Zodpovedný riešiteľ: Ing. Juraj Kajan, PhD.

Partneri projektu: Universidade de Aveiro (PT) (LEADER), Graphene energy SP ZOO (PL), AT CRYSTALS, s.r.o. (SK), INSTYTUT FIZYKI POLSKIEJ AKADEMII NAUK  (PL), SCIENTIFIC RESEARCH COMPANY ELEKTRON-CARAT BRANCH OF PRIVATE JOINT STOCK COMPANY CONCERN-ELEKTRON (UA), LVIV POLYTECHNIC NATIONAL UNIVERSITY (AU), POLITECNICO DI BARI (IT).

Vývoj a aplikácia pevnolátkových laserov (SSR) za posledné desaťročie s dôrazom na ich široké využitie v oblastiach ako spracovanie kovov, lekárske aplikácie a optické prenosové systémy. Načrtáva základné zložky SSR a dôležitosť dosiahnutia rovnováhy medzi ziskami a stratami v laserovom rezonátore pre efektívnu výrobu. Koncept Qswitchingu je predstavený, zdôrazňujúc jeho úlohu pri zvyšovaní výkonu lasera moduláciou Q-faktora rezonátora. Aktívne a Porovnávajú sa metódy pasívnych Q-prepínačov so zameraním na výhody pasívnych Q-prepínačov na generovanie výkonných subnanosekúnd impulzov v kompaktných laserových systémoch. Výzvy spojené s hľadaním vhodných pasívnych Q-spínacích materiálov, najmä na dlhodobé použitie, čo vedie k návrhu nového prístupu s použitím kompozitnej štruktúry polyméru matrica s Cr4+:YAG nanopráškami. Táto iniciatíva, ktorú uskutočnilo konzorcium ALTER-Q pozostávajúce z európskych akademikov inštitúcie, výskumné organizácie a malé a stredné podniky, má za cieľ riešiť súčasné obmedzenia a pripraviť cestu pre nákladovo efektívne alternatívy v Q-spínanej laserovej technológii.

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Milan Straka, PhD.

Dosiahnuté výsledky:

V rámci prvého roka riešenia projektu bol vytvorený základ spoločnej vzdelávacej platformy, ktorá bude slúžiť na výmenu učebných materiálov medzi pedagógmi venujúcimi sa oblasti umelej inteligencie a strojového učenia v slovenskom akademickom priestore. V rámci prvého roka sa tiež realizovalo mapovanie pracovísk, ktoré by sa do platformy mohli zapojiť a predmetov, ktoré vyučujú. Boli identifikované pracoviská, ktoré sú kľúčovými partnermi projektu a ich zapojenie má v počiatočnom rozvoji platformy najväčšiu prioritu. V neposlednom rade bolo realizovaných aj viacero konkrétnych vzdelávacích aktivít: 2 SciTea workšopy (na tému počítačového videnia a veľkých jazykových modelov), spoluorganizácia letnej školy o spracovaní prirodzeného jazyka v Bratislave, špecializované prednášky atď. Výsledky podporných výskumných aktivít projektu boli diseminované formou vedeckých publikácií.

Slovenský kolaboratívny otvorený výskumný a vzdelávací ekosystém pre umelú inteligenciu Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Michal Gregor, PhD.  Doba riešenia: 2024 – 2026

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Juraj Kajan, PhD.

Technologický význam monokryštálov ytrito hlinitého granátu (YAG), ako aktívneho tuholátkového laserového média sa skúmal už od dávna. Vďaka malému kvantovému defektu medzi budiacimi fotónmi a fotónmi laserovej radiácie, širokým absorpčným pásom a dlhej životnosti fluorescencie je YAG dopovaný Yb3+ jedným z najefektívnejších vysokovýkonných laserových materiálov, navyše silne dopované YAG Yb3+ kryštály sú veľmi sľubné na výrobu mikročipových a tenkých diskových laserov. Ak však koncentrácia Yb3+ v YAG dosiahne hodnoty vyššie ako 12 %, účinnosť lasera značne klesne. To obmedzuje charakteristiku laserov, najmä tých, ktoré vyžadujú vysoké koncentrácie aktívnych iónov, ako sú mikročipové a tenkodiskové lasery. Zníženie účinnosti lasera môže byť spôsobené fenoménom prenosu náboja (CT). Procesy CT ovplyvňujú vlastnosti materiálov Yb3+:YAG alebo dokonca otvárajú nové možnosti aplikácií. Proces CT by mohol iniciovať tvorbu dvojmocného yterbia v kryštáloch YAG, ktoré zvyšujú nelineárne procesy zhášania so zvýšenou tvorbou tepla. Nelineárny proces zhášania stanovuje limit pre maximálnu koncentráciu Yb-dopingu v Yb:YAG monokryštáloch na približne 12 %. Ďalšou možnosťou materiálov Yb3+:YAG je detekcia nízkoenergetických neutrín na základe rýchlej CT luminiscencie vo viditeľnej a UV oblasti. Preto je CT dôležitá v aplikáciách a bola študovaná už predtým. Luminiscencia prenosu náboja je úzko spojená so stavmi elektrónových pascí v kryštáloch. Keď elektrón prechádza cez vodivé pásy a môže byť zachytený. Termoluminiscencia (TL) je zároveň výkonnou metódou na skúmanie pascí v tuholátkových materiáloch vrátane monokryštálov. To je dôvod, prečo bol TL vybraný na skúmanie a pochopenie vzťahu medzi pascami a efektmi prenosu náboja. Tento projekt sa zameria na UV-excitované merania luminiscencie prenosu náboja vyskytujúce sa v monokryštáli Yb:YAG.

