Τα πρωτοποριακά λεπτότατα υπερανθεκτικά υλικά που δομούν ή επικαλύπτουν σήμερα πλείστα τεχνολογικά επιτεύγματα, ιατρικά όργανα και μικροηλεκτρονικά κυκλώματα σε διαστημόπλοια, οθόνες και κινητήρες, ηλιακούς συλλέκτες και μηχανήματα, επιφάνειες και συστήματα σε αεροσκάφη, πλοία, κτίρια, είναι ένας κόσμος μαγικός στις εντυπωσιακές λειτουργίες του, συνήθως μη ορατός λόγω των μικροσκοπικών του διαστάσεων, αλλά κυρίαρχος. Βρίσκονται σχεδόν παντού. Σήμερα γίνονται θαύματα στο πεδίο των προηγμένων υλικών. Ενα από αυτά πέτυχε πρόσφατα –και βραβεύτηκε γι’ αυτό– μια διεπιστημονική ομάδα με ελληνική συμμετοχή, ερευνητές της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ, που με συναδέλφους τους από το Λουξεμβούργο άνοιξαν νέες πόρτες στη βιομηχανική παραγωγή των απαιτητικών αυτών υλικών.
Ο Πάρις Παπαβασιλείου και ο Τζέρεμι Λοαχαμίν Σουντάξι, υποψήφιοι διδάκτορες με επιβλέποντες καθηγητές τους Α. Γ. Μπουντουβή από το ΕΜΠ και Σ.Π.Α. Μπορντάς από το Πανεπιστήμιο του Λουξεμβούργου, όπως και η υπεύθυνη της ομάδας δρ Ελένη Κορωνάκη, μέλος του εργαστηριακού διδακτικού προσωπικού της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, έλαβαν από το Εθνικό Ταμείο Ερευνας του Λουξεμβούργου το βραβείο «Outstanding Scientific Achievement» για τις βελτιώσεις που πέτυχαν στη βιομηχανική παραγωγή επιστρώσεων με τη μέθοδο της χημικής απόθεσης από ατμό. Το βραβείο τούς απονεμήθηκε προ ημερών από την υπουργό Ανώτατης Εκπαίδευσης και Ψηφιοποίησης του Λουξεμβούργου, Στεφανί Ομπερτίν.
Η ομάδα ανέπτυξε μεθόδους παραγωγής προϊόντων πολύ υψηλότερης ποιότητας, σε πολύ μικρότερο χρόνο από εκείνο που είχε επιτύχει μέχρι τώρα η βιομηχανία κολοσσός Ceratizit. «Σημαντικότατη συνεισφορά, με μεγάλες προοπτικές επέκτασης της χρήσης αυτών των μεθόδων σε μεγαλύτερη γκάμα παραγωγής υλικών», εξηγεί στην «Κ» ο τέως πρύτανης του ΕΜΠ, καθηγητής Ανδρέας Μπουντουβής. «Οι επιστρώσεις αυτές, εξαιρετικά λεπτά υμένια, πρέπει να έχουν πολύ μεγάλη ανθεκτικότητα για να προστατεύουν ευαίσθητα υλικά από φθορά, οξείδωση, διάβρωση, πίεση, ακραίες θερμοκρασίες, καταπόνηση, να έχουν πολύ μεγάλη ακρίβεια στη φυσιογνωμία τους, για παράδειγμα ομοιόμορφο πάχος, ακόμη κι αν αυτό είναι λίγα νανόμετρα και συγκεκριμένες ιδιότητες. Η χρήση τους είναι ευρύτατη», λέει ο Ελληνας καθηγητής. «Στην έρευνα ενεπλάκησαν και άνθρωποι της εταιρείας Ceratizit. Εμαθαν από εμάς και τώρα μπορούν να καινοτομήσουν στην παραγωγή νέων προϊόντων».
