hi!tech

Revista pentru inovaţie
hi!tech
www.siemens.com/hitech
Managementul
Complexităţii
Sistemele care învaţă,
adună informaţii, iau
decizii şi oferă predicţii.
Vin giganţii
Energia eoliană spre
o nouă dimensiune.
Noul Oraş
Reţelele şi sistemele IT inteligente
sunt cheile spre metropolele viitorului
Iunie 12
Construind oraşe în care
să‑ţi poţi construi un viitor.
Răspunsurile Siemens ajută la dezvoltarea de oraşe sustenabile – locuri trainice,
locuibile şi prospere.
Trenurile noastre regionale conduc oamenii mai repede
acasă în oraşe precum San Diego. Tehnologiile noastre
pentru tratarea apei fac apa potabilă mai abundentă în
Singapore. În Berlin, soluţiile noastre pentru clădiri reduc
costurile energetice. Şi în Durban, echipamentele noastre
medicale ajută cetăţenii să ducă o viaţă mai lungă şi mai
sănătoasă. În jurul lumii, Siemens ajută oraşele să devină
locuri în care oamenii, companiile şi mediul înconjurător
să se poată dezvolta. În fiecare zi lucrăm alături de lume
pentru a crea răspunsuri care vor dura ani de-acum încolo.
siemens.com /answers
hi!tech – Revista pentru inovaţii de la Siemens
Cuprins
Noua libertate de alegere...................... 18
Serviciul poştal: legătura dintre poşta analogică şi cea
digitală devine din ce în ce mai apropiată.
Ia o pauză................................................ 20
În reţelele electrice ale viitorului, operaţiunile industriale necesită un bun management energetic.
Dependenţa este costisitoare................ 22
Metalele de care este nevoie pentru un număr din ce în
ce mai ridicat de produse electronice, care ne domină
viaţa de zi cu zi, devin din ce în ce mai greu de găsit şi
mai scumpe.
hi!biz
hi!future
Eficienţa are rezultate....................... 4
Analiză în timp real................................. 24
Eficienţă energetică maximă şi fiabilitate a proceselor
pentru specialistul în sticlă f | glass.
Proceduri inovative oferă informaţii despre produse
Economisirea de energie . ....................... 5
Informaţii................................................ 25
biotehnologice în timpul procesului de producţie.
Noul furnal cu arc electric creşte productivitatea de
oţel, scăzând poluarea.
Vin Giganţii............................................. 26
Eficient şi sigur......................................... 5
Centrale energetice eoliene ce produc până la 20 de
megawaţi de energie şi rotoare cu diametrul de 200 de
Sistemele moderne de control feroviar pentru liniile
feroviare Pinzgau.
Cover Story
Imprint
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIllllllllllllllllllllllllllllllllll
hi!tech – The Innovation Magazine editată de Siemens
Persoana de contact Dan Sântimbreanu
Adresa Bulevardul Preciziei nr. 24, Corp H3, 062204,
Bucureşti, România
Editor şi proprietar media
Siemens AG Austria, Siemensstraβe 92, A1210 Viena,
Tipărit în România: Still Print Forward, Str. Drumeagului
nr. 40, Sector, 3 Bucureşti
Responsabil cu publicarea
Gerald Oberlik Corporate Communications (CC)
Redactor Şef:
Elisabeth Dikaupil (CC)
hitech.at@siemens.com
www.siemens.com/hitech
Oraşul gânditor......................................... 6
Interconectare, schimbul de informaţii şi procesarea
inteligentă a datelor reprezintă cheile pentru o înaltă
calitate a vieţii urbane în viitor.
Oraşe în care merită să trăieşti.............. 12
Interviu cu şeful noului departament Siemens Sector
Infrastructure and Cities, Arnulf Wolfram, cu privire la
oportunităţile de care dispun oraşele pentru a deveni
nişte spaţii atractive pentru locuitorii lor.
Creşterea verde...................................... 14
metri ar putea fi construite în curând.
Înţelegând cum funcţionează
organismul.............................................. 30
Programe de învăţare sunt dezvoltate constant pentru
a înţelege cum funcţionează organsimul uman în cele
mai mici detalii, simplificând procesele de diagnoză şi
tratament.
Cum poate fi folositor dioxidul
de carbon................................................ 32
Dioxidul de carbon nu trebuie neapărat să fie un gaz
poluant. Separat, în urma procesului tehnologic de la o
centrală electrică, acest gaz poate fi folosit drept hrană
pentru alge, care la rândul lor pot deveni surse pentru
Protecţia mediului stimulează economia şi creează noi
obţinerea de biodiesel.
locuri de muncă.
Reducere drastică a dioxidului
de carbon................................................ 52
Ultimele câteva procente....................... 16
Lenzing AG doreşte să îmbunătăţească şi mai mult
eficienţa energetică.
Jigar Shah, CEO al US institute Carbon War Room, este
convins că putem elimina jumătate din emisiile actuale
de CO2.
hi!tech
30
hi!life
Autobuzul cu emisii zero........................ 36
Editorial
Noile autobuze electrice impresionează printr-o autonomie de funcţionare satisfăcătoare, costuri scăzute de
operare şi prin faptul că nu poluează aerul oraşelor.
Informaţii................................................ 37
Managementul complexităţii................ 38
Maşinile care învaţă pot procesa nişte cantităţi uriaşe
de informaţii, pot identifica modele, îşi pot dezvolta
propriile cunoştiinţe şi pot oferi nişte prognoze uluitor
de precise.
Viaţa în aglomerările urbane din
trecut ...................................................... 42
Interviu cu Dr. Sabine Ladstätter cu privire la excavările
de la Efes (Ephesus), unde posibilităţile oferite de
tehnologia modernă sunt testate alături de modelele
tradiţionale de studiu.
Ia mâinile de pe volan............................ 44
Atunci când vom putea să ne luăm mâinile de pe volan
şi picioarele de pe pedale vom călători în maşinile
noastre mai sigur, mai confortabil şi cu un impact de
mediu mai scăzut.
Seniorul deştept..................................... 46
Conectaţi în reţele, activi şi mobili – aşa pot trăi seniorii
în viitorul apropiat. Asistenţa medicală este organizată
pe Internet.
Cea de-a treia dimensiune . ...................48
Filmele şi programele de televiziune în 3D sunt posibile
doar cu ajutorul ochelarilor speciali – sau cel puţin aşa
era. Cadrele plenoptice (în câmp luminos) pot aduce o
revoluţie în acest domeniu.
Dragi cititori,
deja în prezent, aproape jumătate din
populaţia planetei trăieşte în oraşe. În
anul 2050 acest număr va ajunge la 70%.
Această creştere masivă reprezintă o uriaşă provocare pentru zonele urbane. Infrastructura existentă îşi contemplă limitele,
iar dezvoltarea sa este dificilă şi costisitoare. Printre principalele obiective se numără rezolvarea problemei transportului
public şi asigurarea nevoilor de apă şi
energie, cumulate cu micşorarea impactului de mediu şi îmbunătăţirea calităţii
vieţii rezidenţilor.
Toate aceste subiecte sunt interconectate.
Experţii sunt convinşi că reţelele informatice, schimbul de informaţii şi procesarea
inteligentă a datelor reprezintă cheile care
vor asigura o experienţă agreabilă de viaţă
în oraşele viitorului. Sistemul de transport
public, managementul traficului şi informaţiile despre cele mai bune conexiuni de
transport vor reduce aglomerările şi blocajele din trafic şi vor îmbunătăţi calitatea
aerului în metropole. Folosirea energiilor
alternative în reţele electrice perfect con-
trolate şi coordonate, precum şi clădirile
care vor economisi energie sau care vor
putea chiar să-şi producă singure energia
necesară reprezintă nişte aspecte de o importanţă maximă ale unei strategii energetice şi de mediu de succes. Siemens poate
oferi un portofoliu vast şi unic de produse
destinate dezvoltării oraşelor în cadrul
noului Sector Infrastructure and Cities şi îi
poate sprijini pe reprezentanţii municipalităţilor în finanţarea acestor proiecte. Noile
programe de calculator contribuie la asigurarea unui start optim. Ele oferă informaţii cu privire la oportunitatea de a face
anumite investiţii pentru un oraş sustenabil.
Alte articole din această ediţie tratează eficienţa energetică în industrie, rezervele de
materii prime din deşeuri, sistemele IT capabile să înveţe, maşinile care se pot conduce singure şi modalităţi de folosire a
dioxidului de carbon.
Cristian Secoşan
CEO Siemens România
hi!tech iunie|2012
02 n 03
Datorită executării exacte
a proceselor, calităţile
sticlei pot fi modificate
cu uşurinţă, în timp scurt.
Eficienţa are rezultate
Producătorul german de sticlă f | glass a construit o fabrică concepută pentru
a obţine o maximă eficienţă energetică şi siguranţă a procesului tehnologic.
Detalii inovatoare
Sticla este unul dintre cele mai vechi, dar
în acelaşi timp şi cele mai inovatoare materiale din lume. Obţinerea sticlei pentru
construcţii, pentru industria auto sau
pentru solarii reprezintă o provocare
tehnologică şi necesită un volum mare
de energie. Din acest motiv, investiţiile în
modalităţi de producţie eficiente din
punct de vedere energetic sunt extrem de
profitabile.
Acest lucru a fost demonstrat de producătorul german de sticlă f | glass prin intermediul unei fabrici concepute pentru a
lucra cu maximă eficienţă energetică şi
siguranţă a procesului tehnologic, propunând multe detalii inovatoare. Cuptorul pentru topire joacă rolul principal în
acest caz. Un sistem de reţinere a căldurii
unic în lume menţine suprafaţa exterioară a cuptorului la o temperatură căldu-
Industry Journal, Ursula Grablechner
ţă, în timp ce în interiorul său temperatura ajunge la 2.000 de grade Celsius.
Acest cuptor foloseşte cu 20% mai puţină
energie decât modelele obişnuite. De
asemenea, energia este economisită şi în
alte zone ale procesului tehnologic de
obţinere a sticlei. Vanele de aer ale sistemului de ventilaţie de pe peretele exterior al clădirii, din vecinătatea cuptorului
de răcire, contribuie la controlarea temperaturii incintei, fără a se consuma
energie. Căldura gazelor rezultate în procesul de obţinere a sticlei este de asemenea folosită. Totuşi, turbina cu aburi
are cel mai mare impact asupra operării
sustenabile a întregului sistem. Ea foloseşte aerul fierbinte rezultat din cuptor
pentru a genera electricitate şi este inima
unui sistem complex de recuperare a
energiei – unul dintre primele sisteme
de acest fel din industria sticlei.
Siemens
De la livrarea şi amestecarea materiilor
prime până la topire, de la procesare şi
rafinarea sticlei obţinute, şi mai departe
până la onorarea comenzilor – fiecare
pas din acest proces de fabricare şi distribuţie la f | glass se desfăşoară automatizat. Acest lucru necesită un grad ridicat
de precizie. Un sistem de control al procesului tehnologic de la Siemens coordonează amestecurile de materii prime,
producţia, valorile energetice, controlul
calităţii şi monitorizarea evacuărilor.
Datorită executării exacte a acestor procese, producţia poate fi modificată din
mers – spre exemplu, pot fi obţinute panouri de sticlă mai groase sau mai subţiri,
sau cu diferite specificaţii. Acest lucru
permite respectarea fără lungi întârzieri
a cerinţelor clienţilor.
i
www.f-glass.de
siemens.com/glas
hi!biz
Noutăţi
Economie de energie
Furnalul cu arc electric de înaltă productivitate
Nevoi energetice seminificativ mai mici
Producătorii de oţel investesc în metode
de producţie care să consume mai puţină
energie şi să fie mai curate. În acest scop,
Siemens VAI a introdus un număr de
inovaţii în conceptul noului furnal cu arc
electric Simetal EAF Quantum. Acest
cuptor combină elemente ale tehnologiei
siderurgice clasice cu un nou proces de
alimentare cu resturi, un sistem eficient
de preîncălzire, un nou concept de basculare pentru cuva inferioară şi un sistem
de captare optimizat. Acest lucru permite
atingerea unor perioade de post-topire de
36 de minute în producţia de oţel. Consumul energetic de 280 KWh pe tonă este
considerabil mai scăzut decât consumul
înregistrat în cazul unui furnal cu arc
electric convenţional.
Pe lângă consumul mai redus de electrozi,
gaze naturale şi oxigen, costurile de conversie specifice sunt îmbunătăţite cu
aproximativ 20%. Emisiile de CO2 pot fi
scăzute cu până la 30%, prin comparaţie
cu furnalele cu arc electric obişnuite. Prin
tehnologia furnalului cu ax, resturile nu
ajung direct prin capacul deschis în cuva
furnalului, ci printr-un ax instalat în acest
capac. Aici intră în contact în primă instanţă cu un mecanism de retenţie a căldurii şi sunt preîncălzite de gazele fierbinţi de furnal până la 600 - 800°C. În
acest mod, gazele de furnal sunt folosite
în mod direct.
Odată ce încărcătura anterioară a fost
captată, clapele sistemului de retenţie se
deschid şi resturile preîncălzite ajung în
baia de oţel. Spre deosebite de furnalele
convenţioanle, conceptul cilindric permite operaţiuni de basculare foarte exacte şi
simplifică operaţiunile de întreţinere şi
schimbarea cuvelor. Prin sistemul de captare denumit FAST (Furnace Advanced
Slag-Free Tapping), oţelul topit poate fi
captat fără zgura ce pluteşte la suprafaţă şi
este formată în mare parte din impurităţi. Compania mexicană Tyasa va fi prima companie producătoare de oţel care va
folosi acest nou concept de furnal.
i
www.siemens.com/metals
Noul furnal cu
arc electric poate
atinge timpi
post-topire de
36 de minute.
Eficient şi sigur
Din momentul în care liniile ferate
locale Salzburg au început să opereze
şi pe liniile ferate locale Pinzgau, opţiunile de călătorie s-au extins considerabil. În paralel cu acest lucru a fost
introdus un sistem modern de control
al trenurilor. A fost clar de la început că
este nevoie de mijloace tehnice de
siguranţă care să permită accesul la
sistemele de frânare ale vehiculelor.
Un alt obiectiv a fost stabilirea bazelor
pentru un management operaţional
eficient.
Bazat din punct de vedere funcţional
pe ETCS L3 (European Train Control
System), sistemul de control al trenurilor asistat de calculator de la
Siemens foloseşte un sistem de
localizare prin GPS şi un sistem de
securitate care îi oferă mecanicului de
locomotivă informaţii despre starea
şinelor şi a garniturii, fără a folosi
metodele tipice de semnalizare.
O staţie de lucru modernă, echipată cu
monitor, a fost creată în scopul vizualizării acestor sisteme. Costurile de
investiţie în acest sistem reprezintă
doar aproximativ 20% din cele ale unui
sistem de control tipic. Noul sistem
pentru căile ferate Pinzgau demonstrează uriaşul potenţial al acestei
soluţii: managementul operaţional
poate fi în mod semnificativ mai
eficient şi mai sigur, cu o investiţie
mult mai mică.
www.mobility.siemens.com
hi!tech iunie|2012
04 n 05
Oraşul gânditor
Reţelistică, schimbul de
informaţii şi procesarea
inteligentă a datelor
reprezintă cheile pentru
o înaltă calitate a vieţii
urbane în viitor.
