Vedeckovýskumný pracovník získal Cenu za vedu a techniku 2023 v kategórii Osobnosť vedy a techniky.
Osobnosťou vedy a techniky je Dr. Ing. Tomáš Bucha. Zdroj: CVTI SR
Doktor Tomáš Bucha, odborník na diaľkový prieskum Zeme v lesníctve, si v rámci tohtoročného Týždňa vedy a techniky prevzal Cenu za vedu a techniku 2023 v kategórii Osobnosť vedy a techniky. V jeho práci dominuje najmä mimoriadny prínos v rozvoji aplikovanej vedy a založenie medzinárodného centra excelentnosti (CE) LignoSilva, zameraného na implementáciu inteligentných technológií do lesnícko-drevárskeho sektora.
V našom rozhovore sa rozprávame o myšlienkach, výzvach a kľúči k úspešnosti získavania projektov, s ktorými má Tomáš Bucha medzinárodné skúsenosti. Pod jeho vedením podporila projekt dobudovania CE LignoSilva Európska výskumná agentúra vo výške takmer 15 miliónov eur. Vedec tiež prezrádza, ako vidí budúcnosť slovenských lesov a ako pomáhajú technológie pri ich monitorovaní.
Osobnosť vedy a techniky – Dr. Ing. Tomáš Bucha. Foto: Marián Zelenák, CVTI SR
Získali ste ocenenie v kategórii Osobnosť vedy a techniky. V oblasti lesníckeho výskumu zanechávate výraznú stopu a snažíte sa prinášať nové inovácie. Lákala vás veda odjakživa?
Nedá sa povedať, že by ma veda lákala a už vôbec nie odjakživa. Nikto sa nerodí ako vedec, môže sa ním len stať za určitých šťastných okolností. A tie som mal.
Mal som šťastie, že po novembri 1989 sa otvárali dovtedy nevídané možnosti osobného rozvoja a vedeckého rastu tých, ktorí o to stáli a boli trocha pripravení. Dostal som sa na pracovisko diaľkového prieskumu Zeme (DPZ) v Lesníckom výskumnom ústave vo Zvolene (LVÚ), do ktorého boli investované veľké prostriedky na technologický rozvoj. Stal som sa súčasťou tímu, ktorý otvoril výskumne, ale aj prakticky program pozemného, leteckého i satelitného monitoringu lesov ako súčasť paneurópskeho programu. Mal som dôveru vedenia, mohol som cestovať a reprezentovať slovenskú lesnícku vedu v európskom priestore, čo som robil s hrdosťou a rád. Výsledkom súbehu týchto šťastných okolností je, že žijem svojím povolaním a snažím sa svojím dielom prispievať k tomu, aby lesnícky výskum, ale aj lesnícko-drevársky komplex na Slovensku napredoval.
Nikto sa nerodí ako vedec, môže sa ním len stať za určitých šťastných okolností. A tie som mal.
O medzinárodnom CE LignoSilva a pobyte v zahraničí
Stáli ste pri zrode medzinárodného CE LignoSilva, zameraného na implementáciu inteligentných technológií do lesnícko-drevárskeho sektora. Ako vznikol tento nápad a aké má poslanie?
Táto myšlienka bola reakciou na výzvu Európskej komisie, ktorá podporovala vznik teamingových centier excelentnosti v rámci programu Horizon 2020. Komisia od roku 2014 takto reaguje na nerovnomerný vývoj špičkovej vedy v európskom priestore, kde stále pretrvávajú výrazné rozdiely medzi „pôvodnými“ 13 krajinami EÚ a krajinami, ktoré do Únie vstúpili neskôr. Jednou z podmienok výzvy bolo, aby bol koordinátor z krajín, kde vedecký výskum zaostáva, a pokročilý partner bol z krajín európskej trinástky. Takto nastavená podmienka bola pre nás príležitosťou na dosiahnutie konkurencieschopného postavenia v európskom aj vo svetovom systéme výskumu a inovácií.
