostávají velmi okrajově, a tak jsme se rozhodli ve spolupráci místními vysokými školami ty nejzajímavější tuzemské projekty vybrat.

Pokud totiž něco od tuzemských i zahraničních technologických firem slýcháme pravidelně, je to chvála na místní univerzitní vzdělávání. Následující výběr přitom ukazuje jen zlomek projektů, které tu odborníci nejen v posledním roce řešili.

Vynechali jsme ty, které si opakovaně získaly pozornost médií – a že jich v tuzemském prostředí bylo. Třeba projekty CoroVent, nanoroušky liberecké univerzity, hasičské drony ČVUT nebo pražský robotický tým z téže univerzity, který zaujal i americkou agenturu ministerstva obrany.

O následujících projektech se mluví daleko méně. A přesto vystřelily tuzemský výzkum hodně vysoko. Řeší záplavu plastů, alternativní energii pro auta nebo posouvají lékařství.

***

Nanoorgány

O nanovláknech, nanorouškách a nanofiltrech se toho v posledních téměř dvou letech napsalo dost, a často byly spojeny s Technickou univerzitou v Liberci. Ještě několik zdejších nano si ale zaslouží pozornost. Za všechny vybíráme takzvaný orgán na čipu. Výzkumníci totiž nechávají růst miniaturní verzi lidských orgánů na něčem, co vypadá jako odstřižek látky. Je to nanovlákenná membrána a tyto verze orgánů si nepředstavujte jako malé plíce, ale jako několik buněk na membránu přichycenou.

Orgán na čipu

Foto: Wyss Institue/CzechCrunch

Takzvaný orgán na čipu

Látka pomáhá jejich růstu a uspořádání a po čase se sama rozloží, takže zbydou jen buňky se stejnými vlastnostmi jako orgán v lidském těle. Taková struktura pomáhá výzkumu léků, ale dají se na ní testovat i další působení, kterému jsou orgány v těle vystavovány, třeba různé neustálé stlačování a roztahování.

Orgány na čipu zkoumají vědci z Harvardu a nanovlákennou strukturu, na které můžou růst, jim nabídli ti z TUL. Harvardští odborníci si pochvalují, že výsledky takového výzkumu jsou přesnější než testy na zvířatech.

***

Kdopak to mluví

Odhadne vás. Často lépe než mnozí lidé. Třeba věk trefí s odchylkou maximálně pět až sedm let. A je to stroj. Systémy, kterými se zabývají ve skupině FIT@VUT na Vysokém učení technickém v Brně, tu nejjednodušeji označují jako strojové rozpoznávání řeči – ale pokud je tak popíšeme, vynecháváme řadu informací, které umí z lidské řeči vydolovat. Ověřit, kdo a kdy mluví. Poznat pohlaví, kdo komu skáče do řeči, mluví silnějším hlasem a má dominantnější roli. Nebo další sociální role účastníků. Stačí, aby stroj chvilku poslouchal rozhovor dvou lidí.

Tajné služby se tak umí rychleji prokousat množstvím řeči a najít to, co potřebují. Banky a úvěrové firmy zase můžou zjistit, jestli se někdo nesnaží půjčovat si peníze pod několika falešnými jmény. Už dávno totiž odborníci umí připravit systémy tak, že ani změna hlasu je neošálí.

Skupina spolupracuje mimo jiné s Ministerstvem vnitra, pro které aktuálně řeší robustní zpracování nahrávek pro operativu a bezpečnost. Podílí se na projektu analýzy hlasové komunikace mezi piloty letadel a řízením letového provozu a plán je kombinovat ji i s dalšími daty z letu. Nebo pracuje na využití svých poznatků v psychoterapeutických nahrávkách.

***

Lithium-sírové baterie

Pokud se hovoří o elektroautech, jedním dechem výrobci i uživatelé zmiňují i problém s bateriemi. Mimo jiné se musí příliš často dobíjet a jsou těžké. Oboje by mohl vyřešit další projekt z brněnské VUT, kde na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií vyvíjejí lithium-sírové baterie. A mají už i evropský patent.

tomas-kazda-pracuje-na-vyvoji-lithium-sirnych-baterii-autor-igor-sefr

Foto: Igor Šefr

Tomáš Kazda pracuje na vývoji lithium-sirných baterií

Jsou levnější, mimo jiné proto, že řadu drahých kovů ukrytých v nyní používaných bateriích nahrazují právě sírou. Můžou mít proti nim několikanásobně vyšší kapacitu. A mají potenciál i z pohledu recyklace.

Nápad zkombinovat lithium a síru v bateriích navíc zaujal norského investora, který projekt podporuje dlouhodobě a už oznámil, že plánuje vystavět první továrnu na výrobu takových baterií na světě. Tedy, patentovaný český projekt se má spustit prozatím v jedné z částí továrny, která otevře v roce 2024. Ale pokud se uplatní, výroba lithium-sírových baterií by se tu mohla rozšiřovat.