Perspective mai bune pentru o viaţă mai
bună
Oraşul este mediul în care vom locui în
viitor. În prezent, mai mult de jumătate
din populaţia globului trăieşte în oraşe.
ONU prevede că până în 2050 nu mai
puţin de 70% din populaţia globului va
trăi în oraşe. Oamenii vin la oraş pentru a
beneficia de mai bune oportunităţi de
locuri de muncă, pentru servicii medicale
de calitate mai ridicată şi pentru oportunităţi mai variate de petrecere a timpului
liber.
Dar oare visul acestor oameni pentru o
viaţă mai bună în mediul urban se va materializa? Directorul programului ONU
pentru aşezări umane Habitat, Dr. Joan
Elisabeth Dokaupil
Petra Meisel
Clos, este optimist cu privire la viitor
pentru că susţine că a sesizat existenţa
unei voinţe sincere de structurare a urbanizării într-o manieră pozitivă: “După ce
urbanizarea a fost privită timp de ani de
zile drept ceva rău, ceva ce trebuie oprit,
oamenii au început în prezent să înţeleagă faptul că mediul urban reprezintă
un vector pozitiv al schimbării, inclusiv
în ceea ce priveşte raportarea la problema
schimbărilor climatice şi în ceea ce
priveşte atingerea progresului socio-economic”. Însă exact aceste aşteptări ridicate supun oraşele unei presiuni uriaşe
în ceea ce priveşte dezvoltarea, subliniază
Pablo Vaggione, fost secretar general al
International Society of City and Regional
Planners (ISOCARP), care oferă consultanţă municipalităţilor din toate zonele
lumii: “Uriaşa creştere a populaţiei suprasolicită infrastructura urbană. În acelaşi timp, resursele financiare limitate
restricţionează sever posibilităţile de
acţiune ale oraşelor”.
El vede însă nişte oportunităţi extraordinare în trendul de urbanizare în cazul în care oraşele reuşesc să stabilească
un echilibru între creşterea economică,
impactul asupra mediului şi calitatea
vieţii. “Aceşti trei stâlpi ai sustenabilităţii
se aplică în egală măsură în cazul oraşelor
şi nu pot fi luaţi în considerare separat”.
Dezvoltarea urbană sustenabilă reprezintă o sarcină complexă. “Trebuie să reor-
hi!biz
Cover
ganizăm aprovizionarea cu energie şi cu
apă, precum şi transportul”, susţine Dr.
Klaus J. Beckmann, profesor de planning
al infrastructurii urbane la Universitatea
din Karlsruhe. Avem nevoie de modele de
distribuţie, cicluri economice închise şi
de legături corespunzătoare între acestea. “Pentru acest lucru este nevoie de
reţele de comunicaţii puternice şi inteligente pentru aproape toate ariile de
aprovizionare şi consum”, a explicat
Beckmann.
Provocările apar chiar din faza de planificare. În ce domeniu să se facă primele
investiţii? Care este potenţialul de risc al
acestor investiţii? Care va fi impactul
acestor măsuri asupra stării sociale şi a
sustenabilităţii oraşului în general? Aceste întrebări fac subiectul unui proiect
realizat de unitatea de cercetare a
Siemens, condusă de Dr. Bernd Wachmann.
Echipa care lucrează la acest proiect este
distribuită la nivel global şi studiază un
sistem integrat pentru modelarea şi
simularea interdisciplinară.
Acest sistem ilustrează felul în care
schimbările aduse infrastructurii pot
avea un impact asupra sustenabilităţii
oraşului. El permite verificarea diferitelor
opţiuni în ceea ce priveşte noile proiecte
de infrastructură, punând accentul pe
costuri şi sustenabilitate şi oferind oportunitatea unei planificări a proiectelor în
etape optimizate.
Datele accesibile public oferă bazele
pentru deciziile de investiţii luate de municipalităţi. Acelaşi sistem oferă posibilitatea de a compara datele proiectelor
din trecut şi pe cele ale proiectelor aplicate în alte oraşe. Wachmann: “Sistemul
analizează interdependenţele comune,
prevede posibile scenarii şi ţine cont de
opiniile experţilor”. Acest sistem oferă şi
o gamă nouă de servicii bazate pe date
dinamice obţinute în timp real.
Cum pot economisi energie clădirile
Clădirile joacă un rol de o importanţă
crucială în ceea ce priveşte consumul
energetic al oraşelor. Clădirile sunt responsabile de nu mai puţin de 40% din
hi!tech iunie|2012
06 n 07
Noul cartier general al Siemens din MÜnchen va fi una dintre cele mai eficiente clădiri din lume în ceea ce priveşte consumul energetic.
Deschiderea curţilor interioare şi ariile destinate restaurantelor sunt binevenite. Electricitatea este asigurată de panouri fotovoltaice
amplasate pe acoperiş şi pe faţadă.
consumul global de energie. Diferenţierea tipică dintre echipamentele de
servicii ale clădirilor şi cele de securitate
reprezintă una dintre cauzele acestei
situaţii. “Viitorul aparţine soluţiilor integrate. Platformele vor aduna informaţii
în timp real, oferind astfel bazele unui
control exact”, susţine Josef Stadlinger,
Siemens Building Technologies, descriind tendinţa curentă în domeniu. În acest
mod clădirile vor deveni mai sigure, mai
confortabile şi mai eficiente din punct de
vedere energetic.
Astfel, va fi posibilă modificarea perioadelor de încălzire ale unei clădiri în
funcţie de prognoza meteo, sau pornirea
pompelor de apă sau a instalaţiilor de
răcire doar atunci când este nevoie şi nu
după un orar predeterminat. “Aceste
optimizări sunt posibile doar pe baza experienţei noastre în domeniu. Siemens
înţelege felul în care trebuie controlate
circuitele de încălzire sau cum trebuie
calculată nevoia de căldură”, susţine
Stadlinger, scoţând în evidenţă importanţa unui know-how complet cu privire
Elisabeth Dokaupil
la capacităţile funcţionale ale sistemelor
moderne.
Automatizarea inteligentă a clădirilor are
ca efect şi o reducere a consumului energetic în cazul clădirilor vechi, conservate
ca monumente istorice, clădiri ce conferă
imaginea caracteristică a oraşelor europene. Mai mult decât atât, acest lucru se
aplică chiar şi în cazul clădirilor ce nu pot
fi izolate termic corespunzător.
În viitor, calitatea informaţiilor cu privire
la starea clădirilor se va îmbunătăţi pentru a permite o optimizare superioară, pe
măsură ce numărul senzorilor pentru
monitorizarea temperaturii, a luminozităţii sau a calităţii aerului creşte. “Senzorii vor forma reţele auto-organizate,
fiecare senzor măsurând distanţa la care
se află de cel mai apropiat senzor de acelaşi tip şi sincronizându-se în mod
regulat cu fiecare alt senzor de acelaşi
tip, în funcţie de datele culese”, a explicat
Dr. Rudolf Sollacher, un specialist în
reţele de senzori de la Siemens. “Ei pot
compara valorile măsurate şi pot calcula
o medie foarte exactă pentru întregul
Siemens, Petra Meisel
sistem”.
Reţeaua poate identifica modele simple,
aşa cum ar fi devierea variabilelor de la
punctele prestabilite, în funcţie de anumite circumstanţe. Detectoarele moderne
de incendiu au învăţat deja aceste lucruri,
fiind evitată declanşarea de alarme false.
În plus faţă de creşterea eficienţei energetice, potenţialul clădirilor de a produce
energie le transformă în nişte vectori
extrem de importanţi în peisajul energetic al oraşelor sustenabile ale viitorului.
Noul cartier general al Siemens din inima
oraşului München îşi va asigura singur
necesarul de energie, în pofida faptului
că se întinde pe o suprafaţă de peste
45.000 de metri pătraţi. Faţada în V şi
curţile interioare au rolul de a optimiza
cantitatea de lumină naturală ce ajunge
la birouri, iar sistemele fotovoltaice instalate pe acoperiş şi pe faţade, precum şi
folosirea apei din pânza freatică şi a apei
de la precipitaţii, au rolul de a reduce la
zero amprenta de dioxid de carbon al
noului cartier general Siemens.
hi!biz
Cover
Clădirile active produc electricitate
În viitor, clădirile active, care produc mai
multă energie decât folosesc, vor fi din ce
în ce mai populare, chiar şi în zonele
urbane dens populate. Panourile fotovoltaice, vântul şi energia geotermală nu
sunt singurele surse alternative de energie. O clădire de birouri din apropiere de
principala gară din Stockholm, spre
exemplu, este încălzită cu căldura absorbită de la cei peste 250.000 de călători şi
navetişti care trec zilnic prin gară. Clădirile pot înmagazina căldură prin
încălzirea apei (cu pierderi energetice
relativ mici) sau prin încărcarea automobilelor electrice.
Introducerea în creştere, dar încă fluctuantă, a energiilor regenerabile obţinute
de la parcuri eoliene, centrale electrice
solare, clădiri sau locuinţe constituie o
nouă provocare pentru operatorii reţelelor electrice. Un astfel de mediu complică sarcina echilibrării consumului energetic, ducând la necesitatea trecerii la
reţelele inteligente. Gospodăriile din
Europa nu sunt echipate cu contoare inteligente, care să adune informaţii în
timp real despre felul în care energia electrică este consumată sau introdusă în reţea.
Controlul optim al energiei electrice în
reţele
Peste 40 de milioane de contoare inteligente au fost deja instalate în Europa.
Este nevoie de o acoperire cât mai mare
pentru a obţine o eficienţă energetică
crescută şi pentru a utiliza la maxim
energia verde produsă. Înainte, consumul de electricitate al gospodăriilor era
citit de la contoar o dată pe an. “Folosind
contoare inteligente, obţinem valorile
consumului electric în timp real. La
Viena dispunem de peste 180 de milioane
de citiri de contoare pe zi pe care le procesăm”, susţine Brehmer, director general al Wien Energie Stromnetz GmbH.
“Acest lucru ne permite să controlăm
eficient fluxul de electricitate din reţea”.
Un centru de competenţă al noului sector
Infrastructure & Cities al Siemens din
Viena construieşte infrastructuri de
măsurare inteligente pentru procesarea
acestor volume masive de date. Noile reţele inteligente, care constau şi în transformatori inteligenţi şi alte componente
în afara contoarelor propriu-zise, sunt
controlate atât la nivel local cât şi prin
alte sisteme de management care formează centrii nervoşi ai reţelelor inteligente.
Cu toate acestea, reţeaua viitorului se va
baza mai mult pe conservarea energiei la
nivelul consumatorilor atunci când soarele nu străluceşte pe cer, sau pe atragerea energiei exact atunci când vântul
bate peste Marea Nordului. O serie de
aplicaţii software speciale sunt necesare
pentru managementul flexibilităţii necesare. Rolul consumatorilor este de a fi
corect informaţi cu privire la propriul
consum, precum şi cu privire la preţul
curent al electricităţii, preţ ce va fluctua
mai mult în viitor. Contoarele inteligente
vor permite contribuţia utilizatorilor la
stabilitatea reţelei electrice şi vor oferi
ocazia de a economisi bani prin evitarea
consumului energetic la orele de vârf,
când energia este mai scumpă. Alte avantaje pentru managementul reţelei, dar şi
pentru consumatori, vor decurge din utilizarea în comun a energiei electrice în
grupuri formate din gospodării sau din
clădiri aflate în vecinătate una faţă de
alta. Ca părţi ale unui grup cooperativ,
consumatorii se vor implica activ în
tranzacţiile de energie.
Maşini, tramvaie,
autobuze sau trenuri: cu o masă
multi-touch şi
aplicaţia Siemens
pentru mobilitate,
mijloace diferite de
transport ce pot fi
integrate în sisteme cu grad ridicat de coordonare.
Automobilele
electrice îndeplinesc de asemenea
un rol important în
stocarea energiei.
hi!tech iunie|2012
08 n 09
hi!biz
Cover
Singapore ca oraş test pentru zona urbană a
viitorului. Sistemul City Cockpit sintetizează
toate datele relevante despre oraş pe un
ecran de calculator.
Până în prezent, reţeaua electrică a fost
închisă din cauza tehnologiilor folosite,
însă pentru ca acest sistem al viitorului
să funcţioneze, reţeaua trebuie să fie
deschisă. Acest lucru ridică problema
atacurilor asupra infrastructurii electrice. “Pentru aplicaţiile viitorului este nevoie să se poată comunica cu sistemele
de automatizare ale clădirilor. Clienţii
doresc să folosească contoare inteligente
pentru a-şi controla propriile sisteme
fotovoltaice, iar contoarele trebuie să fie
conectate la propriile lor reţele, pentru a
oferi transparenţă în ceea ce priveşte
consumul”, susţine Alexander Schenk,
Siemens, explicând cât de importantă va
fi securitatea ridicată în viitor.
Deschidere şi securitate pentru reţele
“Printre posibilele metode de asigurare a
protecţiei reţelelor electrice se numără
criptarea, autentificarea, firewall-ul şi monitorizarea traficului”, susţine Schenk. În
cele din urmă va trebui găsită o combinaţie eficientă între aceste metode, la
un preţ rezonabil. Distribuitorii de energie au tendinţa de a nu lăsa pe nimeni să
pună mâna pe întrerupător şi să împartă
datele cu terţii provideri de servicii prin
intermediul unor platforme. Însă ultimul
cuvânt nu s-a făcut încă auzit. Energie AG
Oberösterreich încearcă o abordare ştiinţifică a acestui subiect: situaţia curentă
Elisabeth Dokaupil
este studiată cu atenţie pentru a dezvolta
un concept sigur şi complet pentru viitor.
Subiectul transportului este strâns legat
de problema energiei. Spre exemplu,
folosirea automobilelor electrice în număr mare poate simplifca problema
stocării surplusului energetic din surse
regenerabile. Bateriile maşinilor pot oferi
un mediu de stocare potrivit pentru
această energie. Automobilele electrice şi
folosirea transportului public vor avea ca
efect reducerea emisiilor de CO₂ şi îmbunătăţirea calităţii aerului – factori de importanţă critică pentru un oraş sustenabil.
Pentru moment, însă, planificatorii urbani se confruntă cu o altă problemă urgentă: Cum eliminăm problema cotidiană
a traficului? Această problemă rămâne
încă de actualitate pe măsură ce nevoia de
mobilitate este în continuă creştere. Un
grad înalt de calitate a vieţii va fi disponibil în acele oraşe care reuşesc să ofere
mai multe opţiuni de transport public şi
privat.
Cheia folosirii tuturor mijloacelor de
transport disponibile constă în asigurarea
unor conexiuni uşoare între diferitele
mijloace de transport şi în disponibilitatea
informaţiilor în timp real despre opţiunile
de transport pe toate dispozitivele portabile folosite de clienţii potenţiali. Trebuie
să fie posibil să răspunzi imediat la întrebarea “Când vine următorul autobuz/
Siemens, Foster + Partners
troleibuz/tramvai/metrou/tren?” Şi nu va
mai trebui ca un client să-şi facă griji
pentru bilete. Sistemele de taxare electronice trebuie să facă uitate biletele
tipărite pe hârtie. Un E-ticket din buzunarul tău va putea asigura accesul la o
bicicletă electrică de închiriat, precum şi
la un garaj sau la staţia de metrou.
