Strategiczna Agenda Badawcza

sabStrategiczna Agenda Badawcza  KNT to:

  • 300-stronicowy dokument,
  • ponad 200 godzin warsztatów z partnerami technologicznymi i 62 pracownikami 9 wydziałów zainteresowanych Smart Living,
  • 120-osobowy zespół realizacyjny,
  • ponad 400 inicjatyw badawczych,
  • 15 najlepszych parków technologicznych w Polsce i na świecie przebadanych jako benchmark,
  • wywiady i warsztaty z międzynarodowymi ekspertami od living labów m.in. z uniwersytetów: Cambridge, Harvard, Technopolis, przedstawicielami rządu, regionu, biznesu, w tym potencjalnymi partnerami technologicznymi, a także organizacjami pozarządowymi.

Celem Strategicznej Agendy Badawczej jest realne połączenie biznesu z nauką.
W ten sposób KNT wychodzi naprzeciw wyższym uczelniom, instytutom badawczym i centrom badawczo-rozwojowym oraz umożliwia inicjowanie i realizację wspólnych projektów i przedsięwzięć ukierunkowanych na wykorzystanie nowych, innowacyjnych technologii i rozwiązań oraz umożliwia ich komercjalizację.

Kluczowym założeniem Strategicznej Agendy Badawczej jest osadzenie każdego ze zdefiniowanych obszarów badawczych w rynkowych realiach, a przede wszystkim rynkowym zapotrzebowaniu. Zdefiniowane inicjatywy badawcze zostały potwierdzone przez partnerów.

Strategiczna Agenda Badawcza KNT skupia się na obszarze Smart Living, a ramach niego na 5 obszarach szczegółowych:

  • inteligentne miasto (Smart City),
  • inteligentny budynek (Smart Building),
  • inteligentny dom (Smart Home),
  • przemysł 4.0 (Industry 4.0),
  • zmiany społeczne.

 

Inteligentne miasto (Smart City)

Inteligentne miasto charakteryzuje się niską emisyjnością, elektromobilnością, inteligentnymi sieciami, prawie zeroemisyjnymi budynkami, efektywną gospodarką wodną, dostępnością oraz dobrze zorganizowaną i przyjazną zielenią publiczną. Głównym wyzwaniem stojącym przed miastami jest więc zmniejszenie zużycia energii, negatywnego wpływu na środowisko i emisji dwutlenku węgla, a tym samym podniesienie wartości i jakości wspólnej przestrzeni publicznej, co zapewni rozwój społeczny oraz standard życia.

 

Dzielnice są tam, gdzie przestrzeń i żyjące w niej społeczeństwo tworzą jeden „organizm”. Są to obszary miast, gdzie ludzie żyją i funkcjonują na co dzień, a tym samym podejmują decyzje dotyczące poruszania się, transportu, zużycia energii i wody, gospodarki odpadami czy zielonej przestrzeni publicznej. Miasta przyszłości muszą uwzględniać zmiany klimatyczne oraz konieczność rozwoju w kierunku „smart”. Ale muszą też wypełnić lukę pomiędzy aspiracjami a praktyką i możliwością wdrażania nowych rozwiązań. Inteligentne dzielnice mogą być częścią tkanki miejskiej, na której z powodzeniem można testować zintegrowane systemy, które mogą przyczynić się do przyspieszenia zrównoważonego rozwoju całego miasta. Dzielnice są wystarczająco małe, aby koncentrować nowe rozwiązania i poprawić ich efektywność, a jednocześnie wystarczająco duże, aby rezultaty były realne i widoczne.

 

Rozwój programu badawczego Smart City w ramach KNT można podzielić na trzy najważniejsze obszary:

  • zbudowanie środowiska,
  • inteligentną społeczność,
  • elektromobilność.

 

W ramach obszaru „inteligentne miasto” zaplanowano realizację następujących strategicznych celów badawczych:

  • sprawdzenie atrakcyjności ekonomicznej koncepcji lokalnej poligeneracji (np. skojarzona produkcja energii elektrycznej, ciepła i chłodu) wraz w lokalnym rozprowadzeniem wytworzonych form energii w osiedlu/dzielnicy,
  • osiągnięcie wysokiego poziomu inteligentnych sieci przez wykorzystanie inteligentnych technik pomiarowych, zaawansowanych metod sterowania, a także stosownych narzędzi informatycznych, w tym efektywnych i bezpiecznych rozwiązań oraz środków teleinformatycznych,
  • zaprojektowanie i wdrożenie inteligentnej przestrzeni poprzez opracowanie technologii wspierających funkcjonowanie i zarządzanie transportem, produktami, budynkami, systemami energetycznymi, ogólnie codzienną aktywnością człowieka w mieście, bazując na rozwiązaniach tzw. internetu rzeczy (IoT),
  • badanie wpływu rodzaju hałasu i jego natężenia na aspekty społeczne życia w mieście, na przykład na zdrowie i samopoczucie mieszkańców,
  • poprawa jakości wody do celów konsumpcyjnych i gospodarczych, opracowanie automatycznego przyrządu do badania jakości wody,
  • minimalizacja wytwarzania odpadów opakowaniowych poprzez wprowadzenie innowacyjnych materiałów,
  • opracowanie, zaprojektowanie i stworzenie systemu wykonującego badania powietrza, który zapewniałby uzyskanie wyników w czasie znacznie krótszym niż to ma miejsce w chwili obecnej,
  • stworzenie ekologicznego systemu ładowania samochodów elektrycznych,
  • zaprojektowanie oraz wykonanie lamp fotowoltaicznych charakteryzujących się dużą skutecznością świetlną oraz łatwością i bezpieczeństwem eksploatacji.

Wraz z partnerami przemysłowymi wybrano kilka najważniejszych podobszarów badawczych, które definiują kierunek prowadzonych w przyszłości prac badawczo-rozwojowych:

  • elektromobilność,
  • inteligentne sieci energetyczne (Smart Grid),
  • systemy magazynowania energii,
  • inteligentne systemy pomiarowe (Smart Metering),
  • internet rzeczy (internet of things – IoT),
  • hałas (komfort akustyczny),
  • oświetlenie (komfort wizualny),
  • gospodarka wodna (Water Management),
  • gospodarka odpadami (Waste Management),
  • badanie powietrza,
  • inteligentne parkingi,
  • integracja budynku z usługami miejskimi.

 

Inteligentny budynek (Smart Building)

Inteligentny budynek jest to określenie zaawansowanego technicznie budynku, który posiada systemy czujników i detektorów pozwalające na zbieranie informacji przeznaczonych dla zintegrowanego systemu zarządzania wszystkimi znajdującymi się w budynku instalacjami. Zbieranie i analiza tych informacji powoduje, iż budynek może reagować na zmiany środowiska wewnątrz i na zewnątrz, a więc adaptować się do potrzeb, maksymalizować swoją funkcjonalność, komfort i bezpieczeństwo przy jednoczesnym minimalizowaniu kosztów eksploatacji oraz ograniczenia emisji szkodliwych zanieczyszczeń. Ponadto ciągły postęp technologiczny oraz konieczność ochrony danych, miejsc czy dostępu do urządzeń sprawia, że zabezpieczenia biometryczne zyskują na coraz to większym znaczeniu.

 

Politechnika Warszawska posiada wiedzę i doświadczenie w inżynierii oprogramowania, sterowaniu urządzeniami, algorytmach wykrywania dźwięku i mowy oraz w wielu innych dziedzinach związanych ze Smart Building. Dzięki temu będą możliwe badania nad usprawnieniem interfejsów człowiek-maszyna. KNT będzie miejscem, w którym tego typu interfejsy będą rozwijane. Jednym z głównych zagadnień będzie monitorowanie i poprawa jakości klimatu wewnętrznego (indoor environment). W tym zakresie planuje się prowadzenie prac związanych z nowymi materiałami budowlanymi, superizolacją, niskoemisyjnymi technologiami chłodzenia i wentylacji, żywymi i zielonymi dachami i fasadami.

 

Strategiczne cele dla obszaru Smart Building w KNT to:

  • opracowanie metod ograniczenia zużycia energii elektrycznej, magazynowania jej oraz magazynowanie ciepła, badania nad OZE i ich wykorzystanie,
  • prace B+R związane z systemami zarządzania sprawnością oświetlenia, stargowanym sterowaniem natężenia oświetlenia oraz jakością oddawania barw oraz maksymalna oszczędność energii przy jednoczesnym zapewnieniu komfortu wizualnego,
  • zaprojektowanie budynku o zerowym zużyciu energii pierwotnej w cyklu eksploatacji oraz poprawa jakości powietrza poprzez integrację z elementami zielonych ścian wraz z systemami pochłania lotnych związków organicznych, a także ograniczenie emisji zanieczyszczeń z materiałów budowlanych i wykończeniowych oraz optymalizacja zysków ciepła generowanych w pomieszczeniach,
  • integracja kontroli zużycia energii dla urządzeń domowych poprzez monitorowanie poszczególnych obwodów elektrycznych, obróbka danych pomiarowych i ich wizualizacja oraz pomiar energii wytwarzanej przez OZE, zmagazynowanie oraz wizualizacja uzysków, zysków oraz emisji CO2,
  • stworzenie systemu do przetwarzania i analizy dużych, złożonych i różnorodnych zbiorów danych, który umożliwi uzyskanie z tychże danych interesującej informacji w akceptowalnym czasie,
  • stworzenie i rozwój aplikacji mobilnych zapewniających inteligentne usługi dla użytkowników obejmujące zarządzanie informacją dostosowaną do potrzeb użytkownika dzięki wykorzystaniu znaczników w postaci kodów QR oraz internetu rzeczy,
  • poprawa komfortu i bezpieczeństwa użytkowników budynków inteligentnych, poprzez stworzenie nowych systemów dostępu i ich integrację z innymi systemami w nowo powstających budynkach,
  • badania i rozwój interfejsów użytkownika (HCI) człowiek – budynek: komunikacja jednokierunkowa, wielokierunkowa, wielomodalna.

