Pokrok hýbe svetom a vďaka nemu napredujeme. Čo považujú vedecké pracovníčky na Slovensku vo svojich oblastiach bádania za prelomové?
Mária Bieliková, Andrea Ševčovičová a Akansha Mehta. Zdroj: archív vedkýň
Pokroky vo vede a v technológiách menia náš svet neuveriteľnou rýchlosťou. Pochopiť lepšie svet výskumníkov, podporiť a spopularizovať ich prácu v rámci celej spoločnosti je každoročným cieľom podujatia Týždeň vedy a techniky na Slovensku (TVT). Jubilejný 20. ročník sa začne tento rok tradične druhý novembrový týždeň a bude sa niesť v duchu motta Po kroku k pokroku.
Pokroky sa dejú za zatvorenými dverami laboratórií či v teréne aj u nás. Preto sme sa troch vedkýň pôsobiacich na Slovensku opýtali, čo považujú za najväčšie pokroky v oblasti ich každodenného výskumu. Na otázky nám odpovedala genetička Andrea Ševčovičová, odborníčka na umelú inteligenciu Mária Bieliková a chemička Akansha Mehta.
Pozrite si
Čo si myslí genetička Andrea Ševčovičová?
Genetika patrí medzi najrýchlejšie sa rozvíjajúce vedné disciplíny súčasnosti. Prináša odpovede na kľúčové otázky nielen z oblasti výskumu, ale aj z každodenného života. Docentka Andrea Ševčovičová pôsobí na Katedre genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského, kde sa venuje genetickej toxikológii. Je autorkou knihy Genetika pre každého, členkou celoslovenskej komisie Biologickej olympiády, odbornou garantkou Študentskej vedeckej konferencie na PriF UK v Bratislave a garantkou edukačného projektu Genetika na kolesách, ktorý stredoškolákov zasväcuje do tajov genetiky.
Andrea Ševčovičová. Zdroj: archív AŠ
Čo považujete za prelomový objav vo svojej oblasti bádania, genetike?
Za prelomové považujem experimenty Johanna Gregora Mendela, ktoré položili základy genetiky. Ich význam tkvie okrem iného v tom, že Mendel si uvedomil, že zákonitosti prírody sú matematickej povahy. Navyše svoj modelový organizmus, rastlinu hrachu siateho, neskúmal ako celok, ale sústredil sa na jednotlivé znaky.
Čo podľa vás prekonalo najväčší pokrok vo sfére genetiky za posledné roky?
Vývoj v oblasti genetiky je veľmi rýchly a nové objavy a technológie sa objavujú nepretržite. Medzi najvýznamnejšie objavy posledného obdobia by som určite zaradila technológiu CRISPR-Cas9, ktorá otvára možnosti liečby genetických ochorení.
Postupne sa zlepšujú aj metódy na sekvenovanie genómov, čo umožňuje rýchlejšie a cenovo efektívnejšie mapovanie zmien a následne aj personalizovaný prístup k liečbe. Veľmi dôležité objavy sú však aj tie, ktoré ukazujú, že za rozvojom niektorých ochorení nie sú mutácie, teda zmeny v sekvencii DNA, ale zmeny v expresii niektorých génov. Takýmto sa venuje nový odbor epigenetika.
Čo si myslí odborníčka na umelú inteligenciu Mária Bieliková?
Profesorka Mária Bieliková je poprednou slovenskou odborníčkou na informačné technológie a umelú inteligenciu. Je spoluzakladateľkou a riaditeľkou Kempelenovho inštitútu inteligentných technológií, ktorého poslaním je prepájať priemysel s excelentnou vedou a cirkulovať talent. Predmetom jej vedeckého záujmu je predovšetkým výskum zameraný na interakciu človeka s počítačom, modelovanie používateľov a personalizáciu v rôznych doménach, pričom v posledných rokoch sa venuje najmä téme dezinformácií a ich šíreniu na internete.
Mária Bieliková, Vedec roka SR 2022. Zdroj: Marián Zelenák, CVTI SR
S umelou inteligenciou sa stretneme v dnešnej dobe už na každom kroku. Čo považujete za kľúčový objav v tejto oblasti?
Za prelomové v umelej inteligencii považujem vymyslenie umelých neurónových sietí spolu s mechanizmom spätného šírenia (angl. backpropagation), čo je kľúčová technika na trénovanie neurónových sietí. Tento mechanizmus umožňuje aktualizáciu váh na základe rozdielu medzi predpovedanými hodnotami a skutočnými hodnotami vo výstupoch siete (minimalizácia chyby). Spätné šírenie trénuje sieť tak, že dokáže generalizovať, teda adaptuje sa na vzory a štruktúry v dátach, a tak je sieť schopná dávať veľmi dobré výsledky aj v situáciách, ktoré sú nové.
Tento mechanizmus, ktorý má základy v šesťdesiatych rokoch minulého storočia, spolu s ďalšími pokrokmi, a to v metódach optimalizácie, architektúre neurónových sietí a vo výpočtových prostriedkoch špecializovaných pre paralelné výpočty obrovského počtu jednoduchých matematických operácií, umožnil doslova prelom v spôsobe, ako spracúvame dáta a informácie.