V tom čase som pôsobil vo funkcii riaditeľa Lesníckeho výskumného ústavu NLC a vnímal som túto výzvu i ako jedinečnú možnosť na inštitucionálnu reformu, ktorá podporí zvýšenie vedeckých kapacít, rozvoj nových oblastí výskumu v lesnícko-drevárskom sektore a zavádzanie pokročilých technológií.
Ďalšími aspektmi, ktoré nás inšpirovali k napísaniu projektu a vyplývali zo samotnej výzvy, boli potreba zlepšenia kultúry výskumu a inovácií a posilnenie vzájomne výhodnej spolupráce s partnermi z popredných zahraničných vedeckých inštitúcií. Pamätám si, že sme s partnerom projektu Výskumným ústavom papiera a celulózy, a. s., urputne, zaťato a celé leto 2015 písali tento projekt, ktorého názov vymyslela moja manželka lingvistka.
Tomáš Bucha v práci. Zdroj: Archív TB
Pod vaším vedením podporila projekt dobudovania CE LignoSilva Európska výskumná agentúra vo výške takmer 15 miliónov eur. Pre širokú verejnosť je asi nepredstaviteľné, ako dlho trvá príprava projektov, čo zahŕňa a ako vyzerá ich schvaľovanie. Čo je podľa vás kľúčom k úspechu?
Taký kľúč má pre mňa podobu štvorkolky, ktorej kolesá predstavujú intuíciu, poznanie, guráž a nekonečnú trpezlivosť. Základom je poznanie, dostatok informácií o odbore, o situácii vo výskume, v dlhodobých stratégiách rozvoja odvetvia na lokálnej i európskej úrovni. Intuícia umožňuje predvídať tendencie, ktoré sa presadia a zarezonujú. Tie treba potom tvorivo rozvinúť a aplikovať. Guráž je potrebná na vstup do ringu medzi veľkú konkurenciu. A trpezlivosť by nemala chýbať, aby človek preskákal všemožné prekážky, ktoré od začiatku ležia na ceste k cieľu, alebo ak neuspeje hneď, aby nerezignoval a skúšal to znova, až kým neuspeje.
Rovnako to bolo aj s naším grantom, ktorý sme aktuálne získali v rámci rámcového programu Horizont Európa výzvy Teaming for Excellence. Písali sem ho „len“ dva mesiace, ale bez predchádzajúcich skúseností a rokov práce by sme pravdepodobne neuspeli.
Bol som na Slovensku spokojný, ale rád prijímam výzvy.
Štyri roky ste pôsobili v Spoločnom výskumnom centre Európskej komisie (JRC) v Taliansku. Aké najcennejšie poznatky a informácie ste si stade odniesli? Inšpirovali vás ku koordinácii a k príprave ďalších projektov?
Bol som na Slovensku spokojný, ale rád prijímam výzvy. Vďaka tomu som sa dostal do medzinárodného a multikultúrneho prostredia, ktoré bolo dobre organizované a veľmi žičlivé. Kontakt s národnými expertmi z rôznych krajín nemôže byť iný ako inšpiratívny. Vždy ma fascinuje, keď niečo veľmi dobre funguje. Osvedčené modely by som rád videl aj doma. Niečo sa dá prevziať hneď a niečo nebude možné zaviesť nikdy – je to vec mentality ľudí a spoločenských konvencií.
Inšpiráciu pre moju neskoršiu riadiacu prácu som čerpal napríklad z toho, ako boli jednotlivé procesy riadenia vedy a starostlivosti o zamestnancov vrátane ubytovania prepracované a personálne zabezpečené osobitnou organizačnou jednotkou. V JRC v Ispre bolo sústredených 5 inštitúcií s približne 1700 zamestnancami. Okrem pracovných porád sa veci prediskutovali každodenne cez prestávku na spoločnej káve. A potom už vzájomné „vyrušovanie“ nebolo prípustné. Sústredili sme sa len na prácu a aj vďaka takejto „maličkosti“ bola kvalita výsledkov mimoriadne vysoká.