Οι ερευνητές έφτασαν στο εντυπωσιακό αποτέλεσμα της παραγωγής προϊόντων υψηλότατης ποιότητας σε μικρότερο χρόνο, χρησιμοποιώντας υβριδικές υπολογιστικές μεθόδους. Τι ακριβώς είναι αυτές οι μέθοδοι; «Στηρίζονται στο τρίπτυχο τεχνητή νοημοσύνη, μηχανική μάθηση και επιστήμη των δεδομένων, το οποίο αποτελεί την καρδιά των εργαλείων που χρησιμοποιούμε σήμερα για να λύσουμε προβλήματα και να απαντήσουμε σε ερωτήματα στον τομέα της παραγωγής βιομηχανικών υλικών. Μέχρι τώρα οι ερευνητές προσπαθούσαν να προσομοιώσουν τη λειτουργία διεργασιών στη βιομηχανία μέσα από εξισώσεις, που η επίλυσή τους σε μεγάλους υπολογιστές, λόγω της περιπλοκότητας και του μεγέθους των συστημάτων, ήταν εξαιρετικά χρονοβόρα. Από την άλλη μεριά, για να είναι αποτελεσματική η μηχανική μάθηση, να μπορούν να εκπαιδεύονται τα νευρωνικά δίκτυα, χρειάζονται πολύ μεγάλα δεδομένα, τα οποία δεν είναι πάντοτε διαθέσιμα στη βιομηχανία – σε ορισμένους τομείς η βιομηχανία θέλει να κρατάει τις συνταγές της μυστικές», εξηγεί ο κ. Μπουντουβής και συνεχίζει. «Για να φτάσουμε λοιπόν στο αποτέλεσμα που επιθυμούμε στηριζόμαστε και στα δύο, στο καλύτερο δυνατό μείγμα χρήσης τους, δηλαδή λύνουμε και εξισώσεις, χρησιμοποιούμε και δεδομένα. Αυτές οι υβριδικές μέθοδοι, το πάντρεμα εξισώσεων και δεδομένων είναι η τάση των καιρών, όχι μόνο στη βιομηχανία, αλλά ευρύτερα. Για έναν επιπλέον λόγο, που αποτελεί το αντικείμενο ενός εκτεταμένου διαλόγου. Τι παγίδες κρύβει η απομάκρυνση του ερευνητή από τη φυσική αντίληψη ενός προβλήματος; Οταν στην έρευνα, προκειμένου να προβλεφθεί η συμπεριφορά μιας διεργασίας γίνεται χρήση αποκλειστικά και μόνο της μηχανικής μάθησης, χωρίς να υπάρχει η κατανόηση των φυσικοχημικών μηχανισμών που τη διέπουν, της φυσικής των πραγμάτων, εκείνου που κρύβεται πίσω από όσα παρατηρούμε, κινδυνεύει να παραμεριστεί η φυσική νοημοσύνη, η φυσική γνώση των πραγμάτων».
Η ομάδα υπερσκέλισε αυτόν τον κίνδυνο και βραβεύτηκε. «Εκτός από το βραβείο υπάρχει και ένα ακόμη κέρδος», σημειώνει ο κ. Μπουντουβής. «Η βασική δουλειά έγινε από δύο νέους υποψήφιους διδάκτορες, οι οποίοι κάνουν το διδακτορικό τους με τη συνεπίβλεψη δύο ιδρυμάτων, του ΕΜΠ και του Πανεπιστημίου του Λουξεμβούργου. Αυτό το κλίμα συνεργασίας δίνει τη δυνατότητα στον Ελληνα επιστήμονα να μπορεί να δραστηριοποιείται και στην Ελλάδα και στο εξωτερικό και στο ΕΜΠ και στο Πανεπιστήμιο του Λουξεμβούργου. Πρέπει να δώσουμε τη δυνατότητα στους ερευνητές μας να μην είναι ούτε μετανάστες ούτε φυλακισμένοι στη χώρα», καταλήγει ο ίδιος.