***

Magnetometr ve vesmíru

Projekt, který to i díky tuzemským univerzitám během posledního roku dotáhl vůbec nejdál, právě obíhá kolem Země. Je jím diamantový kvantový magnetometr, na jehož vývoji se podílel Jaroslav Hrubý, absolvent Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT. Jméno tomu trochu napovídá, ale pro jistotu: magnetometr Oscar-Qube z vesmíru mapuje magnetické pole kolem Země. Na oběžnou dráhu se mimochodem dostal na vesmírné lodi Dragon společnosti SpaceX.

Přístroj je už třetím v sérii studentských experimentů Oscar v rámci edukativních programů Evropské vesmírné agentury. „V roce 2018 již jeden z prototypů našeho magnetometru vzlétl balónem do stratosféry, nyní jsme se vydali do vesmíru, abychom provedli naše měření a plně otestovali tuto novou technologii. Je to splněný sen,“ říká Jaroslav Hrubý.

***

Dozimetr v NASA

Při zemi se nemusíme držet ani teď. V NASA zas používají dozimetr vyvinutý v Česku, který pomáhá ochránit astronauty před kosmickým zářením. Mají ho na svědomí odborníci z Ústavu technické a experimentální fyziky ČVUT, kteří později založili spin-off Advacam.

Pracovníci tohoto ústavu se nicméně ve vesmíru uplatňují dlouhodobě, jejich zařízení už byla vyslána s několika družicemi v letech 2013, 2017 i 2019.

***

Odbouratelné (mikro)plasty

Čistíte si zuby? Používáte sprchový gel? Nebo dokonce rtěnku? Pokud odpověď alespoň na jednu otázku zní ano, je možné, že na sebe natíráte nebo se omýváte mikroplasty. Ty obsahuje nemalá část kosmetických a drogistických výrobků, ale nepropadejte panice, v Ústavu chemie materiálů na Fakultě chemické VUT se je snaží nahradit. A to takzvanými biodegradabilními plasty.

K využití jsou kromě zmíněného třeba i pro 3D tiskárny, jako plastové kelímky pro opakované použití a vědci zkoumají, jestli jsou jejich vlastnosti dost dobré na to, aby mohly nahradit některé běžné plasty i v automobilovém průmyslu. Biodegradabilní plasty umí příroda při vhodných podmínkách sama rozložit, a navíc se v ideálním případě vyrábějí z použitého rostlinného potravinářského oleje.

***

Čisticí loď

Když už jsme u té ekologie, na Expu 2020 v Dubaji (konaném v roce 2021) představilo VUT specifický plán na čištění oceánů. Tam každým rokem přibývají miliony tun odpadů a dohromady už jsou těch milionů stovky. VUT navrhuje na jejich sběr poslat loď, kterou by „krmily“ menší lodě, a ta mateřská by plastový odpad rovnou třídila a zpracovávala. Sama by si tak pro sebe vyráběla pohon, a kromě něj produkovala materiál k recyklaci a čistou vodu.

model-procesni-lodi-pro-expo-2020_foto_black-biscuit

Foto: Black Biscuit

Model procesní lodi z dílny VUT

„Nevyčistíme všechny oceány a nezachráníme svět, ale naše řešení lze velmi rychle nasadit do praxe a může pomáhat v místech, kde plastový odpad v mořích nebo oceánech neúnosně zatěžuje lidi a přírodu,“ říká ředitel Ústavu procesního inženýrství Fakulty strojního inženýrství Petr Stehlík.

***

Neuronový překladač

Ještě nedávno se předpokládalo, že pro kvalitní překlad je nutné velmi důkladné porozumění obsahu překládaného textu. Tedy že musí překládat člověk. Na Univerzitě Karlově ukázali, že tomu tak není. A to díky takzvanému hlubokému učení. Tady překládá neuronová síť, a to velmi kvalitně. Když si tu udělali test a stejný text nechali převést do jiného jazyka lidmi a strojem a jejich přesnost pak naslepo hodnotili, výsledek označili rovnou za průlomový.

Automatický překladač sice nepatrně pokulhával za lidskými překladateli v hodnocení plynulosti, byl ale v průměru o něco přesnější, pokud jde o obsahovou správnost překladu. Naměřený výsledek byl statisticky signifikantní,“ uvedl hlavní autor studie Martin Popel z Matematicko-fyzikální fakulty UK. Přesto – měření proběhlo jen na specifickém žánru novinových textů a výsledky prý rozhodně nelze zobecňovat na překladatelskou práci jako celek.

***

Hořčíkový drát

Vypadá trochu jako kabel, ale není to kabel. Je to hořčíkový drát potažený biodegradabilním polymerem. Tedy něčím, co se v těle dokáže rozpustit. Má nahradit drát ocelový. Ten využívají doktoři třeba při operacích srdce – ve chvílích, kdy musejí rozříznout hrudní kost, a pak ji zase pevně spojit, aby mohla srůst. Jenže zmíněná ocel obsahuje mimo jiné nikl a další látky, které způsobují pacientům bolest. Tím, že se hořčíkový drát v těle sám plně rozpustí, není ani třeba druhé operace pro jeho pozdější odstranění.

cvut-biodegradabilni-drat

Foto: ČVUT

Biodegradabilní drát z ČVUT

 „V současné době se ve spolupráci se Všeobecnou fakultní nemocnicí v Praze věnujeme vyhodnocení prvních implantací, které proběhly na hrudní kosti prasat. První výsledky vypadají velice slibně. Paralelně k tomu se na katedře snažíme vyvíjet nové metodiky dynamického testování v simulovaném tělním prostředí, které by nutnost využití živých zvířat alespoň částečně omezily“, říká Karel Tesař, doktorand Katedry materiálů Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze. Kromě této školy se na výzkumu podílí i odborníci Ústavu struktury a mechaniky hornin a Fyzikálního ústavu AV ČR.