 

Wraz z partnerami przemysłowymi wybrano kilka najważniejszych podobszarów badawczych, które definiują kierunek prowadzonych w przyszłości prac badawczo-rozwojowych:

  • system zarządzania budynkiem (Building Management System – BMS),
  • inteligentne systemy pomiarowe (Smart Metering),
  • internet rzeczy (Internet of Things – IoT),
  • inteligentne fasady,
  • ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja (heating, ventilating, air conditioning – HVAC),
  • oświetlenie (lighting),
  • zaawansowane materiały,
  • zielone serwery,
  • odnawialne źródła energii,
  • magazynowanie energii,
  • mobilność w budynku,
  • usługi,
  • prefabrykacja,
  • big data,
  • chmura (Cloud),
  • systemy dostępu (Access Control),
  • zarządzenie mieniem ruchomym (Asset Management),
  • zrównoważone wnętrze,
  • mechatronika w architekturze,

 

Przykładem prac badawczo-rozwojowych w obszarze Smart Building są projekty: ROBOcapsule i ROBOconstructor prowadzone od czterech lat na Wydziale Architektury Politechniki Warszawskiej. Studenci architektury współpracują ze studentami mechatroniki w celu opracowania innowacyjnych rozwiązań integrujących wiedzę obu wymienionych obszarów. ROBOcapsule to autonomiczna jednostka mieszkalna – responsywny, wielofunkcyjny habitat mogący wspierać użytkowników poprzez dostosowanie parametrów środowiskowych do indywidualnych potrzeb, zmianę geometrii wyposażenia i monitorowanie stanu zdrowia użytkowników, przy zachowaniu mobilności jednostek. Projekt zakłada zastosowanie intuicyjnego systemu sterowania przestrzenią. ROBOconstructor z kolei to integracja architektury i mechatroniki w projektowaniu, prototypowaniu

 

Inteligentny dom (Smart Home)

Inteligentny dom posiada system czujników i detektorów oraz jeden zintegrowany system zarządzania wszystkimi instalacjami. Dzięki informacjom pochodzącym z różnych elementów systemu dom może reagować na zmiany środowiska wewnątrz i na zewnątrz, co prowadzi do maksymalizacji funkcjonalności, komfortu i bezpieczeństwa, minimalizacji kosztów eksploatacji i modernizacji oraz ograniczenia emisji szkodliwych zanieczyszczeń. System inteligentnego domu nie powinien wpływać negatywnie na ludzi znajdujących się w jego środowisku.

 

Istnieją pewne bariery, które w tej chwili blokują wejście technologii inteligentnego domu na rynek masowy. Są to m. in. wysokie ceny urządzeń czy ograniczone wymagania użytkowników. Jednakże największą barierą jest technologiczna fragmentacja rozwiązań. Konsument potrzebuje wielu różnych rozwiązań, urządzeń i aplikacji, aby móc zbudować inteligentny dom. Zamknięte i fragmentaryczne rozwiązania, które są kompatybilne tylko z niektórymi klasami urządzeń sprawdzą się dobrze na krótką metę. Potrzebny jest otwarty ekosystem, który pozwoli na łatwe dołączanie kolejnych urządzeń, które będą powstawać w szybkim tempie – bez potrzeby pracochłonnej i kosztownej przebudowy całości. Tylko wtedy będzie można mówić o prawdziwej innowacji społecznej, która zmieni nasze życie.

 

Cele strategiczne dla obszaru „inteligentny dom” w Kampusie Nowych Technologii koncentrują się na:

  • opracowaniu, uruchomieniu i rozwoju inteligentnego systemu do zarządzania domem mieszkalnym obejmujących zbieranie, magazynowanie i przetwarzanie informacji w idei IoT (sensory, sieci rozproszone) oraz wykorzystującym analizy Big Data i algorytmy uczenia się,
  • opracowaniu systemów mebli biurowych i domowych z wykorzystaniem nowoczesnych materiałów wpisujących się w ideę „smart”,
  • opracowaniu systemu do inteligentnego zarządzania odpadami i ściekami wraz z ich analizą na potrzeby budynków mieszkalnych i biur oraz opracowanie systemu do inteligentnego zarządzania wodą i badania jej jakości na potrzeby budynków mieszkalnych i biur.