Călătoriile cu transportul în comun vor fi
deduse de pe acest E- ticket, ce va putea fi
folosit şi pentru a încărca cu energie un
automobil electric.
În paralel, transportul individual trebuie
să fie cât mai bine gestionat. În prezent
au apărut o serie de abordări complet noi
în acest domeniu. Spre exemplu, aglomerările din trafic pot fi prevăzute pornind de la datele adunate in timp real de
maşinile participante la trafic. Aceste informaţii pot fi trimise spre procesare
direct spre dispozitivele de navigare ale
altor şoferi, permiţând evitarea din start,
în unele cazuri, a aglomerărilor din trafic.
Bazele unei reţele inteligente între maşinile aflate în trafic sunt puse prin tehnologia Extended Floating Car Data, ce este
în prezent studiată de UE şi de industria
automobilistică.
Există însă şi nişte modele urbane futuriste, care încearcă să excludă complet
automobilele din peisaj. Masdar City, 30
de kilometri est de Abu Dhabi, în
Emiratele Arabe Unite, va fi primul oraş
din lume în care nu vor mai exista maşini.
O reţea vastă de transport subteran rapid
bazată pe cabine individuale, un metrou
suspendat şi un metrou regional vor asigura mobilitatea necesară locuitorilor
acestui oraş, pe ale cărui străzi nu vor
putea circula decât pietoni şi biciclişti.
Proiectul “Science City”, în care este implicat şi Siemens prin centrul său de cercetare din Orientul Mijlociu, a fost planificat de Fosters + Partners şi va fi alimentat
cu energie verde. Apa necesară locuitorilor acestui oraş va fi asigurată prin
centrale de desalinizare a apei marine ce
vor funcţiona cu energie solară.
Masdar City din
Emiratele Arabe
Unite va fi primul
oraş din lume în
care nu vor
circula maşini.
Crystal din
Londra: Această
clădire cu un grad
ridicat de eficienţă va face parte
din proiectul
Siemens pentru
reţele electrice
inteligente.
Starea oraşului dintr-o privire
Locuitorii vor avea un cuvânt greu de
spus în ceea ce priveşte implementarea
noilor modele. Site-urile de socializare şi
telefoanele mobile inteligente i-au familiarizat pe locuitorii oraşelor cu participarea în procesele politice. Din acest
motiv, este extrem de important pentru
administraţia oraşelor să păstreze contactul cu cetăţenii şi să cunoască parametrii cheie ai dezvoltării oraşelor.
Proiectul City Cockpit, dezvoltat de
Siemens la Singapore, poate aferi ajutorul necesar în acest domeniu. Primarii şi
funcţionarii publici vor putea observa
imediat când apar probleme în funcţionarea sistemului de transport public, de
aprovizionare cu apă sau energie a oraşului şi vor putea acţiona imediat în
consecinţă. Departamentele de poliţie,
de pompieri şi de curăţenie publică vor
putea fi de asemenea integrate în acest
sistem. Această integrare nu va necesita
colectarea unor volume separate de date.
Ideea de bază este de a pune în corelaţie
fluxurile existente de date. Reţelistica,
schimbul de informaţii şi procesarea inteligentă a datelor reprezintă cheile pentru o calitate ridicată a vieţii urbane în
viitor.
i
siemens.com/ic
siemens.com/pof
siemens.com/innovation
hi!tech iunie|2012
10 n 11
hi!biz
Cities
Oraşe în care merită să trăieşti
Arnulf Wolfram, şeful noului Sector Infrastructure and
Cities de la Siemens, este convins că metropolele în creştere
ale lumii pot oferi spaţii locative atractive.
Din ce în ce mai mulţi oameni sunt atraşi
de oraşe. Este acesta un proces continuu?
Populaţia globală creşte şi iar creşte; iar
unde se va opri nu putem şti. Din octombrie 2011, populaţia planetei a depăşit
oficial 7 miliarde de oameni, iar din 2009,
mai mult de jumătate din populaţia lumii
trăieşte în mediul urban. Acest număr va
continua să crească. Peste 70% din populaţia lumii va trăi în oraşe până la jumătatea acestui secol.
Care sunt consecinţele acestui boom
urban?
Consecinţele sunt diverse şi le simţim cu
toţii pe propria piele: smog, trafic aglomerat, căderi ale reţelei electrice în momentele de vârf ale consumului, resurse
limitate de apă potabilă. Numărul locuitorilor din mediul urban creşte mult mai
rapid decât se dezvoltă infrastructura
necesară pentru a-i susţine. Prin contrast,
infrastructura prezentului este deseori
copleşită de numărul mare de locuitori.
Deja încă din prezent, oraşele sunt responsabile de două treimi din consumul
global de energie şi produc aproximativ
70% din totalul emisiilor de CO₂. Din
acest motiv nu exagerăm dacă susţinem
că viitorul planetei noastre se va decide
în oraşe.
Îşi asumă noile metropole responsabilitatea pentru impactul pe care-l au asupra
mediului şi climei?
Multe oraşe îşi doresc să fie responsabile.
De la Toronto la Londra, de la Wuhan la
New York şi de la München la Jakarta, pot
Elisabeth Dokaupil
Petra Meisel
fi identificate numeroase exemple de
obiective ambiţioase de reducere a emisiilor de CO2. Totuşi, nu este doar o problemă de responsabilitate “verde”. Calitatea vieţii este din ce în ce mai mult un
factor de competiţie între oraşe. Aceste
oraşe intră în competiţie unele cu altele
atât ca locaţii pentru companii, cât şi ca
locuinţe pentru angajaţii acestor companii. Câştigătorul va fi oraşul care va putea
să ofere transport rapid atât pentru locuitorii săi cât şi pentru bunuri şi mărfuri,
un aer cât mai curat şi care va genera un
mediu de viaţă cât mai atractiv.
Ce trebuie să facă administraţiile oraşelor
pentru a rezolva aceste provocări?
Fiecare oraş se confruntă cu propriile
sale provocări, ceea ce înseamnă că este
nevoie de o sumedenie de abordări pentru rezolvarea acestor probleme. Însă un
lucru este cert: tehnologia poate rezolva
cele mai importante provocări cu care se
“Tehnologia poate rezolva cele mai importante provocări cu care
se confruntă oraşele
prezentului, de la problema traficului la cea
a aprovizionării cu apă
potabilă şi cu energie.”
confruntă oraşele prezentului. Poate
descongestiona traficul, poate reduce
smogul, poate organiza aprovizionarea
cu apă potabilă şi energie electrică, precum şi problema deşeurilor menajere şi,
tot tehnologia poate mări siguranţa locuitorilor. De multe ori oraşele nu ştiu
de unde să înceapă, care sunt paşii de
urmat şi care este ordinea lor dezirabilă,
sau chiar care sunt soluţiile tehnologice
pe care le pot aplica. Aici intervine
Siemens, prin specialiştii săi de la faţa
locului. Ei cunosc problemele oraşului şi
colaborează cu reprezentanţii municipalităţii pentru a identifica opţiunile tehnice existente şi ordinea priorităţilor.
Ce soluţii specifice sunt disponibile?
Tehnologiile moderne sunt factorul cheie
pentru un management de succes al
oraşelor. Sistemele IT inteligente şi coordonate oferă răspunsuri pentru probleme complexe. Siemens oferă un spectru
extrem de larg de produse şi soluţii pentru a ajuta oraşele să rezolve toate aceste
probleme. Aceste produse şi soluţii sunt
adunate în Sectorul Infrastructure and
Cities. Soluţiile noastre pornesc de la
analiza problemei, identificarea relaţiilor
şi stabilirea priorităţilor de investiţii.
Cum poate fi ţinut sub control consumul
energetic al oraşelor?
Clădirile sunt în prezent responsabile
pentru aproximativ 40% din consumul
total de energie. Aici putem economisi
foarte multă energie. Reţelele inteligente,
controlul şi reglarea automată a servicii-
Ei trebuie să ajungă la destinaţiile lor
mult mai rapid şi fără să polueze la fel de
mult ca atunci când merg cu automobilul
propriu. Iar aceste deziderate sunt tangibile, cu tehnologia din prezent. Efortul
de a cumpăra bilete pentru diferite
mijloace de transport poate fi de asemenea mult redus. Cu ajutorul tichetelor
electronice, călătoria cu trenul, cu metroul, tramvaiul, automobilul electric
sau bicicleta electrică poate fi plătită pe
loc. Telefoanele inteligente vor oferi variante de traseu pentru a ajunge la destinaţie şi informaţii în timp real despre
sosirea şi plecare diferitelor mijloace de
transport.
lor oferite în clădiri reprezintă concepte
cheie. Din acest motiv, renovările termice
nu sunt neapărat necesare. Clădirile noi
au la rândul lor un potenţial uriaş de
schimbare. Ele vor deveni nişte locuinţe
active. Clădirile vor deveni inteligente şi
vor ajunge să fie componente active ale
sistemului energetic, prin intermediul
panourilor fotovoltaice de pe acoperiş şi
al abilităţii de a-şi controla propriul
consum energetic. Această dezvoltare,
alături de extinderea folosirii resurselor
energetice regenerabile, ridică o provocare uriaşă asupra modului în care
funcţionează reţelele noastre electrice.
Din acest motiv, reţelele electrice trebuie
să devină mult mai inteligente şi să fie
capabile să opereze în două sensuri.
Pentru aceasta este nevoie de dispozitive
inteligente de măsură: contoarele inteligente. Inteligenţa reţelelor electrice va fi
un subiect central de discuţie în viitor.
Este posibil să stopăm avalanşa traficului
fără a restrânge mobilitatea?
Nu poate fi oprită, dar este posibil să o
gestionăm într-un mod inteligent şi există alternative reale la automobile. Şi aici,
reţeaua joacă un rol important. Viitorul
aparţine soluţiilor bazate pe reţele intermodale inteligente şi pe informarea în
timp real asupra diferitelor mijloace de
transport dipsonibile.
Cum vor putea fi locuitorii oraşelor motivaţi
să treacă la noul sistem de transport?
Vor fi noile soluţii de mobilitate suficiente
pentru a reduce blocajele din trafic?
Noile soluţii trebuie să fie dublate de o
gestionare modernă a traficului. Corelarea şi procesarea inteligentă a datelor din
trafic, obţinute din diverse surse vor
duce traficul pe drumul cel bun şi vor
deschide străzile metropolelor pentru
cei care nu vor dori să renunţe la automobile şi pentru serviciile de curierat. Consumul de energie pentru transport poate
fi redus în acest mod cu 40%, iar beneficiile pentru mediu, în ceea ce priveşte
poluarea aerului şi poluarea sonică, vor
fi de asemenea extrem de importante.
Însă acest viitor al transportului este posibil doar dacă acceptăm să ne schimbăm
o serie de obiceiuri familiare, în special
pe cele privind automobilul. Automobilele electrice blocate în trafic nu pot fi o
soluţie.
Dumneavoastră vedeţi un viitor pozitiv
pentru oraşe?
Avem oportunitatea să gestionăm dezvoltarea urbană pentru a face viaţa în oraşe
cât mai confortabilă cu putinţă. Atunci
când sunt folosite tehnologii moderne şi
sisteme IT inteligente, oraşele viitorului
vor putea să ne ofere exact ceea ce ne dorim de la ele: locuri de muncă, un mediu
curat, educaţie, cultură, precum şi servicii
medicale şi asistenţă la vârste înaintate.
i
siemens.com/ic
hi!tech iunie|2012
12 n 13
Creşterea
verde
Protecţia climei stimulează
economia şi creează noi
locuri de muncă verzi.
Dezvoltarea noilor tehnologii
măreşte productivitatea şi
competitivitatea.
Impulsuri sustenabile
pentru economia europeană prin impunerea
unor reduceri majore
ale emisiilor de CO2:
vor putea fi create până
la şase milioane de noi
locuri de muncă.
O nouă cale de creştere pentru Europa
Obiectivele ambiţioase de protecţie a mediului din statele europene – pot fi ele
susţinute de economie? Mulţi experţi se
tem de costurile suplimentare şi de
migrarea unităţilor de producţie spre
ţări sau regiuni în care nu există astfel de
reglementări privind protecţia mediului.
Însă nu acesta trebuie să fie rezultatul.
Un studiu recent realizat la solicitarea
Ministerului german al Mediului şi pu-
Industry Journal
Christina Lehner
blicat sub titlul “O nouă cale de creştere
pentru Europa” susţine exact opusul.
Neutralitatea acestui studiu nu poate fi
pusă sub semnul întrebării. El a fost
realizat de un grup de oameni de ştiinţă
din mai multe ţări. Concluzia acestui
studiu este că obiectivul reducerii emisiilor de CO2 cu 30% în loc de 20% până în
anul 2020 va avea efectul stimulării pe
termen lung a economiei europene. Rata
investiţiilor din PIB poate creşte de la
18% la 22% şi pot fi create 6 milioane de
noi locuri de muncă. Economia europeană ar creşte cu 620 de miliarde de euro.
Modelele aplicate anterior privind relaţia
dintre măsurile de protecţie a mediului
şi creşterea economică au ţinut cont în
primul rând de două aspecte: înlocuirea
maşinilor care funcţionează cu combustibili fosili cu unele care funcţionează cu
energie din surse regenerabile şi respectiv reducerea consumului de energie.
hi!biz
Locuri de muncă verzi
Ambele măsuri produc costuri suplimentare, ce trebuie acceptate, pentru a evita
costurile uriaşe pe termen lung ale
schimbărilor climatice provocate de poluare. Aceste modele sunt ilustrate de
următoarea ecuaţie: cu cât emisiile de
gaze cu efect de seră sunt mai scăzute, cu
atât mai mică este creşterea economică.
Procese de învăţare şi inovaţii
“O nouă cale de creştere pentru Europa”
iese din această logică. Simulările anterioare ignoră de obicei efectele economice
pe care autorii noului studiu le consideră
importante şi care pot produce uneori
efecte secundare pozitive. Spre exemplu:
procesele de învăţare care rezultă din investiţiile în mediu sau consecinţele dezvoltării tehnologice generale sau din
anumite domenii. Investitorii se vor aştepta de asemenea la un profit acceptabil,
generând şi mai multă presiune economică şi stimulând dorinţa de inovaţie.
Autorii acestui studiu au inclus aceste
aspecte în modelul lor şi au presupus că
se va forma o buclă perpetuă de feedback
pozitiv, ce va duce la o creştere economică
verde.
Forţele care generează această buclă de
feedback pozitiv provin din următorul
mecanism: procesul de învăţare din cadrul economiei şi dezvoltarea şi distribuţia de noi tehnologii măresc productivitatea şi competitivitatea, stimulând
creşterea, cu un impact pozitiv asupra
aşteptărilor investitorilor.
Conform autorilor însă, pentru funcţionarea acestui mecanism este nevoie de
respectarea unor premise. Credibilitatea
joacă un rol extrem de important în acest
caz. UE trebuie să reuşească să creeze
programe climatice consistente. Spre
exemplu, încasările din taxele europene
pentru emisii trebuie folosite în mod
constructiv pentru măsuri privind reducerea emisiilor în Europa de Est. Măsuri
precum scutirile sau reducerile de taxe
vor trebui să încurajeze deschiderea spre
investiţiile în tehnologii verzi.
