Fakulta elektrotechniky a informačných technológií UNIZA úspešne zavŕšila riešenie výskumného projektu NOSTRaDAMUS – Nanoštrukturovaná kremíková fotonika pre energeticky uvedomelé dátové komunikačné prepojenia na čipe, vedeného Dr. Danielom Benedikovičom. Projekt bol financovaný Agentúrou na podporu výskumu a vývoja (APVV) v oblasti základného výskumu. Projekt priniesol inovatívne riešenia v oblasti integrovanej fotoniky a vysokorýchlostných optických prepojení, reagujúc tak na aktuálne technologické výzvy dátovej spoločnosti. Záverečné hodnotenie agentúrou „Vynikajúca úroveň“ potvrdzuje vedeckú excelentnosť riešiteľského tímu aj významný dopad projektu na rozvoj moderných, energeticky efektívnych komunikačných technológií.
Dátovo náročná spoločnosť a integrovaná fotonika
Projekt bol reakciou na exponenciálne rastúce nároky dátovo náročných aplikácií, akými sú dátové centrá novej generácie, cloudové infraštruktúry, umelá inteligencia, alebo vysokovýkonné výpočtové systémy. Globálny objem prenášaných dát každoročne rastie o desiatky percent, čo kladie extrémne požiadavky nielen na prenosovú kapacitu, ale aj na energetickú efektívnosť komunikačných systémov. Klasické metalické prepojenia narážajú na fyzikálne limity v podobe rastúcich strát, tepelných efektov a obmedzenej škálovateľnosti, čím sa stávajú úzkym hrdlom moderných výpočtových architektúr.
V tomto kontexte predstavuje integrovaná fotonika perspektívne riešenie umožňujúce realizovať vysokorýchlostné optické prepojenia priamo na čipe pri súčasnom znížení energetickej náročnosti prenosu dát. Projekt sa tak prirodzene zaradil do širšieho európskeho rámca strategických iniciatív, akými sú European Chips Act, podpora budovania digitálnej spoločnosti a ciele Európskej zelenej dohody, ktoré zdôrazňujú potrebu technologickej suverenity, energetickej efektívnosti a udržateľného rastu.
Výskumný tím Laboratória integrovanej fotoniky a optických komunikácií, v zložení Dr. Radovan Korcek, Dr. Jozef Dubovan, Dr. Jan Litvik, a doc. Gabriel Cibira, sa preto zameral na vývoj nanoštrukturovaných fotonických prvkov kompatibilných s kremíkovými čipmi, ktoré umožňujú realizovať vysokorýchlostné, energeticky efektívne optické prepojenia priamo na úrovni integrovaných obvodov a vytvárajú základ pre budúce generácie udržateľných digitálnych technológií. Jedným z kľúčových prínosov projektu bolo systematické prepojenie pokročilých elektromagnetických návrhov a numerických simulačných metód s algoritmami strojového učenia a modernými optimalizačnými technikami. Táto kombinácia umožnila efektívne prehľadávať široký priestor rôznorodých návrhov. Urýchlila optimalizáciu parametrov a identifikovala také riešenia, ktoré by bolo klasickými postupmi náročné dosiahnuť. Výsledkom bol presnejší a rýchlejší návrh komplexných fotonických štruktúr a vytvorenie technologického základu pre inteligentné, adaptívne optické systémy budúcnosti.
Hlavné vedecké a technologické výsledky
Medzi najvýznamnejšie výstupy projektu NOSTRaDAMUS patria:
- návrh subvlnových metamateriálových štruktúr pre integrované fotonické zariadenia,
- vývoj nízkostratových optických rozhraní na báze nitridu kremíka využiteľných v praxi,
- nové výpočtové a optimalizačné metódy vrátane algoritmov strojového učenia,
- preukázanie integrovateľnosti viacerých funkcií do jednej komplexnej optickej platformy pre vysokorýchlostný prenos dát.
Výsledky projektu potvrdzujú technologický potenciál kremíkovej fotoniky pre dátové centrá, telekomunikácie, senzorické a biomedicínske aplikácie.
Medzinárodný ohlas a publikačná aktivita
Počas riešenia projektu vzniklo celkovo 46 vedeckých publikácií, z toho 9 článkov bolo publikovaných v renomovaných zahraničných karentovaných vedeckých časopisoch. Spolu 21 výstupov je evidovaných v medzinárodných databázach Web of Science alebo Scopus. Publikácie zaznamenali viac ako 60 citácií, čo potvrdzuje ich vedeckú kvalitu, aktuálnosť témy a medzinárodnú viditeľnosť riešiteľského tímu. Dosiahnuté publikačné ukazovatele boli v záverečnom hodnotení tohto APVV projektu označené hodnotiteľmi ako vynikajúce.
Podpora mladých vedcov a medzinárodná spolupráca
Projekt zohral významnú úlohu v systematickej podpore a výchove mladej generácie výskumníkov na FEIT UNIZA. Počas jeho riešenia boli úspešne spracované dve dizertačné a sedem diplomových prác, čím sa vytvoril priestor pre aktívne zapojenie študentov do špičkového výskumu v oblasti integrovanej fotoniky. Mladí kolegovia získali skúsenosti s medzinárodnou publikačnou činnosťou, experimentálnou prácou aj spoluprácou so zahraničnými partnermi, čo významne prispelo k ich odbornému rastu.
Rovnako dôležitým prínosom bolo posilnenie a rozšírenie medzinárodnej spolupráce s poprednými inštitúciami, ako sú National Research Council a Carleton University (Kanada), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies – Université Paris-Saclay a CEA LETI (Francúzsko), či Optoelectronic Research Centre, University of Southampton (Veľká Británia). Tieto partnerstvá posúvajú výskum FEIT UNIZA z lokálnej na medzinárodnú úroveň, zvyšujú jeho viditeľnosť a otvárajú nové možnosti pre spoločné projekty, mobilitu výskumníkov a technologický transfer do praxe.
Posilnenie vedeckej kvalifikácie FEIT UNIZA
Projekt NOSTRaDAMUS významne posilnil postavenie FEIT UNIZA v oblasti integrovanej fotoniky a vysokorýchlostných optických systémov a potvrdil schopnosť fakulty realizovať špičkový základný výskum s medzinárodným presahom. Dosiahnuté výsledky nepredstavujú len vedecký úspech, ale vytvárajú strategický základ pre ďalší technologický rozvoj, nadväzujúce grantové iniciatívy a zapojenie do európskych výskumných programov.
Vyvinuté koncepcie a technologické riešenia otvárajú priestor pre aplikácie v dátových centrách, inteligentných komunikačných sieťach, senzorických systémoch či biomedicínskych technológiách. Projekt zároveň posilnil výskumnú infraštruktúru a odborné kapacity fakulty, čím vytvoril podmienky pre vznik nových interdisciplinárnych tém a spoluprác. Projekt NOSTRaDAMUS tak predstavuje dôležitý krok smerom k budovaniu dlhodobo udržateľného a medzinárodne konkurencieschopného vedecko-výskumného prostredia na FEIT UNIZA.