Prace prowadzone w Politechnice Warszawskiej zmierzają właśnie
w tym kierunku, aby maszyna zastąpiła człowieka.

Artur Wolski

Veni, vidi, vici - przybyłem, zobaczyłem, zwyciężyłem. Tak mawiał Juliusz Cezar, ale od tego czasu, chociaż minęły wieki, niewiele się zmieniło. Samo pojęcie zyskało tylko większą gamę znaczeń, podporządkowując się erze pary i techniki XIX wieku. Każdy z badaczy marzył, by jego dzieło weszło do "Panteonu Wielkich" i stało się trwałym śladem potęgi ludzkiego umysłu. Następne stulecie wyścig ten spotęgowało. To swoiste perpetuum mobile wydaje się nigdy nie zatrzymywać. Badania, obserwacje, wyniki, porażki lub sukces oraz pieniądze - i tak bez końca.

Czy to dobrze, czy źle - ocenę pozostawmy filozofom. My zajmijmy się sprawami bardziej przyziemnymi i w wędrówkach z "Mapą Nauki Polskiej" zatrzymajmy się w Warszawie, w jednej z najstarszych uczelni technicznych kraju. - To jest kuźnia wielkich umysłów i miejsce rozwoju wybitnych talentów - mówi prof. Jerzy Woźnicki, rektor Politechniki Warszawskiej. Naszą misją jest nie tylko dydaktyka, ale też powiększanie grona twórców techniki.

Ogromna część nowych pomysłów i wynalazków opiera się na istniejących już rozwiązaniach. Tak stało się i tym razem. Fundamentem dla koncepcji inżynierskich był lot maszyn poruszających się w powietrzu. Czy da się coś jeszcze wymyśleć ? Otóż da się - twierdzi dr Jerzy Siuzdak. Pomysł podsunęło życie, a właściwie człowiek, który zdecydował, by wymyślone przez niego samoloty oraz inne obiekty poruszające się w przestworzach były niewidzialne. Dziś, pod koniec XX wieku, zmieniły się koncepcje militarne. Niemodna i zbyt kosztowna stała się walka wręcz z przeciwnikiem. Teraz trzeba być niewidzialnym. Koncepcja polityczno-militarna rodzi wyzwanie dla nauki, która, chcąc nie chcąc, poddaje się tym mało etycznym programom. Na szczęście, system niewidzialnych obiektów, opracowany wspólnie z zagranicznymi badaczami, zaowocował w Politechnice innymi, cywilnymi rozwiązaniami, np. w automatyzacji produkcji, sterowaniu grup urządzeń w zakładach przemysłowych, jak również w systemach prowadzenia samochodów bez kierowcy. Ta ostatnia aplikacja budzi wielkie nadzieje wśród naukowców. Daje bowiem możliwości automatycznego sterowania pojazdem, określenia jakości drogi oraz odpowiedniego jej wyboru, a także wykonywania skomplikowanych manewrów wyprzedzania i wymijania na zatłoczonych arteriach.

W niektórych luksusowych wozach renomowanych marek światowych stosuje się już bardzo drogie systemy nawigacji satelitarnej. One jednak informują nas tylko o bieżącej sytuacji na drodze, natomiast nie poprowadzą za nas samochodu. A w tym właśnie kierunku zmierzają prace prowadzone w Politechnice Warszawskiej - aby maszyna zastąpiła człowieka.

ZAMIAST KOŚCI

- Staramy się także zastąpić zniszczone biologicznie "części" człowieka - mówi prof. Konstanty Skalski, pracownik Instytutu Technologii Maszyn. U nas w laboratorium powstają nietypowe, specjalne endoprotezy anatonomiczne. Są to doświadczenia z zakresu inżynierii biomedycznej. Na rynku ortopedycznym istnieje już duża gama różnych "części zamiennych". Niestety, nie wszystkie są do zastosowania. Np. w stanach chorobowych wywołanych gośćcem zmiany w samej kości są tak daleko posunięte, że żadna z oferowanych endoprotez nie nadaje się do użycia, gdyż jej końcówki nie można wprowadzić do zniszczonej kości. Skutki dla pacjentów z takimi problemami są okrutne - zabiegu nie daje się wykonać i osoba np. ze złamaną szyjką kości udowej do końca życia skazana jest na leżenie w łóżku lub w najlepszych wypadku na wózek inwalidzki. Temu właśnie starają się zaradzić naukowcy z Politechniki Warszawskiej, opracowując zupełnie nowy rodzaj endoprotez. Są one projektowane indywidualnie do każdej uszkodzonej kości. W pierwszym etapie dokładnie bada się strukturę kości, poznaje zmiany patologiczne. Jest to zabieg długi, pracochłonny, wymagający komputerowej tomografii rentgenowskiej. Otrzymany obraz przetwarza się cyfrowo, następuje identyfikacja w systemie projektowania kości i dopiero wówczas rozpoczyna się właściwy proces projektowania endoprotezy anatomicznej, bo taką nazwę nadali jej twórcy. Po projekcie następuje etap wytwarzania. Odbywa się to w specjalnych, nowoczesnych warsztatach, wyposażonych w obrabiarki numeryczne. Materiałem do produkcji są stopy: chromowo-molibdenowe lub kobaltowo-chromowe i trzecia grupa, oparta na osnowie tytanowej. Ostatnio stosuje się także bioceramikę. Badania są na tyle zaawansowane, że odpowiedni resort Ministerstwa Zdrowia wyraził zgodę na rozpoczęcie wszczepów w organizmy żywe.