Oamenii de ştiinţă şi Comisia Europeană
au acordat un rol central atât creşterii
eficienţei energetice cât şi dezvoltării
energiilor regenerabile. Ambele au nevoie de investiţii considerabile, cum ar fi
renovarea clădirilor, modernizarea infrastructurii energetice şi mobilitate care să
nu polueze. Independent de rezultatele
studiului, Comisia Europeană estimează
că obiectivul reducerii emisiilor cu cel
Protecţia climei
şi economia
Proiectul AMPERE (Assessment of
Climate Change Mitigation Pathways
and Evaluation of the Robustness of
Mitigation Cost Estimates) a fost
creat pentru a evalua mai bine
costurile şi consecinţele economice
ale protecţiei climatice. El reuneşte
echipe de cercetători din 12 ţări şi
modelele lor informatice sub coordonarea Institutului pentru Studii
asupra Impactului Climatic de la
Potsdam (PIK).
Studiul “O nouă cale de creştere
pentru Europa” a fost realizat de
cercetători de la Universitatea
Oxford, de la Universitatea Tehnică
din Atena, Universitatea Paris 1
Panthéon-Sorbonne şi Forumul
Climatic European sub supravegherea lui Carlo Jaeger de la Institutul
pentru Studii asupra Impactului
Climatic de la Potsdam (PIK).
puţin 80% până în 2050 (prin comparaţie
cu valorile din 1990) va necesita investiţii
de 270 miliarde de euro pe an. Acest preţ
foarte ridicat va fi compensat parţial şi se
poate ajunge chiar şi la profit. Pe de-o
parte, costurile rezultate din pagubele
produse mediului vor fi mai mici, iar de
cealaltă parte, potenţialul de economisire
din consumul de petrol şi gaze naturale
poate atinge suma de 320 de miliarde de
euro pe an.
Simulările create în timpul studiului au
demonstrat că dintr-o astfel de investiţie
vor avea de câştigat toate sectoarele economiei europene, de la agricultură la
industrie şi la sectorul de servicii. Sectorul de construcţii va beneficia mai mult
decât toate celelalte, pentru că respectarea obiectivelor privind protecţia mediului va fi direct relaţionată cu optimizarea
eficienţei energetice a clădirilor.
Chiar şi un stat care va implementa
singur aceste obiective de mediu va avea
de câştigat
Conform autorilor acestui studiu, avantajele economice ale urmăririi unui
obiectiv de reducere cu 30% a emisiilor
poluante sunt complet independente de
existenţa unui acord internaţional în
această privinţă, după expirarea primei
faze a Protocolului de la Kyoto în 2012.
Avantajele vor fi foarte mari chiar şi dacă
Europa va păşi singură pe acest drum, iar
dacă noile runde ale conferinţelor globale cu privire la mediu vor ridica ştacheta
reducerii emisiilor şi mai sus, curba de
creştere a economiei europene poate fi
mai abruptă chiar decât cea prevăzută de
studiu.
i
www.newgrowthpath.eu
siemens.com/sustainability
hi!tech iunie|2012
14 n 15
hi!biz
Industrie
Ultimele câteva procente
Printr-un management energetic eficient, specialistul în fibră de celuloză
Lenzing AG doreşte să-şi mărească şi mai mult eficienţa energetică,
aflată deja la un nivel ridicat.
Gottfried Rosenauer, Vicepreşedinte
Lenzing AG: “O perspectivă mai detaliată asupra proceselor de producţie”.
Lenzing AG
Cu venituri de peste 1,7 miliarde de
euro şi o cotă de export de peste 90%,
producătorul de fibre de celuloză
Lenzing AG se numără printre liderii
de piaţă în ceea ce priveşte inovaţia şi
tehnologiile. Conform acestei companii, complexul din Lenzing, Austria
superioară, este locul unde se obţine
cea mai mare producţie de fibră de
celuloză integrată din lume, iar doar
în acest complex lucrează 2.900 de
persoane. Lenzing Group are unităţi
de producţie pe toate pieţele importante şi dispune de o reţea globală de
vânzări şi de birouri de marketing.
Elisabeth Dokaupil
Producţia de fibre consumă multă
energie
Tricouri, bluze, lenjerie intimă şi lenjerie
de pat, prosoape dar şi bandaje şi multe
multe alte obiecte. Viaţa noastră de zi cu
zi este plină de obiecte realizate integral
sau care conţin fibre produse de Lenzing
Group. Aceste fibre pot fi găsite şi în
domenii tehnice şi în construcţii şi toate
provin din materia primă regenerabilă
oferită de păduri – lemnul. “Producerea
fibrelor din celuloză este un proces atât
de intens din punct de vedere energetic
încât ne ocupăm singuri de sursele noastre de energie şi încercăm de decenii să
ne optimizăm consumul energetic”, susţine Gottfried Rosenauer, şeful Energy
Business Unit de la compania austriacă
Lenzing AG (LAG).
LAG asigură aproximativ 3.600 GWh pe zi
fabricii de producţie din Austria superioară, sub formă de căldură şi electricitate. Doar necesarul anual de energie
electrică ajunge la 648 GWh. Volumul
combustibililor fosili folosiţi pentru a
produce această energie a fost redus sistematic între anii 1995 şi 2009, coborând
de la 35% până la 13,5%. În locul combustibililor fosili s-a trecut la folosirea materialelor biogenice, aşa cum sunt scoarţa
de copac sau rumeguşul rezultat în urma
tăierii lemnului, precum şi reziduurile
rezultate din procesul de producţie al
celulozei. În cadrul facilităţilor sale,
Lenzing AG dispune de cea mai mare centrală de ardere a reziduurilor din Austria,
cu o capacitate de 110 MW.
“Mulţumită deceniilor în care ne-am
optimizat resursele de energie, aproape
toate variantele de îmbunătăţire au fost
luate în considerare”, explică Gottfried
Rosenauer, adăugând că: “În prezent
lucrăm sistematic la obţinerea unei
perspective şi mai detaliate asupra proceselor de producţie, folosind un sistem de
management al energiei bazat pe B.Data
de la Siemens, pentru a putea folosi şi
ultimele câteva procente” ce altfel s-ar fi
pierdut. Acest sistem cuantifică fluxurile
de energie electrică, aburi, apă, apă fierbinte, aer comprimat, aer rece, gaze inerte şi vid şi asociază fiecare cantitate de
consum cu procesele individuale şi sistemele care folosesc această energie.
Aproximativ 2.200 de variabile standardizate sunt monitorizate la fabrica din
Lenzing, în acest scop. “Aproape 95% din
fluxul de date ajunge automat în sistemul
B.Data prin intermediul unui sistem de
colectare a datelor în timp real; doar în
cazul a 5% dintre aceste valori este necesară introducerea manuală în sistem”,
precizează Karl Eder, şeful departamentului Accounting and Optimization de la
Lenzing Energy.
Descriere grafică a consumului de
energie
În timp ce soluţiile de management al
energiei de care dispuneam, bazate pe
tabele şi liste, erau folosite pentru a realiza un tablou lunar al consumului, toate
punctele pentru măsurători pot fi în
prezent monitorizate şi analizate în timp
real, cu o periodicitate de 15 minute.
“Acest lucru ne permite să ţinem cont de
variabila timp în procesul de optimizare”,
subliniază Wolfgang Hemetsberger, specialist în energie în cadrul departamentului Energy Optimization & Quality Ma-
Siemens, Lenzing AG/Alois Humer, Lenzing AG/Markus Renner/Electric Arts
Printr-un management
sistematic al energiei
este posibil să răspundem
proactiv la modificarea
necesarului energetic,
mărind eficienţa
energetică cu încă 2 – 3%.
Wolfgang Hemetsberger,
optimizare energetică:
“Cu B.Data, putem să
ţinem cont de importantul factor timp în
procesul de optimizare”.
nagement. Reprezentarea consumului de
energie în perioade de 15 minute permite realizarea unor reprezentări grafice ce
reflectă foarte clar necesarul de energie.
“Un aspect important al deciziei în
favoarea sistemului B. Data a fost faptul
că arhitectura sa relativ deschisă oferă
procese simple de modelare, un sistem
flexibil de stabilire a variabilelor şi posibilitatea de a realiza noi aplicaţii pornind
de la necesităţile practice”, mai explică
Karl Eder. Un modul server web a fost
introdus pentru schimbul de informaţii
cu operatorul sistemului din Lenzing, dar
şi pentru utilizarea globală. Acest modul
oferă acces la sistemul B. Data prin intranet, cu autorul unui browser de internet
standard.
Noul sistem oferă transparenţă la nivelul
întregii companii. Consumul de energie
poate fi stabilit cu claritate pentru fiecare
dintre cele 540 de procese existente. “Astfel este posibil să identificăm potenţialul
de optimizare mult mai rapid”, subliniază
Wolfgang Hemetsberger. Scopul introducerii B. Data este de a mări calitatea
datelor disponibile şi de a le verifica integritatea – sarcini extrem de dificile dacă
ţinem cont de gradul ridicat de complexitate al acestor procese.
Operarea simultană a unor paşi din procesul tehnologic duce deseori la apariţia
unor fluctuaţii de până la 30 de tone de
aburi pe oră şi la un output electric de 10
MW. Prin observarea fluxului energetic la
nivelul de management energetic este
posibil să răspundem proactiv la aceste
modificări ale volumului necesar, ceea ce
face ca producţia de energie să fie şi mai
eficientă. Managementul energetic sistematic poate aduce încă 2 - 3% din potenţialul de optimizare total – ceea ce nu este
deloc puţin, ţinând cont că se lucrează cu
cantităţi de combustibili de ordinul a 12
milioane de gigajouli.
Noul software este standardizat cu o arhitectură de sistem deschisă şi răspunde
tuturor cerinţelor producătorului de
fibre cu privire la sustenabilitate şi viabilitate viitoare. Datorită capacităţilor
pluri-lingvistice şi a compatibilităţii web,
el poate fi integrat în întregul Lenzing
Group. “Pasul următor, ne dorim să echipăm fabricile noastre din Indonezia şi
China cu acest software şi apoi toate
locaţiile noastre din lume”, a mai adăugat
Gottfried Rosenauer.
i
www.lenzing.com
siemens.com/bdata
hi!tech iunie|2012
16 n 17
Corespondenţă în drum
spre linia de identificare,
unde maşini decodifică
automat 95% din adrese.
Noua libertate
de alegere
Legătura dintre poşta analogică şi cea digitală devine
din ce în ce mai apropiată. Automatizarea logistică
accelerează livrarea scrisorilor şi pachetelor.
Peste un miliard de scrisori
În mod firesc, în prezent sunt expediate
mai puţine scrisori decât în urmă cu 10
sau chiar 5 ani, însă în anul 2010 au fost
încă expediate peste 1 miliard de scrisori.
În acelaşi timp, numărul pachetelor trimise prin poştă a ajuns la valoarea impresionantă de 56 de milioane – în special datorită serviciilor de shopping de pe
internet. Pe lângă aceste scrisori şi pachete, serviciile de poştă au mai expediat 4,5
miliarde de scrisori şi materiale promoţionale şi de reclamă, precum şi 770
de milioane de ziare şi reviste. Există încă
destul de muncă pentru lucrătorii poştali, în special dacă ne gândim că peste
95% din scrisori ajung la destinatar la
doar o zi după ce au fost expediate prin
poştă. Astfel rămâne foarte puţin timp de
pierdut pe drumul dintre poştă şi cutia
poştală a destinatarului, iar concurenţa
încearcă să se impună pe o piaţă care
Eugen Juen
Siemens
acum este deschisă.
Timpul scurt de expediere a corespondenţei va fi îmbunătăţit şi prin introducerea unor noi maşini de sortare, care vor
fi operaţionale din această vară la cinci
mari centre de sortare ale Serviciului
Poştal Austriac. Noile sisteme realizate
de Siemens sunt extrem de flexibile, procesează şi scrisorile de dimensiuni mari,
şi datorită unui nivel ridicat de automatizare pot sorta până la 50.000 de scrisori
pe oră. Aceste maşini sunt dotate cu o cameră video şi o tehnologie similară celei
de recunoaştere a amprentelor, ceea ce
face ca imprimarea unui cod de bare şi
echipamentele periferice asociate (cum
ar fi imprimantele de coduri de bare,
cititoarele de coduri de bare , ş.a.m.d.) să
nu mai fie necesare.
Tehnologia de citire a amprentelor identifică o scrisoare pornind de la felul unic
în care arată această scrisoare – timbrul,
Christina Lehner
expeditorul, adresa. Aceste informaţii
fotografice însoţesc fiecare scrisoare de-a
lungul întregului proces. Acest sistem
reprezintă un progres uriaş pentru că,
deocamdată cel puţin, nu există nişte
standarde internaţionale pentru codurile
de bare, fiind chiar imposibilă trecerea la
un alt lanţ logistic, odată cu trecerea
frontierei, pentru a păstra acelaşi cod de
bare. Desigur că acest lucru se aplică la
corespondenţa de orice fel şi de orice dimensiuni: fiecare scrisoare, fiecare colet,
are o amprentă distinctă
Complet automatizate, chiar şi formatele mari
Gradul de automatizare a operaţiunilor
poştale creşte constant în întregul lanţ al
procesului, începând cu pregătirea corespondenţei şi cu sortarea sa. Aceste dispozitive, denumite Culler Facer Cancellers
(CFC), pot procesa şi scrisori în formatul
hi!biz
Poşta
mare, C4, complet automat, ceea ce acoperă încă o breşă de eficienţă a sistemului,
pentru că înainte astfel de formate mari
trebuiau sortate manual.
Sortarea automată funcţionează şi la o
scară mult mai mare, cea a coletelor care
pot avea dimensiuni şi greutăţi mult mai
variabile decât în cazul scrisorilor. Un
sistem deosebit de impresionant de
sortare a pachetelor este în prezent în
stadiu de implementare la Nanjing, din
Shanghai. În timpul lucrărilor, factorii
poştali se vor deplasa aproximativ 5 kilometri pe diferite niveluri, distribuind
corespunzător fiecare pachet individual.
Mai există loc de optimizare în cadrul
întregului proces automatizat, în cazul
ultimului şi penultimului stadiu. Penultimul stadiu: înainte ca poştaşul să-şi
înceapă turele, el trebuie să aranjeze în
ordine scrisorile, activitate care se face
încă manual. Această pregătire a corespondenţei, care reprezintă o mare parte
din muncă, poate fi realizată de o maşină.
Zi după zi se vor înregistra astfel economii de timp, în special în cazul factorilor
poştali care îşi înlocuiesc colegii pe rute
cu care nu sunt pe deplin familiarizaţi. În
aceste cazuri, o geantă a poştaşului aranjată perfect poate funcţiona şi ca un ghid
de încredere care să-l poarte pe poştaş de
la o reşedinţă la următoarea. Mulţumită
progresului tehnologic, întregul proces
poate fi controlat pentru că sistemul
poate identifica din start, pentru fiecare
colet, fiecare stadiu prin care trebuie să
treacă pentru a ajunge la un anumit
poştaş, permiţându-i acestuia să-şi pregătească ruta cea mai bună cu putinţă,
precum şi o strategie de sortare corespunzătoare.
