Jaromír Markovič: Bez spoľahlivého merania veličín by nefungovala GPS ani moderná medicína

Docent Jaromír Markovič získal ocenenie za dosiahnuté výsledky v aplikovanom výskume v oblasti metrológie a zvyšovania kvality metrologickej nadväznosti meradiel a v súvisiacej normotvornej a legislatívnej činnosti.

Docent Jaromír Markovič pôsobí ako výskumný pracovník na Katedre obrábania a výrobnej techniky Strojníckej fakulty Žilinskej univerzity v Žiline. Vo svojej vedecko-výskumnej činnosti sa zameriava na oblasť metrológie a zvyšovania kvality metrologickej nadväznosti meradiel a súvisiacej normotvornej a legislatívnej činnosti. Za tieto zásluhy ho Zväz priemyselných výskumných a vývojových organizácií nominoval na Cenu vedy a techniky za celoživotné zásluhy vo vede a v technike.

Je spoluzakladateľom neziskovej organizácie Slovenská legálna metrológia, v ktorej bol 21 rokov generálnym riaditeľom. Počas tohto obdobia založil oddelenie výskumu a vývoja, ktoré úspešne riešilo výskumné úlohy v oblasti metrológie, ktorých výsledky následne aplikovalo do zvyšovania kvality poskytovaných služieb a zabezpečenia metrologickej nadväznosti pre nové odbory merania a meradlá.

Laudácio doc. Ing. Jaromíra Markoviča, PhD. (.pdf)

Presné meranie je podstatou infraštruktúry

Ako by ste laickej verejnosti jednoducho vysvetlili, prečo je metrológia dôležitá pre každého z nás?

Metrológia je veda, ktorá zahŕňa všetky teoretické a praktické aspekty merania, ale nevie dať odpoveď na otázku Aké bude zajtra počasie? Aj keď často podobné otázky dostávam. Veda, ktorá sa zaoberá atmosférickými javmi, klímou a predpoveďou počasia, sa volá meteorológia. Metrológia je veda o meraní. Zahŕňa vedecké, priemyselné a legálne aspekty s cieľom dosiahnuť presnosť a jednotnosť meraní v rôznych oblastiach aplikácií. Zaoberá sa definíciou meracích jednotiek, ich realizáciou, vytvorením reťazcov metrologickej nadväznosti, vyhodnotením nameraných hodnôt, vývojom meracích metód a princípov merania fyzikálnych veličín.

Metrológia je pre nás každodenná životná potreba. Považujeme za samozrejmé, že máme informácie o čase, prejdenej vzdialenosti, teplote ovzdušia, hmotnosti potravín, svietivosti LED žiarovky, elektrickom prúde našej power banky, že náhradný diel vyrobený v Španielsku je vhodný do auta vyrobeného na Slovensku a podobne. V obchode veríme údaju o hmotnosti indikovanom obchodnou váhou a neuvedomujeme si, že túto istotu máme len vďaka hlbokým poznatkom z metrológie, ktoré sú nevyhnutné pre zabezpečenie správnosti tohto údaja.

Význam metrológie podčiarkuje aj jej legislatívny rámec, je to asi jediná veda, ktorá má svoj zákon – zákon č. 157/2018 Z. z. o metrológii.  Tento zákon upravuje všetky potrebné aspekty pri meraní, ktoré súvisia s platbami, pri ochrane zdravia, bezpečnosti, majetku a životného prostredia.

Kde všade sa s výsledkami vašej práce stretávame v každodennom živote, aj keď si to možno neuvedomujeme?

V období rokov 2000 až 2021 som pôsobil ako generálny riaditeľ Slovenskej legálnej metrológie, organizácie, ktorá vykonávala metrologickú kontrolu meradiel v zmysle zákona o metrológii a metrologickú kontrolu meradiel používaných na zabezpečenie kvality výroby a služieb. Počas tohto obdobia som založil a vybudoval oddelenie výskumu a vývoja.

Osobne som sa podieľal na formulovaní projektových zámerov a riešení výskumno-vývojových úloh, ktorých výsledky sa následne aplikovali do praxe a zvýšili kvalitu a dôveryhodnosť poskytovaných služieb. Boli to rôzne metódy metrologickej nadväznosti, etalónové a kalibračné zariadenia s vysokou mierou automatizácie, ale i digitalizácia výstupných dokumentov, budovanie komplexného informačného systému a organizácia poskytovania metrologických služieb používateľom meradiel.

V súčasnosti pôsobím na katedre obrábania a výrobnej techniky, kde sa s kolegom docentom Máriom Drbúlom zaoberáme bezkontaktnými meraniami a meraniami v mikrometrickom a submikrometrickom rozsahu. Verím, že naše výsledky nájdu uplatnenie pri kontrole kvality zdravotníckych pomôcok a presných strojárskych komponentov.

Čo považujete za najväčšie inovácie v oblasti metrológie na Slovensku a prečo?