Čiže na tieto časy spomínate naozaj pozitívne…
Na vlastnej skúsenosti som zažil nevídané sociálne zázemie pre zamestnancov, takzvaný work-life balance. Funkčný model organizácie práce, kontakt s renomovanými osobnosťami vedy, vysoko cenené publikačné výstupy, rešpekt a uznanie kolegov, sociálne istoty – to všetko vytvára príležitosť a nezabudnuteľnú skúsenosť, ktorú by som odporúčal každému vedcovi. A nielen vedcovi.
Les z vtáčej perspektívy. Zdroj: iStockphoto.com
O slovenských lesoch
Ako by ste zhodnotili využívanie slovenských lesov z pohľadu ťažby dreva? Je podľa vás v súčasnosti ťažba realizovaná na úkor kvality lesov alebo sa, naopak, deje len v rámci prípustnej normy?
Na pozadí otázky cítiť všeobecný názor verejnosti, ktorá má obavy o stav našich lesov. Daná obava je opodstatnená v tom, že nielen naše, ale aj európske lesy sú pod tlakom vplyvu škodlivých činiteľov, a to prirodzených (akými sú biotickí škodcovia a prírodné živly oheň, voda, vietor), ale aj podmienených ľudským pôsobením. V 80. rokoch to bolo znečistenie atmosféry a postupne premeny jej chemizmu prerástli do fenoménu, ktorý nazývame klimatická zmena.
Plánované a udržateľné obhospodarovanie lesov v týchto podmienkach je neustále narúšané výskytom kalamitných situácií (napríklad vetrové a lykožrútové kalamity), s ktorými sa lesníci musia vyrovnať. Systém ťažieb je nastavený tak, že v prípade náhodných ťažieb sa obmedzujú plánované. Ako je každoročne dokumentované v Zelených správach o lesnom hospodárstve, ťažby u nás dlhodobo neprekračujú prírastok, čo je dôvodom rastu zásob.
Zdôrazňujem, že ťažba dreva, ktorá prináša zhodnotenia až 100-ročnej práce lesníkov, je integrálnou súčasťou širšieho procesu nazývaného obnova lesa. V rámci nej sa zjemňujú hospodárske spôsoby tak, aby sa vytvorili podmienky na nárast podielu prirodzenej obnovy, minimalizovali sa negatívne účinky ťažby na lesnú pôdu, vytvorili sa vertikálne bohatšie porastové štruktúry, ktoré budú staticky aj ekologicky stabilnejšie ako súčasné porasty. Takže súčasná ťažba sa deje v prípustnej norme.
Aká budúcnosť čaká slovenské lesy z vášho pohľadu?
Netrúfam si odhadovať budúcnosť. Keď vidím, koľko rôznorodej demagógie, ideológie a politiky sa mieša do konceptu hospodárenia v lesoch, do celospoločenského naratívu o lesoch a krajine, tak sa tej budúcnosti trocha obávam.
Obávam sa o prestíž lesníckej vedy a jej schopnosť či príležitosť manažovať lesníctvo na základe poznania, faktov a objektívnych zistení. A pritom výsledky lesníckeho výskumu aj v oblasti DPZ, kde pôsobím, prinášajú spoľahlivé a nespochybniteľné poznatky. V lesníctve máme vytvorený celý systém modelov hospodárenia, z ktorých je možné vybrať optimálny variant manažmentu pre dané konkrétne prírodné podmienky a podmienky stanovíšť, a to podľa definovaných spravidla integrovaných funkcií lesa, ktoré chceme využívať. Na základe vybraného modelu sa plánujú konkrétne pestovné, výchovné, ochranné opatrenia na nasledovné desaťročie. Máme prepracované programy starostlivosti o les.
Netrúfam si odhadovať budúcnosť, keď vidím, koľko rôznorodej demagógie, ideológie a politiky sa mieša do konceptu hospodárenia v lesoch.
Máme teda o aktuálnom stave dostatok informácií, na základe ktorých vieme pohotovo reagovať?