Apoi, mai rămâne un singur pas până la
căsuţa poştală. Un pas despre care se
poate crede că trebuie făcut pe jos. Swiss
Post şi Siemens au creat împreună un
nou produs care va schimba pentru totdeauna viitorul serviciului poştal: Trust
Ebox, care creează o nouă legătură între
scrisorile clasice şi poşta electronică prin
aşa-numitul “reverse hybrid mail process”. Inima acestui proces constă în scanarea digitală a plicului, iar o copie a
Sistemul TrustEbox face legătura dintre
scrisorile clasice şi
poşta electronică.
Destinatarul
primeşte o imagine digitală a
plicului şi poate
decide dacă
doreşte să primească scrisoarea, dacă doreşte
să fie distrusă sau
deschisă şi scanată, iar conţinutul
său să fie transmis prin poşta
electronică în
format PDF.
poșta electronică
procesare
destinatar
transmitere a fotografiei
decizie
digitalizare
scrisori sosite
deschidere
și scanare
punct obligatoriu de depozitare
înregistrarea
fotografiei scrisorii
livrare
livrare
reciclare
filtru de decizie
al destinatarului
corespondență
nedorită
acestuia este apoi trimisă destinatarului
sub forma unei imagini digitale.
Scrisoare, e-mail sau la gunoi
Destinatarul – oriunde ar fi în lume şi oricând va dori, atât timp cât se poate conecta
la internet – dispune de trei opţiuni:
n Scrisoarea poate fi distrusă chiar de la
oficiul poştal, fără a fi citită. Acest lucru
ajută la evitarea supraîncărcării cutiilor
poştale cu materiale promoţionale sau
scrisori care nu sunt dorite de destinatari,
uşurând şi munca poştaşilor.
n Scrisoarea poate fi expediată în mod
obişnuit, cu singura diferenţă că adresa la
care va fi primită poate fi modificată oricând, ceea ce este foarte practic în cazul
vacanţelor sau al oamenilor de afaceri care
călătoresc mult.
n Scrisoarea poate fi deschisă şi scanată
la oficiul poştal şi apoi expediată prin
e-mail în format PDF.
Sistemul Trust-Ebox foloseşte un Compact Reader Sorter (CRS) de ultimă generaţie, ce poate procesa scrisori de diferite
formate, inclusiv formatul C4, şi poate
scana partea din faţă a plicului. În plus,
fiecare scrisoare primeşte un cod individual după care este identificată în restul
procesului poştal, până când ajunge la
destinatar. Programul de citire cu care
este dotat echipamentul recunoaşte adresa şi o asociază automat destinatarului şi
adresei acestuia, salvate în sistem, după
care destinatarul poate decide ce se va
întâmpla cu scrisoarea, în conformitate
cu cele trei variante prezentate mai sus.
hi!tech iunie|2012
18 n 19
O analiză a industriei
automatizate demonstrează
că se consumă cu 50% mai multă
energie decât ar fi nevoie
în timpul procesului de producţie
şi al pauzelor de producţie.
Ia o pauză
În reţeaua electrică a viitorului, industria trebuie să îndeplinească
rolul unui jucător flexibil. Pentru aceasta este nevoie de un manage‑
ment inteligent al energiei – şi de abilitatea de a opri întrerupătorul.
Lacune costisitoare de cunoaştere
Chiar şi în unităţile industriale moderne,
de multe ori nu este cunoscut felul în
care volumul total de energie afectată
consumului este distribuit între liniile
individuale de producţie, utilaje şi ceilalţi
consumatori din sistem. Această lacună
de cunoştere se poate dovedi foarte costisitoare. Doar prin cunoaşterea consumului de energie la pompe, prese şi compresoare într-o unitate de timp este posibilă
creşterea eficienţei fabricii în ansamblu,
reducerea costurilor şi a emisiilor de
CO2. Astfel, o mai bună informare cu
privire la consumul energetic este importantă atât din punct de vedere economic,
cât şi din punctul de vedere al protecţiei
mediului.
Profesorul Frithjof Klasen, de la Universitatea pentru Ştiinţe Aplicate din Koln,
încearcă să obţină cât mai multe infor-
Industry Journal, Elisabeth Dokaupil
maţii despre fluxul energetic în unităţile
de producţie dotate cu tehnologie automatizată. Perioada de inactivitate a
utilajelor sau de pauză din procesul de
producţie apare astfel drept o problemă
centrală, pentru că în această perioadă
utilajele consumă aproximativ jumătate
din energia de care au nevoie în procesul
de producţie. Motivul: în multe cazuri,
nu este posibilă oprirea completă a
utilajelor şi sistemelor de utilaje, din
cauza interacţiunilor complexe dintre
numeroasele părţi componente, de care
trebuie să se ţină cont.
Organizaţia Automation Initiative of
German
Automotive
Manufacturers
(AIDA) s-a alăturat din acest motiv organizaţiei Profibus a utilizatorilor (PROFIBUS
Nutzerorganisation) pentru a dezvolta
un standard pentru un management mai
bun al energiei, care este un profil de
Siemens
Christina Lehner
eficienţă energetică bazat pe protocolul
de comunicare al Profinet, ce conectează
sistemele de control dintr-o fabrică, reţeaua de comunicare şi consumatorii de
energie.
Conform măsurătorilor realizate de
experţii în eficienţă energetică de la Koln,
noul standard economiseşte aproximativ
70% din energia consumată de un utilaj
în stare inactivă, făcând posibilă o economie totală de energie de aproape o treime. “Ţinând cont de multitudinea de
utilaje şi de sisteme de care este nevoie
pentru a fabrica un vehicul, costurile
anuale de energie pot fi reduse cu sume
de ordinul milioanelor de euro”, susţine
Klasen.
Astfel, oprirea individuală a utilajelor şi
componentelor reprezintă o cerinţă importantă pentru transformarea fabricilor
în nişte microreţele electrice. Acestea
hi!biz
Eficienţă energetică
Cu noul sistem de
comunicare Profi, liniile
de producţie din fabrici
pot fi oprite complet în
timpul pauzelor de
producţie.
sunt surorile mai mici ale reţelelor electrice inteligente ale viitorului. În cadrul
acestor reţele inteligente producătorii de
energie şi consumatorii deopotrivă, precum şi sistemele de stocare a energiei şi
reţelele propriu-zise, sunt conectate unele cu altele pentru a echilibra raportul
dintre nevoia de energie şi cantitatea
disponibilă. “În viitor, companiile trebuie
să se implice într-un management inteligent al energiei” explică Engelbert Lang,
Siemens, “pentru că diversificarea şi extinderea surselor de energie regenerabilă vor duce la apariţia unor fluctuaţii
mai mari decât în prezent în ceea ce
priveşte atât aprovizionarea cu energie
cât şi preţul acesteia. Din acest motiv este
esenţială obţinerea unei eficienţe economice în ceea ce priveşte consumul energetic. ”În viitor, el crede că va fi necesară
oprirea completă a unor părţi sau utilaje
ale unei fabrici atunci când costurile
electricităţii sunt prea mari. Acest lucru
este aplicat deja în câteva cazuri izolate,
în scopul evitării supra-încărcării liniilor
electrice.
“În prezent fabricile sunt optimizate pentru maximum de productivitate. În viitor,
Lumină
Aer comprimat
însă, companiile trebuie să-şi adapteze
producţia la energia de care dispun”,
susţine Lang. “Multe metode de conservare sunt relativ simple. Dacă electricitatea este prea scumpă, un sistem, aşa
cum este cel de ventilaţie sau de climatizare, poate fi oprit pentru o perioadă de
timp”, mai adaugă el. Părţi ale liniilor de
producţie pot fi de asemenea oprite
atunci când subansamblurile la care trebuie să lucreze nu sunt disponibile.
Totuşi, pentru ca astfel de scenarii să fie
posibile, este nevoie ca tehnologia de
automatizare şi aprovizionarea cu energie să fie mai bine integrate în viitor.
Cine decide asupra pauzelor?
Însă cine decide când şi care anume
dintre utilaje trebuie oprit, astfel încât
producţia să nu fie afectată? Aceasta va fi
o sarcină pentru Manufacturing Execution System (MES), sistem care cunoaşte
programul de muncă şi de pauze şi ţine
cont de interdependenţele dintre componentele întregii linii de producţie.
Controlul inteligent al fabricilor include
şi comunicarea constantă cu furnizorul
de energie electrică. Sistemul de control
până la 70%
până la 50%
Sisteme de pompare
până la 30%
Centrală de răcire și instalare
de răcire a apei
până la 30%
Alimentare cu căldură
până la 30%
Sisteme de ventilaţie
până la 25%
Economisind
energie
În cazul companiilor de
dimensiuni medii, mari
cantităţi de energie sunt
irosite, în particular, pe
iluminat şi pe aer comprimat. În aceste domenii
ale încălzirii, răcirii,
ventilaţiei şi pompelor,
poate fi economisită o
treime din totalul
energiei consumate.
compară nivelul disponibil de electricitate cu nivelul necesar pentru producţie.
Dacă energia este ieftină, spre exemplu,
un astfel de sistem poate decide să
înceapă anumite procese tehnologice
care consumă mai multă energie sau să
facă stocuri din anumite subansambluri
necesare în procesul de fabricaţie. Adevărata provocare pentru dezvoltatorii acestui sistem constă în scrierea unor
algoritmi care să ţină cont de preţul energiei şi de profilul cererii, precum şi de
consumul energetic necesar şi de posibilitatea de stocare intermediară a acesteia.
În plus, în viitor, electricitatea nu se va
deplasa într-o singură direcţie. Multe
companii dispun de generatoare electrice
pentru urgenţe, ce pot fi interconectate
ca nişte centrale electrice virtuale, cu capacităţi de ordinul zecilor de megawaţi.
Aceste generatoare pot fi pornite în momente în care necesarul de energie electrică este maxim. În acest model, agenţi
intermediari speciali vor controla centralele energetice virtuale şi vor oferi electricitatea obţinută direct distribuitorilor
de energie. Acest lucru poate fi aplicat în
prezent. Sistemele de stocare a electricităţii sunt de asemenea foarte profitabile
pentru companii. Aceste sisteme constau
în mare parte din baterii lithium-ion sau
redox, în care energia este stocată în
rezervoare de doi electroliţi lichizi.
Viitorul producţiei eficiente din punct de
vedere energetic a început deja. Există
produse care oferă transparenţă fluxului
energetic şi permit un management efectiv al acestuia. “Powerrate” este un add-on
pentru sistemul de automatizare Simatic
al Siemens, care înregistrează în detaliu
consumul de energie şi permite gestiunea supraîncărcării prin “apăsarea butonului de oprire”. Sistemul de management al energiei B.Data de la Siemens
oferă posibilitatea unei supervizări largi,
la nivelul întregii companii, a costurilor
energetice şi permite o conectare directă
la software-ul companiei, aşa cum este
SAP. Acest lucru înseamnă că pot fi deja
optimizate contractele cu distribuitorii
de energie.
i
siemens.com/automation
siemens.com/bdata
hi!tech iunie|2012
20 n 21
hi!biz
Bunuri
Dependenţa este
costisitoare
Metalele de care este nevoie pentru un număr din ce în ce mai ridicat de produse
electronice, care ne domină viaţa de zi cu zi, devin din ce în ce mai greu de găsit şi
mai scumpe. Din acest motiv se caută alternative şi se dezvoltă metode de reciclare.
De la telefonul mobil la turbina eoliană
Telefoanele mobile şi televizoarele LCD nu pot
exista fără ele, iar acelaşi lucru este valabil şi
pentru motoarele electrice, şi pentru becurile
eficiente energetic, şi pentru magneţii permanenţi necesari pentru noua generaţie de turbine eoliene de înaltă eficienţă: minereuri
rare. Datorită proprietăţilor deosebite ale
acestor materiale, sunt dezvoltate noi şi noi
produse, crescând continuu nevoia de astfel
de materii prime rare. Din categoria minereurilor rare fac parte metale precum neodim,
praseodim şi disprosiu. Atunci când sunt combinate în mod optim, produsul lor energetic,
care este măsura energiei magnetice pe care
o pot depozita, este de peste 400 kilojouli pe
metru cub (kJ/m3). Această valoare este atât
de ridicată încât sistemele magnetice ce
includ aceste metale pot fi în mod semnificativ
mai mici decât cele care folosesc materiale
obişnuite, sau la aceleaşi dimensiuni au un
magnetism semnificativ mai mare.
Includerea lor în categoria de minereuri rare
poate induce în eroare, pentru că multe dintre
aceste metale, aşa cum este şi neodimul, nu
sunt chiar rare. Ele se găsesc în crusta Pământului mai abundent decât plumbul, spre
exemplu, însă sunt foarte răspândite în concentraţii mici, fiind descoperite doar câteva
depozite mai mari, care să merite să fie
exploatate. În prezent, 97% din producţia
Pictures of the Future, Industry Journal
globală de minereuri rare este dominată de
China. “Ne confruntăm cu o problemă a resurselor”, avertizează Dr. Thomas Scheiter, conducătorul domeniului de tehnologie globală
“Material Substitution and Recycling” de la
Siemens CT.
Scăderi semnificative în greutate
Minereurile rare fac posibilă funcţionarea
turbinelor eoliene cu o singură bobină în loc
de două şi cu un singur magnet permanent.
Prin comparaţie cu folosirea materialelor
convenţionale, aşa cum este fierul sau
cuprul, aceste minereuri rare permit scăderi
semnificative în greutatea turbinelor.
Motoarele electrice trebuie proiectate
din start, astfel încât magneţii permanenţi să poată fi separaţi cu uşurinţă
din ansamblu, în timpul operaţiei de
recilare.
Având în vedere faptul că Beijingul joacă un
rol din ce în ce mai important în domeniul
turbinelor eoliene şi al vehiculelor electrice,
va putea să se bazeze mai mult pe propriile
sale resurse. Această situaţie constituie un
motiv suficient pentru ca experţii în materiale ai Siemens să înceapă căutarea de alternative tehnologice.
O opţiune de folosire sustenabilă a minereurilor rare este reciclarea lor din motoarele
electrice. Însă este nevoie mai întâi de dezvoltarea unui astfel de proces. Motoarele
sfârşesc în cuptoarele topitoriilor, unde
minereurile rare se amestecă cu celelalte
materiale. În prezent sunt testate o serie de
modalităţi de separare a minereurilor valoroase, care sunt de obicei prezente doar în
cantităţi foarte mici. Cercetătorii lucrează la
modalităţi de a construi aceste produse în
aşa fel încât, spre exemplu, magneţii permanenţi să poată fi separaţi cu uşurinţă din
motorul în care erau folosiţi. În acelaşi timp
se lucrează la procese de îmbogăţire a zgurii
de furnal cu materiale cu proprietăţi magnetice din metalul topit, pentru a extrage minereurile rare.