***

Roboti, kam se podíváš

Hodně se toho píše o mezinárodně úspěšných robotech z ČVUT, ale zajímavé jsou i další týmy. Zmínku si zaslouží i odborníci z České zemědělské univerzity. Stroje, které vyvíjí tým vědců a studentů této školy a z projektu robotika.cz už ve Spojených státech v soutěži americké agentury ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty, zaujaly několikrát.

Letos tým získal páté místo v soutěži virtuálních robotů. „A prosadil se mezi osm nejlepších týmů na světě do finále v soutěži robotů skutečných,“ dodává Jakub Lev z Katedry fyziky Technické fakulty ČZU.

***

Hi-tech someliér

Technologie se uplatní i při ochutnávkách Rulandského modrého, Frankovky nebo třeba Chardonnay. A dalších druhů vín. Díky klasifikaci s využitím strojového učení na České zemědělské univerzitě je umí počítač sám rozlišit.

Tedy, měří koncentrace cukrů, kyselin, alkoholů a mnoho dalšího. Proč je to zajímavé? Metoda, ze které vychází, umí hodnotit kvalitu potravin a jejich pravost. Dokáže určit cukernatost, obsah alkoholu, ale i oblast, odkud víno v rámci Česka pochází. K trénování algoritmů vědci použili soubor 917 vín českého původu a dál pracují na zařazení dalších odrůd.

***

Aplikace pro insolvence

Že umí nicméně i doktorandi specializovaných oborů stát nohama pevně na zemi, ukazuje mimo jiné v porovnání s výše zmíněnými trochu obyčejněji působící aplikace, která se zabývá přehledem insolvenčního řízení v ČR. Zajímavostí ovšem je, že klade důraz na proces oddlužení osob a poskytuje i takové statistiky, které o něm dosud nebyly veřejnosti dostupné. Projekt s názvem IsirExplorer ukazuje třeba i úspěšnost jednotlivých insolvenčních správců včetně jejich odměny.

„Údaje o průběhu jednotlivých řízení se zveřejňují v insolvenčním rejstříku v podobě PDF dokumentů. Podrobná data o insolvencích v současnosti nejsou zveřejňována žádným jiným způsobem a PDF formát není ideální pro strojové čtení,“ přibližuje Pavel Tůma, který aplikaci navrhl. Spolupracovala na něm Fakulta informačních technologií ČVUT s Hlídačem státu a samozřejmostí je otevřený zdrojový kód.

***

Učení je hra

Trochu neobvyklý počin v rámci akademické půdy vzešel z Univerzity Karlovy. Pustil se totiž do podnikání v oblasti počítačových her. Jako vůbec první spin-off, tedy firma oddělená z univerzity, začala fungovat společnost Charles Games. Studio vydalo oceněnou hru Attentat 1942, které si všimli i v Applu. Letos zaujala hra Svoboda 1945: Liberation a studio plánuje ještě Train to Sachsenhausen.

Proč je to zajímavé? „Jedná se o další důležitý krok v naplňování třetí role univerzity a přenášení výsledků naší excelentní vědecké činnosti do praktického života,“ řekl tehdy rektor Univerzity Karlovy Tomáš Zima. Na dílech se podíleli mimo jiné historici a historičky z Akademie věd. Projekty vznikly na bázi skupiny Amulab – laboratoře studií pokročilého multimediálního vzdělání.

attentat

Foto: Charles Games

Česká hra Attentat 1942

Toto centrum řeší, jak můžou výukové hry zlepšit výsledky učení na základních školách, tvoří a prověřují výukové materiály pro děti, seznamují je s počítači a počítačovými sítěmi a mimo jiné právě na hře Attentat 1942 hledá odpovědi na otázku, jak vlastně hraní videoher ovlivňuje krátkodobé a dlouhodobé změny postojů hráčů k obsahu v těchto hrách.

Ale na Amulabu vyvinuli také například webovou aplikaci určenou pro děti s poruchami autistického spektra. Těm na krátkých interaktivních animacích napovídají, jak se chovat v různých sociálních situacích ve škole.

Také tu mimochodem přispěli ke hře Kingdom Come: Deliverance. Poskytovali konzultace ohledně rozhodovacích mechanismů nehráčských postav a podíleli se na jejich vývoji.

Iva Brejlová

Osoba, které se technologie a startupy vetřely do soukromého i pracovního života. Od té doby jimi žije.

Osoba, které se technologie a startupy vetřely do soukromého i pracovního života. Od té doby jimi žije.