Inny program badawczy, który także ściśle wiąże się z medycyną, dotyczy ultradźwiękowego detektora dyslokacji złamanych kości długich. Częstymi błędami chirurgów składających złamane kości długie są znaczne przesunięcia obydwu złamanych odcinków względem siebie. Aby temu zapobiec, dr Antoni Latuszek opracował specjalny detektor ultradźwiękowy. Urządzenie to pozwala na natychmiastowy, nieinwazyjny i nieszkodliwy pomiar przesuniętych kości z dokładnością do 0,1 mm, w czasie kiedy chirurg dokonuje składania. Pomiar polega na delikatnym dotknięciu głowicy z czterema płytkami piezoelektrycznymi do powierzchni skóry pacjenta i odczytaniu przesunięcia na ekranie defektoskopu. Jeżeli chirurg nieprawidłowo nastawił kość, wówczas na ekranie pojawi się wiele sygnałów, natomiast gdy lekarz proces składania wykonał prawidłowo - na ekranie będzie tylko jeden sygnał. Zapis "jakości" pracy chirurga może być zarejestrowany w postaci wykresu lub też można wzmocnić go dźwiękiem, by nie zmuszać operatora do odrywania oczu od pola operacyjnego. Wystarczy tylko słuchać odpowiednio modulowanych sygnałów.

WYRAŹNY OBRAZ

Powróćmy do rozmowy z rektorem Politechniki Warszawskiej. Jakie badania prowadzi Pan Rektor po zakończeniu prac administracyjno-menedżerskich?
- Oprócz tego, że jestem rektorem, kieruję Zakładem Przetwarzania Obrazu. Prowadzę seminaria, mam doktorantów - odpowiada prof. Jerzy Woźnicki. Wraz z moim zakładem biorę udział w programie priorytetowym w ramach inżynierii fotonicznej. To następna gałąź w ewolucji inżynierii, po elektronice. Nie elektron a foton jest nośnikiem informacji. Cały program dotyczy szeroko rozumianego monitoringu danych. Jednym z zastosowań może być np. monitorowanie obiektów. Aby można było to robić, trzeba w pierwszym etapie obraz pozyskać. Tu już nie wystarcza oko. Służą temu specjalne detektory. Następnie obraz jest przetwarzany przez określone systemy. Jeżeli spełniają one role pomiarowe, to możemy na podstawie tych informacji zebrać dane i rozpoznać sytuację. Od tego już tylko krok do opracowania np. układu bezpieczeństwa stosowanego w wojsku, ale też i w życiu cywilnym.

Z WIATRAKAMI

Politechnika Warszawska, jedna z największych uczelni technicznych w kraju, realizuje szereg programów rządowych i zamawianych przez Komitet Badań Naukowych. Jeden z nich dotyczył opracowania nowego modelu elektrowni. Zespół kierowany przez prof. Antoniego Dmowskiego z Instytutu Sterowania i Elektroniki Przemysłowej zbudował w mikroskali taki obiekt, składający się z urządzeń przetwarzających energię tak, by można było elektrownię połączyć z odbiornikami, np. radiem, telefonem, a także umożliwić magazynowanie energii "na potem". Te wyniki i działający model otworzyły drzwi dalszym zamówieniom. Telekomunikacja Polska S.A. złożyła propozycję opracowania elektrowni użytkowej, w skład której wchodziłyby baterie słoneczne i turbina wiatrowa. Projekt jest już gotowy i w tej chwili kończone są prace nad zdalnie sterowanym systemem kontroli działania i obsługi takiej elektrowni.