Blocaje programate
Chiar dacă minereurile rare au primit cea
mai mare importanţă, în prezent, dintre
materiile prime critice, există şi alte materiale
Getty Images/ULTRA.F, Caro/Caro/picturedesk.com, Getty Images/Pete Ryan
Creşterea
ratelor de
colectare
Miniştrii mediului din cele 27 de
state membre ale UE au căzut de
acord asupra necesităţii unor reguli
mai stricte privind aruncarea
deşeurilor electronice. Ratele de
colectare trebuie să crească de la
30% în prezent până la 64% în
următorii 8 ani. Conform
Comisarului european pentru
Mediu, Janez Potočnik, “Este
important să considerăm deşeurile
electronice drept nişte resurse
valoroase. Pierderile din metale
nereciclate în Europa ajung la
4 miliarde de euro pe an”.
lor cifre. O provocare extrem de importantă
pentru specialiştii în reciclare este amestecul
complex de materiale din deşeurile electronice. În afară de metalele nobile, obişnuite şi
speciale, aceste deşeuri conţin şi toxine,
halogeni, plastic, sticlă şi multe alte materiale. Echipamentele IT moderne conţin nu
mai puţin de 60 de elemente diferite.
care stârnesc îngrijorarea. Metalele reflectoare foarte robuste au devenit o problemă
din cauza posibilelor blocaje din procesul de
livrare. Printre aceste metale se numără
niobiu, wolfram şi molibden, care sunt
folosite în tuburile cu raze X şi în întrerupătoare. Aceste materiale trebuie să ofere o
înaltă toleranţă la căldură, dar şi un anumit
nivel de conductibilitate şi de plasticitate.
Blocaje pot apărea în ceea ce priveşte livrările
de platină, paladiu, indiu, galliu şi germaniu.
Aurul, argintul şi cuprul nu sunt atât de rare,
însă şi aici ne putem aştepta la creşteri ale
preţurilor de achiziţie.
Preţul ridicat al acestor metale a atras deja
atenţia hoţilor. Trenurile sunt oprite din ce în
ce mai des din cauza cablurilor furate. Însă
se pot face bani din reciclarea deşeurilor,
chiar şi fără a te situa în afara legii. Metale
evaluate la 30 de milioane de euro pot fi
găsite în orice groapă tipică de gunoi. 1,5
miliarde de tone de materiale refolosibile
sunt aruncate în fiecare an de europeni. Şi în
China, 4 tone de aur, 28 de tone de argint şi
6.000 tone de cupru ajung în fiecare an la
gunoi. Vor ajunge gropile de gunoi, în viitor,
să fie considerate depozite interesante de
minereuri rare importante?
Cu certitudine. Iar această tendinţă a primit
deja un nume: mineritul urban. “Minele” din
oraşe oferă chiar mai bune rezultate decât
depozitele naturale. Grupul internaţional
Umicore, specializat în metale nobile, obţine
peste 60% din veniturile sale anuale de 10
miliarde de euro din reciclare – cu o rată
anuală de creştere de 42%, conform ultime-
Randament ridicat la metale
Însă Umicore demonstrează că reciclarea
unor astfel de deşeuri poate da rezultate.
Compania obţine un randament la metale
recuperate ce depăşeşte 95%, în cazul plăcilor cu circuite integrate, al convertorilor catalitici şi al bateriilor lithium ion. Peste
70.000 de tone de metal sunt extrase din
reciclare, comparativ cu aproxiamtiv
300.000 de tone din depozite naturale, pe
an. Iar reciclarea modernă necesită doar o
mică parte din energia necesară mineritului.
“Prin comparaţie cu abundenţa în metale
rare a depozitelor naturale, plăcile cu circuite
integrate ale calculatoarelor sau telefoanelor
mobile sunt o adevărată comoară”, susţine
Christian Hagelüken de la Umicore Precious
Metals Refining.
i
siemens.com/innovation
www.umicore.de
siemens.com/pof
hi!tech iunie|2012
22 n 23
În cadrul
proceselor
biotehnice
sensibile este
întotdeauna bine
de ştiut ce se
întâmplă cu
produsul supus
acelui proces.
Analiză în timp real
Tehnici inovative oferă informaţii despre produse şi
procese şi chiar permit aprobarea în timp real.
Asigurarea calităţii produsului
În majoritatea unităţilor de producţie
biotehnice nu sunt create baze de date
care să cuprindă informaţii despre ce se
întâmplă cu un produs în timpul
procesului de producţie. Acest lucru se
aplică şi în cazul procesului de uscare
prin îngheţare (liofilizare), un pas important în fabricarea multor medicamente.
Defectele de produs survenite în timpul
operaţiunii de uscare prin îngheţare pot
fi depistate doar prin analize ulterioare
asupra unor mostre de produs. Dacă
schimbările suferite de produs sunt monitorizate continuu în timpul aplicării
procedurii de liofilizare, întregul proces
poate fi optimizat, pentru a asigura o
calitate constantă a produsului final. O
serie de metode inovative, aşa cum este
Elisabeth Dokaupil, Ursula Grablechner
Raman şi spectroscopia NIR (near-infrared), folosite de o echipă de cercetători
de la Universitatea din Gent şi de la
Siemens, pot oferi o imagine completă a
proceselor care se produc în cadrul
produsului. Ele oferă o serie de informaţii
necesare despre comportamentul şi proprietăţile produsului şi evaluează în
acelaşi timp produsul, pentru a identifica
devierile nedorite de la proces – un sistem de alertă timpurie care este de o
importanţă critică pentru menţinerea
procesului sub control şi pentru aprobarea în timp real a calităţii produselor.
Folosirea spectroscopiei nu a dat iniţial
rezultate în timp real. Pentru a rezolva
această problemă, echipamentul de analiză a fost combinat cu soluţia software
SIPAT (Siemens Process Analytic Techno-
Andi Bruckner, Siemens
logy). SIPAT permite colectarea în timp
real a datelor analizei şi corelarea lor cu
date adiţionale despre proces, pentru a
obţine un model care face în mod continuu predicţii cu privire la calitatea produsului.
În locul testării aleatorii a produselor
finale, care are ca rezultat identificarea
parţială a produselor defecte sau improprii, acest proces permite verificarea
imediată a calităţii produsului, pe măsură ce acesta trece prin procesul de uscare
prin îngheţare. Unele companii au deja
în vedere îmbinarea soluţiei lor de tipul
PAT cu SIPAT, pentru a putea constata
calitatea produsului în timp real.
i
siemens.com/pharma
www.ugent.be/en
hi!future
Noutăţi
Automobile
inteligente
Nou record
cu fotovoltaice
Compania Semprius, cu sediul la Durham,
Carolina de Nord, SUA, a reuşit să schimbe o treime din energia solară captată
direct în energie electrică, prin intermediul unui prototip fotovoltaic. Această
reuşită reprezintă o adevărată bornă în
industria fotovoltaicelor, ţinând cont că
toate modelele existente nu au un randament mai mare de 20% în cazul celor
monocristaline şi abia dacă ating 16% în
cazul modulelor fotovoltaice policristaline. În aceleaşi condiţii de instalare,
noile module cu capacitate mare de
concentrare PV pot oferi de două ori mai
multă energie electrică pe metru pătrat,
în comparaţie cu modulele policristaline obişnuite.
Recordul de eficienţă a fost obţinut în
cadrul unui proiect comun alături de
Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de
Concentración (Spania) şi de Universitatea din Madrid, fiind omologat de Instituto de Energía Solar. Sistemele foto-
Un sistem de test compus din 40 de module
PV, cu înaltă capacitate de concentrare,
obţine mai multă energie din lumina solară.
voltaice de înaltă concentrare adună
razele solare în nişte celule foarte mici,
dar de înaltă performanţă, folosind nişte
lentile integrate speciale.
i
siemens.com/industry
Asistenţa la condus, funcţiile de siguranţă şi cele informative ar trebui implementate în cazul automobilelor sub formă
de software. Acest lucru ar reduce complexitatea arhitecturilor ICT (Information
and Communication Technology) şi ar
mări în acelaşi timp capacităţile de performanţă ale
vehiculelor.
Siemens lucrează
în acest domeniu
alături de alţi parteneri, în cadrul
proiectului
(Robust and Reliant Automotive Computing Environment for Future eCars).
n siemens.com/innovation
Întrerupătoare
ultraperformante
Ecranele inteligente selectează
informaţia
Cu ajutorul unei noi invenţii create la
Institute for Pervasive Computing, va fi
posibilă reducerea suprafluxului de informaţii cu care suntem bombardaţi deseori.
Ecranele inteligente “SmartLight” oferă
Sistemul detectează atenţia utilizatorului
pornind de la postura corpului şi de la
expresia feţei.
doar informaţia de care utilizatorul are
nevoie. Folosind senzori integraţi, aşa
cum sunt senzorii de profunzime şi un
senzor de distanţă cu ultrasunete, sistemele de afişaj vor reda doar ceea ce ne
interesează.
“Acest lucru îi permite afişajului să ofere
doar conţinutul potrivit pentru o situaţie
dată”, explică Prof. Alois Ferscha de la
Universitatea Johannes Kepler (JKU). În
schimb, conţinutul produs de utilizatori,
fie că este vorba de conţinut video, audio
sau de fotografii realizate cu telefonul
mobil, poate fi încărcat în reţea.
i
Un nou întrerupător conceput de Siemens
operează la voltaje de 1,2 milioane de
volţi. Această performanţă este unică în
lume. Acest întrerupător are rolul de a
mări capacitatea de transmitere a liniilor
electrice şi oferă oportunitatea de a
transporta un volum mare de energie
electrică pe rute relativ puţine.
n siemens.com/energy
www.jku.at
hi!tech iunie|2012
24 n 25
Vin giganţii
Turbine eoliene care produc până la 20 megawaţi şi care au
o anvergură a rotorului de 200 de metri vor putea fi construite în curând.
Aceste centrale pot mări eficienţa electrică şi pot simplifca lanţul logistic.
Energia eoliană de pe mare: o poveste de
succes
Lumea întreagă s-a uitat la ele uimită. În
mijlocul apei, lucrătorii au ridicat în primă
instanţă un turn de 35 de metri. În vârful
acestuia au montat o turbină gigantică. În
cele din urmă au instalat trei palete de câte
17 metri lungime fiecare. Eoliana a fost
terminată. Unsprezece eoliene, fiecare cu
o capacitate de 450 kilowaţi (kW), au fost
ridicate în mijlocul mării şi a fost stabilit
un nou record: “Vindeby” a devenit prima
fermă eoliană comercială marină din lume
în 1991, şi pentru un timp a fost şi cea mai
mare de acest fel. Ea a fost construită de
compania daneză Bonus Energy, ce a fost
preluată de Siemens în 2004. În urmă cu
peste 20 de ani a fost pusă piatra de temelie
pentru fermele eoliene marine, unul
dintre cele mai profitabile domenii de afaceri ale sectorului Siemens Energy. În
prezent, când sunt ridicate peste 700 astfel
de ferme, compania este liderul incontestabil în domeniul fermelor eoliene marine.
Daniel Hautmann
Siemens
În acea perioadă mulţi au crezut că va fi
imposibilă instalarea unor turbine mai
mari de 450 kW la Vindeby, însă în prezent
există turbine eoliene care produc 5, 6 sau
chiar 7.5 megawaţi (MW). Turnurile pe
care sunt instalate aceste eoliene au înălţimea de 150 de metri, iar anverguri ale
rotorului de 120 de metri sunt considerate
ceva obişnuit. În prezent, o singură turbină Siemens 6-MW generează mai multă
energie electrică decât întreaga fermă
eoliană Vindeby Park care a făcut atâta
vâlvă în urmă cu 20 de ani în largul coastelor daneze. Însă tehnologia eolienelor
continuă să se dezvolte chiar şi dincolo de
aceşti uriaşi de 6 MW. În acest caz mărimea
contează. Cu cât o eoliană este mai mare şi
mai puternică, cu atât randamentul său
energetic este mai mare şi devine mai
profitabilă economic.
În cadrul proiectului european de cercetare UpWind, aproximativ 120 de specialişti
au aruncat o privire spre viitor şi au sondat
posibilităţile tehnice ale prezentului. Con-
cluzia lor: Roţi enorme cu rotoare de peste
200 de metri în diametru şi generatoare de
până la 20 MW pot fi construite în prezent.
Dimensiunile incredibile ale viitoarei generaţii de eoliene au o motivaţie cât se
poate de simplă: multe guverne din lume
doresc energie regenerabilă pentru a-şi
micşora emisiile de CO2 şi dependenţa de
combustibilii folsili. Doar în cazul Uniunii
Europene, aproximativ 20% din totalul
energiei electrice trebuie să fie produs din
surse regenerabile, până în 2020. În acest
context fermele eoliene marine joacă un
rol extrem de important. Dacă totul va decurge conform scenariului gândit de
European Wind Energy Association, până
în anul 2030 eolienele din apele de coastă
vor aduce un aport de 200 gigawaţi de
energie. Aritmetica simplă ne spune că
acest lucru înseamnă 40.000 de eoliene de
câte 5 MW fiecare sau 10.000 de turbine a
câte 20 MW fiecare.
În locul unor păduri de eoliene mai mici,
viitorul aparţine eolienelor foarte mari.
hi!future
Energia Eoliană
Povestea eolienelor
marine a început
acum mai bine de 20
de ani. În prezent,
această afacere este
înfloritoare.
“Gândeşte mare!” este motto-ul în acest
caz pentru că:
n Turbinele mari ocupă mai puţin spaţiu.
În locul a patru turbine mai mici, de 5
MW, instalate la distanţe corespunzătoare
una faţă de alta, o turbină de 20 de MW
din noua clasă de eoliene gigantice ocupă
mai puţin spaţiu oferind acelaşi randament.
n Factorul meteorologic, unul dintre cei
mai importanţi factori în ceea ce priveşte
eolienele marine, este mai bine utilizat.
n În locul a patru eoliene este nevoie să construieşti şi să conectezi la reţea doar una.
Poate deveni adevărat acest vis cu uriaşi?
Dar pot fi oare construite turbine eoliene
de asemenea dimensiuni? Paletele lungi
de 100 de metri pot fi fabricate cu eficienţă din punct de vedere al costurilor?
Dar celelalte componente ale turbinei
care trebuie să suporte sarcini uriaşe?
Peter Hjuler Jensen, director al departamentului pentru energie eoliană de la
Institutul danez Risø DTU şi coordonator
hi!tech iunie|2012
26 n 27
al proiectului UpWind, este convins că
răspunsul este “DA”.
Însă aceste eoliene nu vor fi obţinute
doar prin mărirea la scară a celor existente, aşa cum ar fi construirea unui
turn, a unui generator şi unor palete de
patru ori mai mari. Paletele lungi de 60
de metri ar deveni nişte monştri de 240
de metri; greutatea lor creşte de la 30 de
tone la 120 de tone. Nacela de aproximativ 350 de tone ar trebui să cântărească
peste 1.400 de tone. Astfel, turnul şi
fundaţia sa ar trebui să fie de 4 ori mai
stabile şi mai rezistente. “Mărirea la scară
a conceptelor existente, cu tehnologia
din prezent, are nişte limite. Avem nevoie
de nişte concepte noi şi/sau de materiale
noi”, susţine şi Bert Janssen de la Energy
Research Centre din Olanda (ECN) în
raportul final al proiectului UpWind.
Oamenii de ştiinţă au analizat întregul
sistem, de la fundaţie până la vârful
paletelor. Ei au constatat că fundaţiile
trebuie să devină mai simple şi mai
ieftine. Straturile de oţel turnate în
forme complicate, care formează un
trepied gigantic la baza eolienelor
prezentului, sunt mult prea scumpe. O
soluţie ar putea fi construcţia unor
schelete tubulare din oţel, cu patru
picioare. Poate chiar varianta unor platforme plutitoare va fi cea câştigătoare.