Informácie o vývoji porastov sú spätne získavané a vyhodnocované prostredníctvom elektronického systému evidencie realizovaných opatrení. Tento systém nám závidia aj ekonomicky najvyspelejšie krajiny sveta, nie všetky ho majú. Vďaka previazaným systémom plánovania a evidencie máme na Slovensku dostatok informácií o stave a vývoji našich lesov. Na ich základe dokážeme odborne reagovať a usmerniť ich vývoj žiadaným smerom. Rešpektujeme pritom vlastnícke vzťahy a rôznorodosť funkcií lesov definovanú napríklad kategorizáciou lesov alebo kategorizáciami ochrany prírody. Ak budú slovenské lesy manažovať lesníci (a nie politici alebo občianski aktivisti), tak je budúcnosť našich lesov v dobrých rukách.
O technológiách v lesníctve
V CE LignoSilva využívate aj jedinečný 3D tomografický skener, ktorým disponuje na svete len zopár spoločností. Skener umožňuje odhaliť vnútorné chyby dreva, ktoré by inak zostali neodhalené. Na akom princípe funguje a prečo je dôležitá jeho implementácia?
Základným princípom počítačovej tomografie je zber a výpočtové spracovanie množstva údajov o hodnote absorpcie röntgenového žiarenia. Údaje sú získavané tak, že zdroj žiarenia (röntgenová lampa) a oproti nej sa nachádzajúce detektory rotujú okolo predmetu záujmu, ktorým je v našom prípade guľatina. Celkovo je vo svete v prevádzke len 14 takýchto skenerov, pretože technológia sa stále vyvíja.
Náš skener je unikátny tým, že ako jediný je otvorený pre výskumné a inovačné účely a vzdelávanie. Ostatné sú umiestnené vo veľkých piliarskych prevádzkach bez možnosti prístupu. Pre náš lesnícko-drevársky sektor tým vzniká obrovská komplementárna výhoda využiť otvorenosť infraštruktúry na lepšie zhodnotenie dreva na Slovensku. Otvárajú sa možnosti na užšiu spoluprácu podnikateľského sektora s výskumnými organizáciami a lepšie prepojenie vertikály producent – spracovateľ dreva.
Tomáš Bucha pri inštalácii 3D CT skenera. Zdroj: Archív TB
Aké výstupné informácie získate 3D skenovaním?
3D CT skenovanie umožní presne rekonštruovať model guľatiny, určiť objem guľatiny s kôrou a bez nej, jej tvarové charakteristiky a precízne detegovať inak nezistiteľné vnútorné chyby dreva. Tieto informácie sú využité pri priečnom krátení dreva a pri optimalizácii rezného plánu pri pozdĺžnom rezaní (piliarskom spracovaní dreva). V oboch prípadoch je prínosom zvýšenie výťažnosti.
Okrem zvýšenia výnosov zo spracovania dreva prináša 3D CT skenovanie kmeňov objektivizáciu predaja dreva, zlepšenie dodávateľsko-odberateľských vzťahov, možnosť certifikácie dodávanej guľatiny a sledovania tokov dreva od výrezu po výrobok na báze obrazového rozpoznávania vnútorných znakov dreva z CT skenov.
Vašou špecializáciou je DPZ v lesníctve s orientáciou najmä na využitie satelitných multispektrálnych a radarových záznamov. Na čo všetko sa dá takáto technológia využiť v praxi?
Diaľkový prieskum Zeme, najmä využitie leteckých snímok, má v slovenskom lesníctve takmer 80-ročnú tradíciu. Letecké snímky sú každodenne využívané, či už pri tvorbe lesníckych máp, pri terénnych prácach (napríklad pri opise porastov), pri plánovaní hospodárskych opatrení, alebo mapovaní kalamít. Využitie satelitných snímok je vzhľadom na ich menšie rozlíšenie viazané na celoslovenské, respektíve veľkoplošné aplikácie súvisiace s monitorovaním stavu lesov, mapovaním kalamitných situácií, detekciou lesných požiarov, identifikáciou ťažieb a so zisťovaním zásob lesných porastov.