Čo podľa vás prešlo v súčasnosti najväčším pokrokom týkajúcim sa umelej inteligencie?
Za najväčší pokrok v oblasti umelej inteligencie za posledné roky považujem škálovanie modelov strojového učenia alebo, inými slovami, schopnosť natrénovať veľké modely na obrovských datasetoch aj vďaka novej architektúre transformerov, založenej na mechanizme pozornosti (rok 2017). Základné princípy škálovania platia aj tu.
Na súčasných veľkých modeloch, špeciálne veľkých jazykových modeloch (angl. large language models, LLM) sme svedkami toho, že škálovanie prináša nielen väčší objem, ale aj nové vlastnosti. Máme architektúry, ktoré vedia kombinovať viaceré dátové modality (napríklad texty či obrázky). Vznikli takzvané bázové modely (angl. foundation models), ktoré vieme opätovne použiť na riešenie špecifických úloh bez nutnosti kompletného trénovania a vieme s nimi pracovať aj bez trénovania. Dokážeme preniesť naučené znalosti do iných oblastí, generovať výstupy (text, obrázky). Do našich slovníkov sa vďaka škálovaniu dostal pojem generatívna umelá inteligencia.
Čo si myslí chemička Akansha Mehta?
Doktorka Akansha Mehta sa stala tohtoročnou laureátkou 7. ročníka talentového programu L’Oréal – UNESCO Pre ženy vo vede v kategórii inžinierske vedy a technológie. Od roku 2020 pôsobí na Trenčianskej univerzite Alexandra Dubčeka v Trenčíne. Vo svojom ekologickom projekte premieňa odpadové farmaceutické sklo na vysokoporézne fotokatalytické keramické membrány, ktoré sú určené na čistenie odpadových vôd za pomoci slnečného žiarenia.
Akansha Mehta. Zdroj: archív AM
Čo považujete za prelomový objav v oblasti ekologického využitia materiálov?
V súčasnosti sa ochrane životného prostredia venuje veľká pozornosť. V udržateľnej spoločnosti sú zhodnocovanie odpadových materiálov a úspora energie prostredníctvom obehového hospodárstva veľkými výzvami.
Každý rok skončí na skládkach približne 7,6 milióna ton odpadového skla bez recyklácie, regenerácie alebo upcyklácie. Je všeobecne známe, že cyklus recyklácie skla je v podstate nekonečný. Kvôli logistickým problémom, ktoré sú s tým spojené, ide o náročný proces. Preto sa pozornosť vedcov upriamila na proces upcyklácie. Zjednodušene povedané, ide o vytváranie produktov s vysokou pridanou hodnotou, ktoré sú vyrobené z odpadových materiálov.
Pomerne nedávno vedci vyvinuli stratégiu, ktorá umožňuje využitie odpadového skla v technológii filtrácie vody. Túto technológiu možno využiť v rozvojových krajinách na zabezpečenie čistejšej a zdravšej vody pre všetkých, pričom táto stratégia sa uplatnila aj pri využití plastov a iných anorganických polymérov. Vyrobiť z odpadu niečo hodnotné, čo by mohlo zabezpečiť čistejšiu vodu pre zdravší život na Zemi, je podľa mňa prelomový objav.
Čo podľa vás zažilo najväčší pokrok v oblasti vášho výskumu v súčasnosti?
V spoločnosti panuje všeobecné presvedčenie, že sklo možno recyklovať donekonečna. Ak si však položíme otázku, či je recyklovateľné všetko sklo, tak odpoveď znie nie. Sklo, ktoré nie je vhodné na recykláciu, putuje na skládky. V porovnaní s inými materiálmi potrebuje sklo najdlhší čas, až tisíc rokov, na to, aby sa rozložilo. Preto je cieľom môjho projektu upcyklácia nerecyklovateľného skla.
Ďalším problémom je kontaminácia odpadovej vody. Problém znečistenia vody nie je len problémom jednotlivých štátov či krajín, ide o globálny problém. Voda tvorí 75 percent povrchu planéty, no tej pitnej je len zlomok. V tomto ohľade sme vyvinuli postup upcyklácie skla na výrobu fotokatalytických membrán pomocou technológie aditívnej výroby, ktorú možno efektívne uplatniť v aplikáciách na úpravu vody.
Tento text je súčasťou série článkov na tému Po kroku k pokroku, ktorá je mottom 20. ročníka podujatia Týždeň vedy a techniky na Slovensku. Týždeň vedy a techniky 2023 sa uskutoční od 6. do 12. novembra 2023 v mestách po celom Slovensku, do ktorých prinesie desiatky prednášok, festivalov, workshopov, súťaží, podcastov, besied či výstav.
Aktuálne informácie o podujatí, ktorého hlavnými organizátormi sú Ministerstvo školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky (MŠVVaŠ SR) a Centrum vedecko-technických informácií SR (CVTI SR), nájdete na webovej stránke tyzdenvedy.sk. Partnermi podujatia sú Slovenské elektrárne a EPSON. Mediálnymi partnermi sú magazín Nextech, RTVS, BKIS, VEDANADOSAH.sk, časopis Quark a Zážitkové centrum vedy Aurelium.
(JM)