În orice caz, mai important este răspunsul cu privire la dotarea eolienelor cu
Daniel Hautmann
Siemens
cutie de viteze. Nu doar că aceste cutii de
transmisie sunt foarte grele, dar ele
rămân şi un călcâi al lui Ahile, provocând
o sumedenie de probleme. Siemens şi
alţi câţiva producători preferă din acest
motiv concepte fără cutii de transmisie
pentru eolienele foarte mari. În ultimii
ani au apărut pe piaţă o serie de concepte
interesante de turbine eoliene, dotate de
obicei cu generatoare magnetice permanente. Acestea permit dimensiuni compacte şi o greutate scăzută. Un generator mai
compact şi eliminarea cutiilor de transmisie modifică întregul concept al eolienelor. Fundaţia şi turnul devin mai uşor
de construit, pentru că trebuie să suporte
greutăţi mai mici. Acest lucru are un
impact considerabil asupra construcţiei
fermelor şi a preţului lor.
Paletele noii generaţii de eoliene vor fi
nişte adevărate minuni ale tehnicii. Până
la 135 de metri lungime, 10 metri adâncime a profilului, 6,5 metri diametru la
baza paletei şi o deviaţie în vânt de până
la 35 de metri, reprezintă nişte valori
colosale. Adăugaţi la toate aceste date şi
greutatea imensă a unei singure palete:
până la 50 de tone. Fără materiale scumpe, din categoria firbei de carbon, aceste
palete nici nu ar putea fi construite, conform cercetătorilor care au participat la
proiectul UpWind. Însă indiferent de
costuri sau condiţii, de materiale şi de
profilul ales, aceste eoliene trebuie să fie
Instalarea
eolienelor marine
necesită folosirea
unor vase de
asamblare masive,
care pot
transporta mai
multe eoliene
deodată. Siemens
oferă tehnologie
de automatizare
pentru ele.
hi!future
Wind Energy
Primul prototip al
noii eoliene
model SWT-6.0
120 de la Siemens: Capacitate
de 6 MW, Rotor
cu diametrul de
120 de metri,
bazat pe inovativa tehnologie
direct drive. Va
impune noi standarde în afacerile
cu energie
eoliană.
inteligente. Paletele inteligente sunt dotate cu senzori wireless, elemente piezo
sau materiale care reţin forma, oferind
un flux continuu de informaţii despre
forţele şi stresul la care sunt supuse paletele, pentru a putea răspunde imediat la
orice valori măsurate.
Flapsurile construite în corpul paletelor,
suprafeţe de control, la fel ca în cazul
avioanelor, pot mişca paletele pentru a
reduce activ vârfurile de încărcare. Chiar
şi instrumente optice de măsurare, aşa
cum este lidar-ul (Light Detection And
Ranging) pot fi instalate pe eoliene pentru a analiza constant vântul cu ajutorul
laserului, pe toată suprafaţa paletelor.
Atunci când palele de vânt se apropie de
eoliană, senzorii pot detecta acest lucru
şi paletele pot fi scoase din vânt la timp.
Cu aceste măsuri paletele pot fi construite
să fie mai uşoare, pentru că marjele de
siguranţă pot fi reduse.
Dar oare este doar un vis? Nu! “Primele
eoliene cu adevărat gigantice ar putea fi
instalate până în 2020”, estimează
Andreas Reuter, director al Fraunhofer
Institute for Wind Energy and System
Technology (IWES) din Bremerhaven.
Modelele mai mici vor deschide drumul
Drumul spre eolienele gigantice trece
rapid pe lângă modelele mai mici. În
ultimii ani, eoliene cu capacitatea de 5 MW
au fost instalate în larg. Numeroşi producători au dobândit astfel experienţă în
ceea ce priveşte această clasă de mărime.
Lecţiile învăţate sunt folosite acum în
următorul stadiu de evoluţie. Recoltarea
economică a vântului în mijlocul mării şi
transformarea sa în electricitate necesită
eoliene speciale ce pot fi instalate în larg –
instalaţii masive dar care sunt de greutate
cât mai mică şi care sunt uşor disponibile.
Primele eoliene din acestă generaţie, în
general cu o capacitate între 6 şi 7 MW,
sunt în prezent în faza de producţie.
Siemens testează în prezent ultimul său
prototip la Danish Høvsøre: Unitatea SWT6.0. Această eoliană cu o capacitate de 6
MW reprezintă un proiect special destinat
amplasării pe mare, prezentând o serie de
inovaţii tehnologice. Casa turbinei dispune de o platformă pentru aterizarea unui
elicopter, iar în interiorul ei există suficient spaţiu pentru reparaţii şi operaţiuni
de întreţinere. De asemenea, trenul de
rulare al eolienei nu are cutie de viteze şi
dispune de un generator magnetic permanent.
Inginerii care au creat acest proiect au
folosit nişte trucuri simple, dar foarte
eficiente. În loc ca rotorul să se rotească în
interiorul statorului, aşa cum se întâmplă
de obicei, în acest caz se mişcă în afara şi
în jurul statorului. Acest lucru reduce
diametrul “rotorului extern” la doar 4,2
metri, o dimensiune relativ mică şi care
face posibilă transportarea sa pe autostrăzile europene.
Noul concept oferă de asemenea şi
greutate
Avantaje: Capul de catarg cântăreşte nu
mai puţin de 350 de tone. “Know-how-ul
tehnic de care dispunem de trei decenii a
fost folosit la dezvoltarea noii eoliene
marine. Înainte, turbinele eoliene de capacitate mai mare erau întotdeauna în
mod disproporţionat mai grele decât cele
mai mici. Eoliana SWT-6.0 distruge această regulă cântărind exact cât o eoliană
convenţională din clasa de 2 – 3 MW”,
susţine Henrik Stiesdal, CTO al Wind
Power Division al Siemens Energy din
Brande, Danemarca.
Însă acum este momentul ca faptele să ia
locul cuvintelor. Şi aşa se va întâmpla: în
lunile următoare Siemens va instala o
serie preliminară de până la 50 SWT-6.0
eoliene în ferme marine din largul coastelor daneze, germane, britanice şi olandeze. Cunoştinţele dobândite din acest
proces vor fi folosite pentru dezvoltarea
noii generaţii de eoliene. Henrik Stiesdsal
încă este de părere că eolienele cu capacitatea de 20 MW ţin de un viitor mai
îndepărtat. “Noi ne aşteptăm ca cele mai
mari eoliene din anul 2020 să aibă o
capacitate de aproximativ 10 MW şi un
diametru al rotorului de 200 de metri”,
susţine el.
i
siemens.com/renewables
www.ewea.org
hi!tech iunie|2012
28 n 29
hi!future
Servicii medicale
Înţelegând cum
funcţionează
organismul
Programe de învăţare sunt dezvoltate constant
pentru a înţelege cum funcţionează organismul
uman în cele mai mici detalii, simplificând procesele de diagnoză şi tratament.
Totul pe ecran
Medico, un sistem computerizat de
asistenţă, va putea în curând să-i ajute
pe medici în procesul de diagnoză şi în
alegerea unei terapii. El face legătura
între cunoaşterea medicală, procesarea imaginilor şi educaţia maşinilor.
Acest lucru le va permite medicilor să
acceseze mai eficient diferite tipuri de
informaţii medicale. În prezent, aceste
informaţii sunt foarte eterogene,
nefiind puse în corelaţie unele cu
altele. Datele folosite provin din proceduri de imagistică medicală, rapoarte şi rezultate de laborator. Programul
identifică anomalii în imagini, cataloghează automat datele obţinute şi
începe să proceseze comparaţii cu alte
imagini din baza sa de date.
Medico este un scenariu de aplicaţie
din cadrul programului german de
cercetare Theseus, în care Siemens
colaborează cu parteneri de la
University Clinic of Erlangen, German
Research Center for Artificial
Intelligence (DFKI), Ludwig Maximilian
University din MÜnchen şi compania
Fraunhofer.
Pictures of the Future, Elisabeth Dokaupil
Organele din toate unghiurile
O scanare care ilustrează locaţia şi funcţia fiecărei celule din organism ar putea
deschide o lume de noi oportunităţi medicale. Spre exemplu, o astfel de scanare
ar permite vizualizarea tuturor celulelor
inimii sau ale prostatei într-o imagine 3D
a respectivului organ, din orice unghi, cu
ajutorul unui joystick. Cercetătorii sunt
din ce în ce mai aproape de a transpune
în practică această idee, cel puţin în anumite zone ale organismului şi la nivelul
voxelilor – sau cu alte cuvinte al pixelilor
3D – care reprezintă fiecare aproximativ
100.000 de celule.
“Suntem aproape să reuşim identificarea
fiecărui voxel individual, rezultat după o
scanare”, explică Dr. Shaohua Kevin
Zhou, director al programului pentru
analiză a imaginilor întregului corp
uman, de la Siemens din Princeton, SUA.
“În cadrul unei căutări semantice, medicii nu trebuie decât să menţioneze cuvintele tumoare hepatică pentru a vedea
imaginile tumorii. Acest sistem va măsura automat dimensiunile tumorii, verificând astfel în timp real felul în care
tumoarea răspunde la tratament”, a mai
adăugat el.
Mulţumită abilităţii lor de a învăţa singure, aceste sisteme pot identifica automat
valvele cardiace, ventriculele, cateterele
Siemens
şi stenturile, punând bazele unor forme
de chirurgie, mai puţin invazive şi cu
riscuri mult mai reduse pentru pacient.
Cu ajutorul algoritmilor capabili să identifice aceleaşi puncte de orientare anatomică din diferite imagini, proceduri
precum înlocuirea valvelor aortice devin
din ce în ce mai precise. “Noua tehnică se
numeşte hibrid bazat pe un model” explică Dr. Răzvan Ionaşec, Siemens. Angiografia tridimensională realizată cu
raze-X poate fi extrem de potrivită pentru
a observa poziţia cateterului, dar nu pentru a vizualiza ţesutul în care acesta a fost
introdus. Însă acest lucru poate fi reuşit
cu ajutorul ultrasunetelor. Astfel, o tehnologie de identificare şi urmărire bazată
pe învăţare a fost dezvoltată în scopul
optimizării analizei imaginilor oferite de
angiografii şi scanările intravasculare cu
ultrasunete (IVUS). Astfel de instrumente
sunt deseori folosite pentru a determina
nivelul de depuneri de placă din arterele
coronare – cu alte cuvinte depozite care
blochează circulaţia sângelui prin arterele inimii.
Procesul de educaţie a maşinilor este
folosit de asemenea şi pentru pregătirea
sistemelor de computer tomograf în sensul identificării ţesuturilor calcifiate în
imaginile inimii. Un program special va
contribui la cuantificarea nivelului depu-
Dr. Shaohua Kevin
Zhou, director al
programului pentru
analiza imaginilor
complete ale
organismului de la
Siemens, în
Princeton, SUA.
nerilor de calciu în valvele inimii şi în
aortă. Oamenii de ştiinţă speră că aceste
maşini capabile să înveţe vor fi capabile
şi să identifice diferenţele dintre depunerile normale de placă şi cele de placă
instabilă, care se pot desprinde, provocând infarctul.
Cercetătorii se concentrează tot timpul
asupra întregii inimi. Sub titlul Inima
Semantică, maşinile capabile să înveţe
vor fi folosite pentru a identifica automat
toate cele patru valve. Această informaţie
va fi apoi integrată în modele ale camerelor inimii, pentru a obţine în cele din
urmă un model complet al inimii. Pe
acest model complet medicii vor putea
simula şi analiza efectele diferitelor tipuri de intervenţii asupra dinamicii
sistemului cardiac al pacientului.
Mai multe detalii despre valvele inimii
Valva mitrală, cea care reglează fluxul de
sânge dintre atriumul stâng şi ventriculul
drept, trebuie modelată cu un grad ridicat de detaliu. Valva mitrală este mult
mai complexă decât valva aortică şi este
susţinută de o reţea de tendoane. În
timpul suprasolicitării, sau din cauza
unor maladii, aceste tendoane se pot
rupe, ducând la desprinderea supapelor
mitrale, iar consecinţele pot fi mortale.
Ca tratament, o supapă mitrală desprinsă
poate fi ataşată de cealaltă supapă mitrală
sănătoasă printr-o procedură de cateterism. “Deocamdată, însă, ne putem orienta doar cu ajutorul imaginilor fluoroscopice şi trebuie să prindem un mic
clips de cele două supape care se mişcă,
cu ajutorul unui cateter”, explică Ionasec.
Din acest motiv echipa sa lucrează la o
abordare care combină imaginile cu
rezoluţie submilimetrică, obţinute preoperator prin ultrasunete, cu imaginile
obţinute în timpul operaţiei cu ajutorul
razelor-X. Şi în acest caz, algoritmul
folosit este antrenat pe mii de imagini ale
pacienţilor, pentru a recunoaşte şi cele
mai fine detalii.
De asemenea, se lucrează şi la un scaner
digital de diagnoză patologică. Acest
instrument va trebui să analizeze cu
acurateţe şi eficient din punct de vedere
al costurilor, mii de imagini pe secundă,
fiecare dintre imagini reprezentând o
secţiune de grosimea unei coli de hârtie a
unui ţesut suspectat de îmbolnăvire.
“În cadrul căutării
semantice, medicii
vor trebui doar să
menţioneze o tumoare hepatică pentru a vedea imagini
ale tumorii.”
Rezultatele vor fi apoi comparate cu cele
obţinute cu ajutorul altor forme de examinare a pacientului. Încă de acum,
specialiştii Siemens în analiza imaginilor
biomedicale de la Princeton lucrează la
prezicerea stadiilor de cancer, din mostre
prelevate în timpul biopsiilor de prostată.
Deocamdată, sistemele de învăţare au
descoperit că felul în care sunt aranjate
celulele canceroase şi numărul lor sunt
suficiente pentru a identifica stadiul bolii. Multe alte rezultate sunt încă aşteptate în acest domeniu al maşinilor
medicale inteligente.
i
siemens.com/healthcare
siemens.de/pof
hi!tech iunie|2012
30 n 31
Cum poate fi folositor
dioxidul de carbon
Instalaţie pilot pentru
separarea dioxidului de
carbon în termocentrale la
termocentrala Staudinger,
din apropiere de Hanau,
Germania.
Dioxidul de carbon nu trebuie să fie neapărat un gaz poluant. Acest gaz este potri‑
vit pentru a hrăni alge – singurele organisme din care poate fi obţinut combustibil
şi care nu au nevoie de pământ agricol.
Separarea şi folosirea dioxidului de
carbon
În pofida folosirii din ce în ce mai mult a
resurselor energetice regenerabile, mai
sunt încă veşti proaste: creşterea la nivel
global a concentraţiei de dioxid de carbon
din atmosferă nu poate fi stopată. Lupta
pentru reducerea emisiilor de CO2 trebuie să continue. Însă procedeul de separare a dioxidului de carbon oferă o
perspectivă interesantă, în special pentru
zonele în care emisiile de CO2 sunt inevitabile pe termen mediu. Un exemplu
este cel al folosirii cărbunilor: arderea
cărbunilor pentru a obţine energie produce un nivel ridicat de emisii de CO2, în
comparaţie cu arderea petrolului sau a
gazelor naturale. Însă: cărbunele este
ieftin; zăcămintele de cărbune sunt de
asemenea distribuite oarecum uniform
la nivelul planetei, sunt frecvente şi
sigure pentru cel puţin încă 150 de ani.