Potenciál využitia satelitných snímok sa v poslednom desaťročí výrazne zvýšil vďaka rozhodnutiu Európskej vesmírnej agentúry (ESA) poskytovať satelitné záznamy zo satelitov Sentinel bezplatne, a to nielen zo spektrorádiometrov snímajúcich v optickej a infračervenej časti spektra, ale aj radarových záznamov z pásma C. Silným impulzom by bolo sprístupnenie záznamov z pásiem L a P, v ktorých preniká vyslaný signál do vnútra lesných porastov, a tak je nositeľom presnejších informácií nielen o zásobách, ale aj o štruktúre lesných porastov.
Ako využívame technológiu DPZ na Slovensku? Je aktívnou súčasťou monitorovania lesov?
Ak spomeniem výskumné projekty a realizačné výstupy, na ktorých som pracoval, tak išlo o celoslovenskú klasifikáciu drevinového zloženia lesov zo snímok LANDSAT v rozlíšení 30 metrov. Mapový výstup nájdete v Atlase krajiny Slovenskej republiky.
Každoročne aktualizujeme vyhodnotenie zdravotného stavu lesov a publikujeme ho pomocou mapovej služby STALES. Každý si ho môže pozrieť prostredníctvom bežne využívaných webových prehliadačov.
Perspektívne, hoci náročné na spracovanie, sa javí využitie radarových satelitných záznamov pri inventarizácii zásob drevnej biomasy. Potenciál sme spoločne s Geografickým ústavom SAV preukázali v projekte ATBIOMAP, ktorý podporila ESA.
Rovnako hodnotíte vplyv klimatickej krízy na lesy?
Na analýzu dopadov klimatickej zmeny na lesy využívame satelitné záznamy MODIS v rozlíšení len 250 krát 250 metrov, ktoré ale snímajú naše územie až 2-krát denne. Máme záznamy 23 časových radov, nad ktorými sme vytvorili vlastnú softvérovú aplikáciu na sledovanie nástupu jarných a jesenných fenologických udalostí listnatých porastov. Na základe časovej analýzy sme exaktne preukázali posuny v nástupe jarných a jesenných fenofáz a ich priestorovú lokalizáciu. Tieto údaje sú východiskom návrhu lesohospodárskych opatrení, napríklad zmeny drevinových skladieb v závislosti od zmeny dĺžky vegetačného obdobia.
Aké sú vaše idey, vízie a plány do budúcnosti?
Práca v riadiacich funkciách, ako aj koordinácia projektu založenia CE LignoSilva a jeho infraštruktúrneho vybudovania boli nesmierne podnetné, uspokojujúce, ale aj vyčerpávajúce. Permanentný stres a záťaž sa nezvratne podpísali na mojom zdraví, a tak som sa rozhodol na riadiace funkcie rezignovať. Musím však povedať, že mladí kolegovia, ktorých som do tímu získal, sa vynikajúco zhostili úloh a vytvorili skvelý kolektív a odborne erudovaný profitím.
V kolektíve pôsobím teraz ako vedeckovýskumný pracovník, mám o niečo viac času na spracovanie obrazových záznamov z 3D CT skenovania dreva s cieľom zlepšiť automatizovanú detekciu vnútorných znakov dreva metódami neurónových sietí, navrhujem a programujem algoritmus na optimalizáciu štiepania výrezov na výrobu sudov. Rád by som vo forme doktorskej práce spracoval niekoľkoročný výskum na tému Satelitná fenológia ako nástroj modelovania reakcie lesných ekosystémov na klimatickú zmenu a pokúsil sa získať vedeckú hodnosť doktora vied. Ako nositeľ projektu s názvom Upgrade Centra excelentnosti LignoSilva s Európskou výkonnou agentúrou pre výskum chcem ešte svojou trochou prispieť k dobudovaniu nášho centra a k jeho etablovaniu v európskom výskumnom priestore.
Záznam z podujatia odvysiela RTVS na Dvojke 18. novembra 2023 o 20.10 h.