Dosiahnuté úspechy

V roku 2024 bola cenou Slovenského literárneho fondu ocenená unikátna publikácia, Ytrito-hlinitý granát YAG. Materiály na jeho základe, výrobné technológie a vlastnosti takýchto materiálov, vydaná Žilinskou univerzitou. Kniha, prvá svojho druhu na Slovensku, sumarizovala výsledky dlhodobého výskumu, realizovaného v spolupráci ÚKaI a spoločnosti AT Crystals, v oblasti výskumu a výroby veľkorozmerných ytrito-hlinitých granátov (YAG) s využitím metódy horizontálne usmernenej kryštalizácie pre aplikácie v laserovom priemysle.

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Juraj Kajan, PhD..

Partneri projektu: Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne (Leader), Ústav anorganickej chémie SAV. 

Keramické materiály s eutektickými mikroštruktúrami majú značný technologický a komerčný potenciál vďaka svojim vynikajúcicm vysokteplotným vlastnostiam, a podľa najnovších výskumov aj ako opticky aktívne materiály aplikovateľné vo fotonických aplikáciách a v energeticky úsporných osvetľovacích zdrojoch. V drvivej väčšine prípadov sa takéto materiály pripravujú riadenou solidifikáciou tavenín, čo vyžaduje drahé a technologicky vysoko náročné experimentálne vybavenie a vysoké energetické náklady. Naše predbežné výsledky nazančujú, že pre prípravu takýchto materiálov je možné použiť aj alternatívny postup, t.j. riadenú kryštalizáciu sklených frít požadovaného zloženia spojenú s ich simultánnym spekaním pri zvýšenom tlaku (napr. žiarovým lisovaním, alebo SPS). Predložený projekt je zameraný na prípravu takýchto materiálov v systémoch RE2O3-Al2O2-(ZrO2), kde RE = Y, Yb, La, prípadne dopovaných opticky aktívnymi prvkami vzácnych zemín (Er, Eu, Ce). Cieľom projektu je príprava takýchto materiálov s výnimočnými vysokoteplotnými mechanickými vlastnosťami, prípadne intenzívnou luminiscenciou v širokej oblasti spektra, a identifikácia vzťahov medzi podmienkami prípravy, chemickým zložením, mikroštruktúrou a vlastnosťami pripravených materiálov. Verifikuje sa tiež možnosť zlepšiť mechanické vlastnosti týchto materiálov riadenou kryštalizáciou submikrónových zŕn ZrO2 a z nej vyplývajúceho transformačného zhúževnatenia. Tieto výsledky sa kriticky zhodnotia aj v porovnaní s materiálmi pripravenými solidifikáciou tavenín.

Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Michal Gregor, PhD.  

Anotácia:

V priebehu posledných niekoľkých rokov došlo k výraznej akcelerácii vývoja v oblasti umelej inteligencie a strojového učenia. Boli sme svedkami viacerých prelomových objavov, ktoré podstatne zvýšili záujem o celé odvetvie. Metódy umelej inteligencie a strojového učenia sa už nedajú považovať za vec vzdialenej budúcnosti – práve naopak, mnohé z nich sa už bežne aplikujú v praxi a prinášajú obrovskú pridanú hodnotu. Vzhľadom na tieto skutočnosti sa súvisiace metódy snažia v poslednom čase integrovať do svojich procesov, služieb a produktov aj firmy na Slovensku, pre ktoré však predstavuje výraznú konkurenčnú nevýhodu dlhodobý nedostatok vysoko kvalifikovaných absolventov technických študijných odborov všeobecne a odborov zameraných na umelú inteligenciu a strojové učenie konkrétne. Slovenské univerzity dnes preto stoja pred vážnou výzvou. Je nevyhnutné výrazne zvýšiť počet odborníkov, ktorí disponujú patričnými znalosťami – či už sa to bude realizovať prostredníctvom osobitných programov zameraných na umelú inteligenciu a strojové učenie, poskytovaním predmetov v rámci existujúcich programov, prípadne aj školením odborníkov z praxe. Navrhovaný projekt je založený na iniciatíve integrovaného vyučovania umelej inteligencie a strojového učenia, ktorá má silný potenciál túto situáciu výrazne zlepšiť. Medzi hlavné rysy integrovaného vyučovania, ako ho navrhuje projekt, patria nasledujúce: Spoločná iniciatíva: Integrované vyučovanie berie do úvahy silnú multidisciplinaritu oblasti umelej inteligencie a strojového učenia a preto za nevyhnutnú požiadavku považuje spájanie všetkých dotknutých pracovísk na UNIZA do jednej celistvej, integrovanej vzdelávacej komunity. Osnovy a obsah predmetov už nebudú pripravovať jednotlivci, ale tímy zložené z viacerých pracovísk naprieč univerzitou. Obdobný obsah sa nebude pripravovať nezávisle na viacerých pracoviskách, ale spoločne, k čomu podnecuje aj nový spôsob akreditácie, kde sa odbory majú akreditovať na úrovni univerzity ako celku. Modulárny obsah: Výučba má ucelený učebný obsah, avšak pri zachovaní modulárnosti a flexibility. Pre tak silno multidisciplinárnu oblasť ako je oblasť umelej inteligencie a strojového učenia nie je možné vytvoriť monolitický študijný program bez toho, aby v ňom niečo podstatné chýbalo. Zachovanie modulárnosti a flexibility nám však umožní vytvoriť študijný program, ktorý sa dá absolvovať mnohými odlišnými spôsobmi (voľbou rozličných predmetov). To dovolí študentom rôzne – aj multidisciplinárne – sa špecializovať a umožní programu pokryť omnoho širšiu oblasť. Integrácia pracovísk naprieč univerzitou pri riešení projektu je osobitne dôležitá aj z tohto pohľadu. Dôslednosť pri identifikácii kľúčových oblastí: Vyučovanie by malo byť integrované aj tematicky – v tom zmysle, že bude v budúcnosti schopná pokryť všetky kľúčové oblasti umelej inteligencie a strojového učenia. Pri identifikácii kľúčových oblastí sa bude preto vychádzať z odporúčaní špičkových odborníkov z UC Berkeley aj z analýzy kvantitatívnych ukazovateľov. “Learning by doing”: Zvýši sa zapojenie študentov do riešenia praktických úloh, ktoré umožňuje získať praktické skúsenosti a zručnosti, ktoré sa nedajú budovať iným spôsobom. Vyučovanie bude teda integrovať teoretickú prípravu s výrazným praktickým rozmerom. Integrovaný vzdelávací priestor a reflexia požiadaviek z praxe: Projekt si kladie za cieľ užšie spolupracovať aj s ďalšími partnermi v rámci Slovenskej republiky, vrátane partnerov z komerčnej praxe, ale aj s viacerými partnermi v zahraničí. Cieľom je prispieť k vytvoreniu integrovaného vzdelávacieho priestoru, ktorý by reflektoval domáce aj zahraničné skúsenosti, a bol užšie prepojený aj na požiadavky z praxe. Letná škola strojového učenia a špecializované prednášky: Bude sa pokračovať v organizácii Letnej školy strojového učenia, špecializovaných prednášok a ďalších aktivít, ktoré ďalej napomáhajú vznik integrovaného vzdelávacieho priestoru. V rámci letnej školy školíme študentov prvého stupňa, ktorým to umožňuje efektívnejšie využitie paradigmy “learning by doing”, študentov druhého stupňa, vďaka čomu sa zvyšuje dostupnosť absolventov so silnými základmi z oblasti strojového učenia, a odborníkov z praxe, čím sa urýchľuje transfer najaktuálnejších poznatkov z univerzít do praxe. Hlavným cieľom navrhovaného projektu je vytvoriť spoločnú integrovanú iniciatívu v oblasti vyučovania umelej inteligencie a strojového učenia, ktorá bude otvorená aj voči širšej komunite a zabezpečí efektívne spoločné využívanie vzdelávacích a výskumných kapacít tak, aby sa dosiahol čo najväčší koncový benefit.