 

Wraz z partnerami przemysłowymi zdefiniowano kilka najważniejszych podobszarów badawczych:

  • system zarządzania inteligentnym domem (Home Management System – HMS),
  • internet rzeczy (Internet of things – IoT),
  • inteligentne systemy pomiarowe (Smart Metering),
  • inteligentne meble,
  • gospodarka wodna (Water Management),
  • gospodarka odpadami (Waste Management).

 

Zmiany Społeczne

 

Innowacje społeczne to użyteczne, potrzebne i nowatorskie rozwiązania, które odpowiadają na rzeczywiste potrzeby społeczeństw stojących przed nowymi wyzwaniami gospodarczymi, środowiskowymi, społecznymi, politycznymi i innymi. Tworzenie innowacji społecznych jest niezbędne, by lepiej rozwiązywać problemy, z którymi do tej pory nie udało się skutecznie uporać, a które stoją na drodze społeczności do poprawy jakości życia i wykorzystywania jego pełnego potencjału.

 

W Kampusie Nowych Technologii powstanie otwarta przestrzeń – Pracownia Zmian Społecznych. Jej sercem będzie kreatywna przestrzeń warsztatowa, która umożliwi społeczeństwu testowanie rozwiązań zaprojektowanych w całym kompleksie. Wielokrotne iteracje użytkowników przestrzeni living lab pozwolą uzyskiwać informacje zwrotne, modyfikować i rozwijać rozwiązania tak, aby jak najlepiej odpowiadały na ich potrzeby.

 

Strategiczne cele badawcze obszaru Zmiany Społeczne w KNT:

  • opracowanie technologii medSoC – do wsparcia telemedycyny, opieki, monitoringu i diagnostyki,
  • zaprojektowanie przestrzeni biurowej w oparciu o nowoczesne koncepcje środowiska pracy oraz użycie nowoczesnych technologii, w tym czujników do monitoringu wpływu różnych czynników na pracowników,
  • zbadanie oddziaływania parametrów środowiska pracy na pracowników i w konsekwencji stworzenie i zaktualizowanie podstawowych zasad i reguł projektowania optymalnego biura, rozwój usługi badawczej, a także poszukiwanie optymalnych parametrów pracy dla różnych grup pracowników,
  • opracowanie technologii: ROBOmonitor (zaawansowany monitor diagnostyki osób i podsystemów przebywających w obszarze inteligentnego budynku) i ROBOmansystem (hybrydowy system wspomagający sterowanie mechatronicznymi urządzeniami i sprzętem towarzyszącym seniorom i osobom z czasową bądź trwałą niepełnosprawnością).

 

Wraz z partnerami przemysłowymi wybrano kilka najważniejszych podobszarów badawczych „zmian społecznych”:

  • telemedycyna,
  • udogodnienia dla mieszkańców (Silver Society),
  • przestrzeń kreatywna,
  • projekty kształtujące świadomość społeczną,
  • Inclusive Economy,
  • projekty społeczne,
  • mechatronika w architekturze (autonomiczne jednostki mieszkalne).

 

Przykładem innowacji społecznych są rozwiązania w zakresie telemedycyny. Termin ten oznacza wykorzystanie wymiany informacji medycznej pomiędzy dwoma lokalizacjami za pomocą środków telekomunikacyjnych dla poprawy stanu zdrowia pacjenta. W praktyce telemedycyna pozwala na profesjonalną ocenę stanu zdrowia pacjenta, diagnostykę i leczenie w warunkach domowych za pomocą rosnącej gamy środków wymiany informacji: dwukierunkowych wideorozmów, poczty elektronicznej, smartfonów, urządzeń bezprzewodowych i innych. Innym obszarem telemedycyny jest np. świadczenie usług medycznych na obszarach oddalonych od ośrodków zdrowia czy w warunkach klęsk żywiołowych. Zakres telemedycyny obejmuje:

  • podstawową opiekę zdrowotną – diagnostykę za pomocą wideokonferencji i zdalnego monitoringu parametrów życiowych pacjenta i zdalnego przekazywania obrazów diagnostycznych,
  • zdalny monitoring pacjenta – za pomocą urządzeń zdalnie monitorujących parametry życiowe pacjenta, a także jego bezpieczeństwo (czujniki upadków) czy postępy w rehabilitacji,
  • profesjonalną informację pacjenta – za pomocą wyspecjalizowanych urządzeń monitorujących jego zdrowie.