Metrológia je pod ustavičným tlakom ostatných vedných odborov, ktoré ju využívajú. Veda neustále posúva hranice a metrologické nástroje musia umožniť vedcom pokračovať vo svojich výskumoch.  Získané poznatky iných vedných odborov sú nakoniec základom rozvoja samotnej metrológie. Príkladom toho sú nové definície základných medzinárodných meracích jednotiek platné od 20. mája 2019 pomocou fyzikálnych konštánt vrátane kvantových – Planckova konštanta pre definíciu kilogramu. Vyvíjať sa musia všetky oblasti metrológie, vedecká, legálna a priemyselná, ktoré majú svoje špecifické výzvy a ciele. Každá oblasť metrológie sa musí kontinuálne rozvíjať a prispôsobovať súčasným potrebám vedy, priemyslu a spoločnosti a stále inovovať svoje metódy a postupy. Pre každé odvetvie priemyslu a každú oblasť metrológie sú to diametrálne odlišné veci, a pritom rovnako dôležité.

Máte konkrétny príklad technológie alebo oblasti, ktorá by bez presného merania jednoducho nemohla fungovať?

Základom modernej techniky sú presné merania. Bez spoľahlivého merania fyzikálnych veličín by nefungovala satelitná navigácia, energetické siete, výroba čipov ani moderná medicína. Satelitná navigácia (GPS) je najčastejším príkladom technológie, ktorá bez presného merania nefunguje. Každý prijímač počíta polohu z časových odtlačkov signálov zo štyroch a viac satelitov – ak sa meranie času posunie čo i len o miliardtinu sekundy, výsledok sa na Zemi zmení o desiatky centimetrov. Preto GPS stojí na atómových hodinách, neustálej kalibrácii a dokonca na korekciách relativity, bez nich by navigácia v mobile či aute jednoducho blúdila. Presné meranie tu nie je pridaná hodnota, ale podstata systému.

Digitálne dvojča v metrológii

Ktoré moderné technológie podľa vás prinesú najväčšie zmeny do metrológie v najbližšej dekáde?

V najbližšom období metrológiu ovplyvnia kvantové technológie, digitalizácia a umelá inteligencia. Kvantové technológie sa stanú dostupnejšími a pomocou nich realizované meracie etalóny nebudú iba doménou národných metrologických ústavov, ale i väčších kalibračných laboratórií. Kvantové senzory budú tvoriť aktívnu časť meracích prístrojov, ktorých presnosť sa rádovo zvýši.

Digitalizácia a umelá inteligencia vytvoria nové formy poskytovania metrologickej kontroly meradiel pomocou sieťových služieb a metrologických cloudov. Inteligentné siete vytvorené z meradiel umožnia v metrológii aplikovať koncept digitálneho dvojčaťa, ktorý sa dnes uplatňuje v oblasti inteligentnej výroby. Nepretržitá diagnostika meradiel, prenos nameraných údajov, overovanie, kalibrácia meradiel budú založené na týchto technológiách a získaných dátach. Metrologický cloud tvorený z digitálnych kalibračných certifikátov a nameraných dát z jednotlivých meradiel poskytne veľké množstvo informácií, ktoré pomocou umelej inteligencie dokážeme vyhodnocovať a predikovať opatrenia na zabezpečenie správnosti merania.

Ako ovplyvňuje digitalizácia či umelá inteligencia váš výskum?

Už v súčasnosti máme na Strojníckej fakulte Žilinskej univerzity moderné meracie zariadenia, ktoré disponujú veľkou mierou inteligencie. Dokážu navrhovať meracie stratégie, realizovať štatistickú analýzu a správu údajov, vyhodnocovať namerané dáta a grafickou formou ich odprezentovať.

Rôzne dostupné platformy umelých inteligencií využívam napríklad na vyhľadávanie odborných článkov, preklady textov, generovanie programového kódu pre vyhodnotenie a prezentáciu výsledkov.

Spolupracovali ste s rôznymi zahraničnými inštitúciami, najmä s nemeckým metrologickým ústavom PTB. V čom sa najviac odlišuje výskum v Nemecku od toho slovenského?

Nemecký metrologický ústav – Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) – s metrologickým ústavom Spojeného kráľovstva a USA patrí medzi tri najvýznamnejšie metrologické ústavy na svete. Jeho ročný rozpočet predstavuje približne 300 miliónov eur. Rešpekt pred týmto metrologickým velikánom mi nedovolí sa porovnávať. Počas môjho pôsobenia v Slovenskej legálnej metrológii sme v spolupráci s PTB realizovali projekty zavádzania legálnej metrológie v Libanone a v Palestíne. Považujem za veľký úspech, že takýto významný metrologický ústav si vybral riešenia, ktoré vznikli v neporovnateľne menšej organizácii.

Aké nové meracie metódy alebo štandardy budú podľa vás potrebné pre modernú metrológiu?

V súčasnosti vieme najpresnejšie merať čas s presnosťou 10^-15 sekundy, teda s chybou 1 sekundy za 30 miliónov rokov. Napriek tejto extrémnej presnosti vedci požadujú zvýšiť presnosť merania času. Medzinárodný úrad pre miery a váhy preto pracuje na novej definícii sekundy, ktorou sa dosiahne presnosť až 10^-18 sekundy. Táto redefinícia si vyžiada realizáciu nových metrologických štandardov, najpravdepodobnejšie pracujúcich na princípe optických hodín.

Máte ešte nejaké konkrétne vízie, ktorým sa chcete v budúcnosti venovať?

V rámci katedry som zodpovedným riešiteľom niekoľkých projektov a na ďalších participujem. Vzhľadom na svoj vek mám víziu čo najviac prispieť k riešeniu rozbehnutých projektov a odovzdať skúsenosti mladším kolegom.

(RR)