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Štefan Medvecký, PhD.

Partneri projektu: ASSECO CEIT, a.s. (Leader), GA DRILLING, a.s..

Hlavným cieľom projektu bol výskum a vývoj univerzálneho senzorického systému, ktorý prispeje k nárastu inovačnej kapacity v spoločnosti CEIT, a.s. inováciou produktu. Hlavným výstupom projektu, ktorý bude prijímateľ realizovať spolu s partnermi GA Drilling, a.s. a Žilinskou univerzitou v Žiline, bude univerzálny senzorický systém, ktorý bude zahŕňať kontrolér, sadu senzorov pre implementáciu princípov Industry 4.0/Smart Factory pre existujúce výrobné a logistické systémy, vrátane senzorického aparátu pre špeciálne fyzikálne podmienky a taktiež riadiaci a vyhodnocovací systém.“

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Branislav Mičieta, PhD..

Partneri projektu: ASSECO CEIT, a.s. (Leader), CEIT TECHNICAL INNOVATIN,s.r.o., SZT-Stroje, s.r.o.

Hlavným cieľom projektu bolo zvýšenie inovačných kapacít prijímateľa projektu prostredníctvom inovácie produktu, ktorá bude dosiahnutá realizáciou priemyselného výskumu a experimentálneho vývoja. Výstupom výskumno-vývojovej časti projektu, ktorú bude prijímateľ realizovať spolu s partnermi SZT – Stroje s.r.o. a Žilinskou univerzitou v Žiline, bude prototyp nového autonómneho logistického vozidla štvrtej generácie s vlastným navigačným a riadiacim systémom vozidla a nadradeným riadiacim systémom pre skupinu autonómnych logistických vozidiel využívajúcich prvky umelej inteligencie.

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Milan Gregor.

Návrh systému riadenia autonómnych mobilných robotických systémov (MRS) a autonómnych mobilných automatizovaných platforiem (MAP) na báze multiagentného systému riadenia (MAS) s využitím princípov kolektívnej robotiky.

Návrh nového navigačného systému, využívajúceho časopriestorové plánovanie pohybu MRS, zahrňujúceho model pracovného prostredia, algoritmus hľadania a optimálnych dopravných trás s kinetickodynamickým plánovaním, algoritmus  pre koordináciu dynamických prekážok, priestorovou a časovou koordináciou dynamických entít. Návrh konceptu inteligentného výrobku so schopnosťou komunikácie so svojím okolím.

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Štefan Medvecký, PhD.

Hlavným cieľom projektu bol vývoj a stavba prototypu malého terénneho vozidla s využitím nekonvenčných materiálov, komponentov s elektrickým pohonom, s vysokou priechodnosťou a stúpavosťou pre ťažko dostupné terény. Naplnenie hlavného  cieľa bolo podmienené splnením čiastkových cieľov. 1. Vývoj modulárnej architektúry systému vozidla 2. Vývoj podvozkového modulu s elektrickou a mechanickou časťou pohonu vrátane zdroja energie. 3. Vývoj nekonvenčného priestoru pre posádku a náklad. 4. Vývoj prototypu mechanicky nezávislého systému riadenia smeru vozidla.

Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Róbert Kohár, PhD.

Partneri projektu: iLO, s.r.o. (Leader)

Hlavným cieľom projektu bola podpora výskumu, vývoja a inovácií v spoločnosti iLO, s. r. o. v spolupráci s výskumnou inštitúciou Žilinská univerzita v Žiline za účelom poskytnúť klientom komplexné riešenie pre efektívny beh ASIC serverov slúžiacich na podporu digitalizácie aplikácií zdieľanej ekonomiky a zároveň im poskytovať službu ich správy a údržby.

Celková dĺžka realizácie aktivít projektu bola 15 mesiacov, pričom projekt bol realizovaný prostredníctvom hlavných aktivít projektu – Priemyselný výskum, Experimentálny vývoj a Realizácia inovačných opatrení.

Výstup projektu bol naviazaný na realizáciu inovačnej časti projektu. Základným cieľom inovačnej časti projektu bolo zabezpečenie zavedenia novej služby, ktorá je výsledkom výskumno-vývojovej časti projektu, do produkčného procesu. Nový produkt, ktorý spoločnosť iLO, s.r.o. po realizácií projektu ponúka, spočíva v poskytovaní služby, a teda v poskytovaní priestoru, správy a optimalizácie prevádzky blockchain serverov pre jednotlivých zákazníkov spoločnosti, ktorí majú o danú službu záujem a širokej verejnosti, ako potencionálnych nových zákazníkov.

