A kvantumtechnológia, a nanotechnológia és az adattudomány egyre szélesebb körű alkalmazása nemcsak a mindennapi életet forradalmasítja, de a gazdasági fejlődés kulcsa is lehet. A tudományos és technológiai fejlesztések rohamos átalakulásával egy új, kutatás-fejlesztésre és innovációra épülő növekedési korszak indulhat a gazdaságban – mutat rá a Global Innovation Index (GII) 2022-es kiadása. A BME oktatói a terület legfontosabb idei trendjeit mutatják be.

A kutatás-fejlesztés és technológiai innováció egymásba fonódó területeinek fejlődése, és az ide tartozó szolgáltatások robbanásszerű elterjedése az ember-gép interakció szinte minden aspektusát érinti, miközben tovább fokozza az automatizáció hatékonyságát a vállalkozások életében és a mindennapokban egyaránt.

A Nature tanulmánya szerint 2030-ra a világ prognosztizált elektromosenergia-fogyasztásának a 20%-át az információtechnológiai fogyasztás fogja kitenni. A naponta generált adatmennyiség, és az ennek gyakran mesterségesintelligencia-alapú feldolgozásához szükséges számításikapacitás-igény nem csak a szoftvertechnológiákat és a félvezetőipart állítja kihívások elé. „Az információfeldolgozás terén olyan technológiák válnak egyre fontosabbá, mint a kvantumszámítástechnika, vagy az agyi működést követő neuromorfikus számítástechnika. Ezek a területek általában modern nanotechnológiával készült újszerű hardvereszközökön alapulnak, de fontos szerepet kap az optika, fotonika, vagy a mikrohullámú méréstechnika is. Fontosnak tartjuk, hogy ezek a fejlett, XXI. századi technológiák már az egyetemi alapképzésben is megjelenjenek” – hívja fel a figyelmet Halbritter András, a BME Fizika Tanszék egyetemi tanára, a 2023 szeptemberében induló új, angol nyelvű Fizikus-mérnök alapszak felelőse, melyet innovatív iparágak szakemberigényére reagálva, ipari partnerekkel együttműködve indít a BME.

Adattudomány és új generációs adatfeldolgozás

A McKinsey 2023-as tanulmánya szerint globálisan a vállalatok 50 százalékánál már valamilyen funkciót mesterséges intelligencia (AI) lát el, 2024-re pedig a felhasználói kommunikáció több, mint fele lesz részben vagy egészben AI-vezérelt. Az új generációs adatfeldolgozás lehetővé teszi az AI-alapú szolgáltatások egyre szélesebb elterjedését, és emellett radikálisan felgyorsítja az innovatív műszaki fejlesztéseket. Az adatgyűjtés és -feldolgozás felértékelődésének következtében egyre nagyobb szükség van a területtel kapcsolatos aktuális tudással rendelkező adatelemzőkre és mérnökökre mind a globális nagyvállalatok, mind a kis- és középvállalkozások részéről.

Forradalmi innovációk a kvantumalkalmazásokban

„A kvantuminformációs technológiák fejlődése nagy áttöréseket ígér, amik forradalmasítják egyebek közt a kommunikációs hálózatokat, az orvostudományt, és a gépi tanulást is, ezért erre a területre az utóbbi években nagyon sok erőforrás koncentrálódott” – emelte ki Asbóth János, a BME TTK Elméleti Fizika Tanszék docense. Kína 2022-ben egy műholdkapcsolatokkal is rendelkező, több mint 5 000 kilométeres kvantumkommunikációs hálózatot hozott létre, és az Európai Unió is célul tűzte ki a kvantumkommunikációs gerinchálózat (EuroQCI) kiépítését 2027-es határidővel. A kvantumkommunikáció mellett a kvantumos méréstechnika is egyre fontosabbá válik; a GPS műholdakon például nagy pontosságú atomórák teszik lehetővé a pontos helymeghatározást.

A kvantumtechnológia nagy mértékben épít a mára szinte minden területen felbukkanó nanotechnológiára, illetve optikára, mikrohullámú technológiára és a félvezetőtechnikára. Az orvosi „lab on chip” technológiák vagy a szenzorikai alkalmazások mellett nanotechnológia szükséges azoknak a szupravezető nano-áramköröknek a létrehozásához is, melyre a már fejlesztési céllal hozzáférhető Google vagy IBM kvantumszámítógépek épülnek. „Hallgatóink a nanotechnológia elsajátítása mellett a kvantuminformatika elméletével is alaposan megismerkedhetnek, pl. programokat futtatva az IBM ingyenesen elérhető kvantumszámítógépein. Laboratóriumainkban pedig kvantumáramkörök vizsgálatára és a legmodernebb kísérleti technikák elsajátítására nyílik léhetőség” – emeli ki Halbritter András.

Fenntarthatóság és tiszta energetika

A fenntarthatósággal kapcsolatos kutatások mellett a BME új képzésén a nukleáris technológiák orvosi alkalmazási lehetőségeivel is megismerkedhetnek, de fúziós kutatásokban is részt vehetnek a hallgatók. A nukleáris technológiák az űrkutatástól kezdve az élelmiszerek tartósításáig számos terület újításait meghatározzák. Az atomerőművek 2021-ben az EU-ban termelt összes villamos energia mintegy 25,2%-át állították elő, az energiaválság kapcsán pedig nő az atomenergia társadalmi elfogadottsága. A Nuclear Europe tanulmánya szerint a szektor 2050-ig évente több, mint 1,3 millió munkahelyet tarthat fenn és több, mint 550 milliárd euró GDP-t termelhet. A technológia egyre szélesebb alkalmazási lehetőségeivel párhuzamosan ezen a területen is nő a képzett szakemberek iránti igény.

„A nukleáris technológiák mellett azonban Magyarországon is egyre nagyobb szerepet kapnak a jelenleg félvezető technológiára építő napelemek, valamint a „zöld” energiatárolás kérdései. A félvezető-technológia meghatározó a mai energiatakarékos fényforrásokban is csakúgy, mint a környezetünkben található érzékelőkben, és hangsúlyos a képzéseinkben is. Az élénk versenynek köszönhetően óriási igény van a munkaerőpiacon olyan kutató-fejlesztők iránt, akik ismerik az ezeket a területeket megalapozó technológiákat. Hallgatóink már tanulmányaik alatt olyan ipari partnerekkel együttműködve dolgozhatnak fejlesztéseken, mint a Bosch és a Semilab” – mutat rá Halbritter András.