W programie uczestniczyło wielu młodych pracowników Instytutu. Jak twierdzi prof. Dmowski, jest to najlepsze spoiwo łączące nauczycieli i uczniów. Właśnie wspólna praca, wysiłek i wspólny sukces to przyszłość dla młodych w tego typu działaniach. Tę tezę potwierdza Mieczysław Nowak, dyrektor nowo powołanego Ośrodka Promocji Badań z zakresu energoelektroniki. - Zbieramy informacje od przemysłu dotyczące bieżących potrzeb naukowych i kadrowych. Pozwala to sterować programem i liczbą absolwentów opuszczających uczelnię. Znając wymagania rynku, kierujemy naszych studentów do konkretnych zakładów na praktyki, a potem do pracy. U nas nikt z dyplomem w ręku nie zostaje bez zatrudnienia.

MOGĄ CHODZIĆ

Prof. Andrzej Olędzki z Instytutu Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej nie wymaga specjalnej reklamy. Znany jest już z wielu publikacji, wywiadów i reportaży. Jest twórcą parapodium - urządzenia umożliwiającego chodzenie osobom z paraliżem nóg. Dzięki tej konstrukcji, osoba chora może samodzielnie wstawać, wykonywać ruchy, chodzić na rehabilitację czy wykonywać wiele czynności domowych w pozycji wyprostowanej. Użytkownik ma kontakt z parapodium na stopach, kolanach, biodrach i ewentualnie na wysokości klatki piersiowej. Taki sposób połączenia chorego z urządzeniem zapewnia pełne bezpieczeństwo zarówno w czasie stania, jak i chodzenia. Starannie dobrane wymiary elementów ograniczających pochylenie w przód, w tył i na boki w każdej sytuacji zabezpieczają użytkownika przed upadkiem. Nawet w razie utraty przytomności nie ma niebezpieczeństwa upadku. Podczas używania parapodium, ciężar chorego przenoszony jest na ziemię poprzez jego układ kostny. W tej chwili profesor Olędzki testuje model parapodium dla dzieci, które prawdopodobnie otrzyma nazwę "Parakroczka". Obecnie jest to jedyne na świecie rozwiązanie tego typu, które daje paraplegikom możliwość ruchu.

NA PRĄD

- Współczesna nauka w swoich poszukiwaniach kładzie nacisk na maksymalne wykorzystanie wszelkich istniejących zasobów i zjawisk - twierdzi prof. Antoni Szumanowski z Instytutu Maszyn Roboczych Ciężkich. Staramy się w naszych pracach o tym nie zapominać. Pracujemy w tej chwili nad napędami hybrydowymi, które wkrótce powinny stać się alternatywą dla systemów stosowanych obecnie. To symbioza silnika cieplnego z baterią akumulatorów biochemicznych. Co w nich wykorzystujemy? Akumulację energii. Skąd ją bierzemy? Odzyskujemy energię kinetyczną, czyli pochodzącą np. z hamowania. Te olbrzymie zasoby energii, które dotychczas marnowały się w czasie codziennej eksploatacji auta, jeżeli zostaną przetworzone na drodze mechaniczno-elektrycznej, służą jako doskonałe źródło zasilania do ładowania akumulatorów w samochodzie. I tak powstaje koncepcja powszechnej produkcji wozów z napędem hybrydowym. Wyobrażamy sobie korzyści takiego pomysłu: ogromna oszczędność materiału i zjawisk, jakie zachodzą w czasie eksploatacji auta. Każde naciśnięcie pedału hamulca zostaje zamienione na zastrzyk energii, która z kolei ładuje nam akumulatory. A wóz z możliwością elektrycznego napędu to przecież czyste środowisko i cisza. To w końcu ogromna oszczędność dla portfela. W rządowych programach promocyjnych bylibyśmy zwolnieni z ogromnych opłat parkingowych i dostalibyśmy też tanie baterie. Prace te spotkały się z ogromnym zainteresowaniem naukowców na świecie. Prof. Szumanowski jest ekspertem-doradcą u jednego z największych japońskich producentów samochodowych. To właśnie przykład, jak polska nauka, pielęgnowana i rozwijana w jednej z najstarszych polskich uczelni, potrafi procentować i być wizytówką już nie tylko szkoły, ale też i Polski.

Artur Wolski, dziennikarz Programu I Polskiego Radia S.A., autor audycji "Mapa Nauki Polskiej", sponsorowanej przez Komitet Badań Naukowych.

Uwagi.