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Štefan Medvecký, PhD..

Partneri projektu: AeroMobil R&D, s.r.o. (Leader)

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Milan Gregor, PhD..

Partneri projektu: VIPO, a.s. (Leader).

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Branislav Mičieta, PhD..

Popis projektu:  projekt má za cieľ vytvorenie funkčnej Poľsko – slovenskej inovačnej a technologickej siete, ktorá bude integrovať spoločné poznatky a znalosti a rozvíjať tak súčasné inovačné trendy v Európskej únii.

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Michal Janovčík, PhD.

Popis projektu: cieľom projektu bolo zmapovať potenciál ŽU v oblasti transferu poznatkov a technológií a  navrhnúť trvalo udržateľný model transferu poznatkov a technológií na Žilinskej univerzite v Žiline.

.

Inovatívne riešenia pohonných, energetických a bezpečnostných komponentov dopravných prostriedkov

Adaptácia  technológií 21. storočia pre  nekonvenčné nízko emisné dopravné prostriedky na báze kompozitných materiálov

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Štefan Medvecký, PhD..

Partneri projektu: Agentúra pro regionalni rozvoj, a.s. CZ (Leader), Vysoká škola báňska – Technická univerzita Ostrava (CZ), Moravskoslezský automobilový klastros (CZ), Gornoslaska agencja rozwoju regionalnego s.a. (PL),  Akademia ekonomiczna IM. Karola Adamieckiego W Katowice (PL), Gornoslaska agencja przeksztalcen prezedsiebiorstw SA (PL), Technologické inovační centrum, s.r.o. (CZ), Univerzita Tomáše Bati ve Zlíne (CZ), Plastikársky klastr (CZ), Vedecko-technologický park Žilina (SK), CEIT SK, s.r.o (SK), PERA Innovation limited (GB).  

Popis projektu:  cieľom projektu bolo  navrhnúť stratégiu rozvoja cezhraničného klastra organizácií výskumu a vývoja v regiónoch Žilina, Katowice, Ostrava a Zlín, a to najmä so zameraním na automobilový priemysel a dopravu.

Medzinárodný  projekt CERADA je projekt financovaný  EK v rámci 7 rámcového programu,  špecifického programu  „ Kapacity“ a ktorého cieľom je vytvoriť  spoločný CERADA akčný plán zameraný na výskumno - technologické vývojové aktivity s ohľadom na regionálne a sektorové potreby. V rámci ročného trvania a riešenia projektu boli zrealizované nasledovné ciele:

• vykonaná analýza všetkých existujúcich strategických dokumentov a dát slúžiacich na podporu vedy a výskumu v automobilovom sektore na  národnej úrovni a regionálnej úrovni,
• analýza súkromných a verejných vedecko –výskumných organizácií v regióne a ich existujúce alebo potenciálne možnosti v rámci vedy a výskumu v oblasti automobilového sektoru,
• prieskum ktorého účelom bolo identifikovať a porozumieť potrebám firiem v oblasti vývoja nových produktov a služieb a ich umiestnenia na trhu,
• bol vytvorený katalóg vedecko –výskumných profilov výskumných organizácií pôsobiacich v rámci regiónu CERADA, ktorý sa neustále napĺňa.

Cieľom projektu je príprava usmernene solidifikovanej Ce-dopovanej eutekickej keramiky YAG (Y₃Al₅O₁₂)/Al₂O₃ určenej pre použitie v senzorových a fosforových aplikáciách, získanej metódou horizontálnej riadenej kryštalizácie. Projekt zahŕňa návrh a konštrukciu tepelnej jednotky na pestovanie smerovo solidifikovanej eutekickej keramiky, prípravu a syntézu surovín, ich roztavenie a následné riadené tuhnutie do podoby ingotov. Vzorky extrahované z týchto ingotov budú podrobené detailnému materiálovému výskumu s cieľom analyzovať kryštalografické textúry a posúdiť vplyv zárodkov a podmienok rastu na výslednú mikroštruktúru.

Experimentálne merania výkonnosti valivých ložísk a ich komponentov podľa normy  EN 12082+A1 na skúšobných zariadeniach TBRB 01 a STVG-02.

ÚKaI riešil výskum a vývoj technológie pre výrobu aktívnych častí chirurgických skalpelov na báze materiálov monokryštálu zafíru pre spoločnosť AT Crystals.