Procedeul de separare a dioxidului de
carbon oferă o rezolvare acestei dileme.
Printr-o tehnică de capturare a carbonului
post-combustie, brevetată de Siemens,
emisiile de CO2 ale unei termocentrale
Eugen Juen
pot fi reduse cu peste 90%. Acest proces
elimină dioxidul de carbon din gazele de
ardere ale centralelor electrice care funcţionează cu combustibili fosili. Aminoacizii sunt folosiţi ca solvenţi pentru CO2.
Proiectul pilot a fost testat la termocentrala E.ON Staudinger din Germania,
în 2009 şi a obţinut rezultate excelente.
Gradul ridicat de stabilitate a solvenţilor
şi pierderile foarte mici de agenţi solvenţi
au avut un impact pozitiv asupra costurilor de operare ale sistemului de separare a dioxidului de carbon.
Având în vedere faptul că soluţia de sare
şi aminoacizi nu este volatilă, nu există
practic emisii de agenţi solvenţi. Spre
deosebire de celelalte procedee încercate
anterior, acest proces nu necesită o
curăţare costisitoare a gazelor de ardere
după separarea de CO2. Pe lângă dioxidul
de carbon, agentul solvent îndepărtează
şi alţi agenţi poluanţi din gazele de
ardere. O a doua instalaţie pilot, care va
folosi acest sistem, este în prezent în curs
de amenajare la termocentrala Tampa
Electric şi va deveni operaţională anul
viitor. Scopul este de a îmbunătăţi efici-
Siemens, Patrick Pleul/dpa/picturedesk.com
enţa procesului şi de a coborî şi mai mult
preţurile. Un avantaj adiţional al acestei
tehnologii: poate fi integrată în termocentralele nou construite, dar şi în cele vechi.
Întrebarea care rămâne: ce putem face cu
dioxidul de carbon obţinut în acest mod?
Refolosirea dioxidului de carbon ca materie primă este mult mai rentabilă decât
stocarea sa. Aici putem reveni la mama
natură, pentru un exemplu în ceea ce
priveşte fotosinteza.
Să luăm exemplu de la plante
Plantele folosesc energia solară pentru a
transforma dioxidul de carbon şi apa din
mediul lor în hidrocarburi şi oxigen.
Hidrocarburile le oferă plantelor energia
vitală de care au nevoie pentru a se dezvolta. Combustibilii, aşa cum îi cunoaştem noi, sunt compuşi ai hidrocarburilor.
Din acest motiv putem obţine combustibili din biomasă: biodiesel şi etanol.
Combustia acestor substanţe va elibera
apoi doar dioxidul de carbon care a fost
capturat de natură. Însă biocombustibilii
obişnuiţi sunt controversaţi, pentru că
producerea lor reduce aria de teren agri-
hi!future
Dioxidul de carbon
col pe care-l folosim pentru plantele alimentare. Algele, pe de altă parte, se pot
dovedi a fi centralele energetice perfecte.
Algele sunt surse ideale de materie primă
pentru producţia de biomasă, biogaz şi
biodiesel. Pentru că întregul organism al
algelor se implică în procesul de fotosinteză, spre deosebite de plantele terestre,
acestea sunt de 5 până la 10 ori mai eficiente în procesul de transformare a
energiei solare în biomasă. Ele nu au nevoie decât de soare, apă sărată, nutrienţi
şi dioxid de carbon pentru a se dezvolta.
Facilităţi care să ofere aceste elemente
pot fi construite practic oriunde.
Compania energetică germană RWE a
construit o unitate pilot la Niederaussem,
care produce până la 6 tone de alge pe an,
consumând 12 tone de dioxid de carbon.
Publicaţia germană Der Spiegel anunţă la
rândul său că oamenii de ştiinţă încearcă
să obţină alge care nu mai trebuie recoltate; algele produc direct combustibilul
de care este nevoie. Gregor Waldstein a
fost primul care a încercat să producă
biocombustibil în cadrul companiei sale
austro-germane Solarfuel. De fapt, tehnologia dezvoltată de el în colaborare cu
celebrele institute Fraunhofer IWES şi
Centrul pentru Energie Solară şi Cercetare a Hidrogenului din Stuttgart poate
face mult mai mult.
Producerea sintetică de gaze naturale
Simplu spus, Solarfuel foloseşte electricitate din surse regenerabile pentru a
produce metan, un gaz natural obţinut
sintetic, ce poate fi folosit direct în alimentarea automobilelor ca un combustibil
neutru în raport cu mediul, dar poate fi
introdus şi în reţelele de gaze naturale
sau depozitat în rezervoarele din acest
combustibil. Metanul poate fi menţinut
vreme îndelungată în astfel de rezervoare, în cazul excesului de energie solară
sau eoliană. Energia regenerabilă trebuie
Gaze de ardere curățate, cu
scurgeri /scăpări de solvent
aproape nule
să fie folosită pentru a separa molecula
de apă în hidrogen şi oxigen, în cadrul
procesului de electroliză. Hidrogenul
este apoi transformat în metan, CH4,
prin reacţia cu dioxidul de carbon.
Profactor face un pas înainte prin proiectul său Reg-Store. Microorganismele
dintr-un lichid de electroliză, sub un
voltaj electric, ar trebui să transforme
dioxidul de carbon în etanol sau metan,
direct prin procesul de producere a
hidrogenului. Simbioza dintre electrochimie şi biologie deschide calea spre producerea unor instalaţii capabile atât să
consume dioxidul de carbon, cât şi să
stocheze energie.
i
siemens.com/energy
www.solar-fuel.net
www.profactor.at
Condensator
superior
Soluţii de compresie a
CO2 de la Siemens
Cameră de răcire a
solventului sărăcit
Solvent sărăcit
Flux de CO2 cu foarte
puţine impurităţi
Instalaţia pentru înmulţirea
algelor în cadrul unui proiect de cercetare Vattenfall.
Nivelul consumului de CO2
al microalgelor este testat.
Camera de
răcire pentru
gazul de
ardere
Absorbant pentru
extragerea CO2 din
gazele de ardere
Sistem de
regenerare a
solventului
Descompunerea
lentă a solventului
Descompunerea
lentă a
solventului
Cameră pentru schimbul
de căldură al solventului
sărăcit/îmbogăţit
Reboiler cu consum
redus
de energie
Procesul de capturare post-combustie
a dioxidului de carbon de la Siemens
pentru centralele
energetice cu ciclu
combinat, precum şi
pentru centralele
energetice cu aburi.
Solvent îmbogăţit
Suflantă pentru gazele
de ardere
Aburi cu presiune
scăzuta de la
centrala electrică
Gaz de ardere de la centrala
de desulfurizare
hi!tech iunie|2012
32 n 33
hi!future
Cabinetul de război împotriva carbonului
Reducere drastică
a dioxidului de carbon
Jigar Shah, CEO al Institutului american Carbon War Room, este convins că
putem elimina jumătate din totalul emisiilor de CO2. Organizaţia finanţată de
miliardarul britanic Sir Richard Branson luptă pentru reducerea drastică a
emisiilor poluante de CO2 pe întreaga planetă.
Organizaţia dumneavoastră se numeşte
Carbon War Room. Care este legătura
dintre încălzirea globală şi război?
Este la fel de periculoasă precum cele
două războaie mondiale la un loc. Mai
mulţi oameni mor în prezent din cauza
catastrofelor naturale decât din cauza
războaielor. Prin contrast cu conflictele
militare însă, noi ne concentrăm, în cabinetul de război împotriva carbonului,
asupra abordărilor pozitive şi constructive de a rezolva această problemă. Am
calculat că putem scădea cu 50% volumul
emisiilor globale de CO2, folosind tehnologii existente şi într-un mod eficient din
punct de vedere al costurilor.
De ce nu se reduc emisiile de CO2?
În prezent încercăm să răspundem la
această întrebare, pentru a putea identifica şi apoi elimina cauzele. Analizăm 25
de industrii – de la sectorul industrial
energetic la cel forestier - şi căutăm
oportunităţi de a reduce emisiile de CO2.
Noi încercăm să gândim la scară mare şi
dăm curs doar proiectelor care au potenţialul de a elimina cel puţin o gigatonă
de emisii de CO2.
Este economia de piaţă sortită eşecului în
ceea ce priveşte emisiile de CO2?
Exact aşa văd eu problema. Poţi crede că piaţa va selecta mereu varianta cea mai eficientă din punct de vedere al costurilor. Din
nefericire, acest lucru nu este adevărat. Cu
toţii iubim costurile mici de început. Pentru
multe proiecte verzi însă, este necesar ca
mai întâi să scoţi din buzunar o sumă foarte
mare de bani. Economiile apar abia mai
târziu – acest proces este contraintuitiv.
Criza economică a făcut ca multe eforturi
financiare să fie foarte dificil de realizat.
Drept rezultat, afaceri foarte interesante
sunt abandonate frecvent. Din acest motiv
studiem ce oportunităţi de acţiune avem în
acest context. Cabinetul de război împotriva
carbonului doreşte să fie un Do Tank, nu un
Think Tank. Elementul pivotal al activităţii
noastre constă în finanţarea creativă a
proiectelor mari de mediu.
Cum v-aţi propus să faceţi tehnologia
verde profitabilă pentru a fi folosită?
Să luăm spre exemplu compania aeriană
UPS. Compania care se ocupă de logistică
ştie că poate zbura mai eficient pe pilotul
automat. Însă ar fi nevoie de investiţii
enorme pentru a instala această tehnologie în fiecare avion. Pentru ca să se plătească singură rata împrumutului, conform unor calcule tipice pentru investitori,
investiţia ar trebui să conducă direct la o
economisire de cel puţin 15% din totalul
ei. Însă economia făcută este de fapt mai
mică. Partea de finanţare ar necesita apoi
o operaţiune financiară în afara bilanţului
contabil. Costurile împrumutului şi plata
ratelor sunt apoi acoperite, de-a lungul
mai multor ani, din combustibilul economisit în miile de zboruri realizate pe pilot
automat. În aceste cazuri, noi putem
contribui cu expertiza noastră.
Ce a reuşit deja să facă organizaţia Carbon
War Room?
Primul nostru succes major a fost în domeniul transportului naval, care este răspunzător de 3% din totalul emisiilor globale de CO2. Încă din anii 70 – 80 au fost
dezvoltate tehnologii care pot reduce nivelul emisiilor navale de CO2 cu 30%, însă
armatorii au refuzat să introducă aceste
tehnologii. Ei puteau să treacă cu uşurinţă
70% din costurile combustibilului pe seama clienţilor, care nu aveau oportunitatea
“Noi am introdus un sistem de evaluare a
eficienţei la vase. Clienţii, cei care plătesc
de fapt facturile de energie, pot acum
alege în cunoştinţă de cauză.”
Nele Husmann
Siemens
Jigar Shah, Carbon War Room:
“Elementul principal al activităţii
noastre este finanţarea creativă a
proiectelor”.
de a alege între vase eficiente şi mai puţin
eficiente. Ţinând cont de cele aproximativ
60.000 de vase din lume, o reducere de
30% este foarte semnificativă. Din acest
motiv am introdus un sistem de evaluare
a eficienţei pentru vase, făcând ca totul să
fie mai transparent pentru clienţi. Această
transparenţă va duce la orientarea preferinţelor clienţilor spre vasele mai
eficiente. Economia de piaţă a eşuat în
acest caz – a fost nevoie de o organizaţie
precum Carbon War Room pentru a pune
lucrurile în mişcare.
La ce proiecte lucraţi în prezent?
În prezent suntem preocupaţi intensiv de
eficienţa energetică a clădirilor de birouri. Şi în acest domeniu există deja nişte
tehnologii fantastice. Însă, după declanşarea crizei financiare, valoarea proprietăţilor imobiliare s-a prăbuşit, ceea ce
face ca procesul de obţinere de finanţări
să fie mai dificil, chiar dacă măsurile de
modernizare ar aduce beneficii financia-
re pe termen lung. Finanţări Pay-as-yougo, care pot fi înregistrate în afara bilanţului contabil, există pentru astfel de
cazuri. Totalul investiţiei se ridică la nivelul de un miliard de dolari americani.
Împrumuturile sunt plătite din economia
de energie realizată. Acesta este elementul central al filosofiei noastre. Orice
abordare privind reducerea emisiilor de
dioxid de carbon trebuie să fie profitabilă din punct de vedere financiar. În
caz contrar, schimbările uriaşe pe care
dorim să le aducem nu vor avea nicio
şansă de reuşită.
Ce se află în spatele programului vostru
pentru oraşe neutre, din punct de vedere
al emisiilor de CO2?
Am dezvoltat conceptul “Green Capital
Global Challenge” în urma discuţiilor pe
care le-am purtat cu primarul din
Vancouver, Gregor Robertson. Vancouver
a găzduit Jocurile Olimpide de Iarnă în
februarie 2010 şi a reuşit în premieră
internaţională să organizeze nişte JO
neutre din punct de vedere al emisiilor
de CO2, mulţumită hidroenergiei şi standardelor verzi aplicate clădirilor. Acum
noi ne propunem să încurajăm oraşele
să se implice în competiţia de a deveni
primul oraş cu adevărat verde din lume.
Ce trebuie să facă oraşele pentru a deveni
verzi?
Trebuie să se concentreze asupra eficienţei energetice a clădirilor comerciale. Noi
venim cu băncile locale, KfW (Reconstruction Credit Institute), precum şi cu
fondurile de pensii. Oraşele care participă până în acest moment sunt
Vancouver, Toronto, Copenhaga, Londra,
Birmingham, New York, Washington şi
Chicago. Încă suntem în căutarea unor
oraşe interesate în Germania.
i
www.carbonwarroom.com
hi!tech iunie|2012
34 n 35
Noul autobuz electric:
nepoluant şi silenţios,
cu costuri mici de
operare.
Autobuzul cu zero emisii
Autobuzele electrice dintr-o nouă generaţie reuşesc să impresioneze
printr-o autonomie satisfăcătoare, prin costuri mici de operare, dar şi prin
păstrarea calităţii aerului în mediul urban.
Autobuzul electric fără compromisuri
Noua generaţie de autobuze ce urmează
să fie folosită pe trasee din centrul Vienei
de către compania Wiener Linien este
silenţioasă şi nu emite absolut deloc gaze
poluante. Siemens a dezvoltat autobuze
cu emisii zero pentru trasee, pe străzile
înguste din centrul istoric al Vienei.
“Tehnologia de fabricare a bateriilor a
devenit abia acum suficient de matură
pentru a permite o autonomie de drum
suficient de mare, fără a necesita reîncărcarea”, explică Franz Proksch, de la
Siemens. Între două încărcări, un autobuz
poate străbate o distanţă de 120 – 150 de
kilometri. Însă la Viena ar putea fi introdus un model care să beneficieze de o
staţie de reîncărcare intermediară, pornind de la linia catenară a tramvaiului,
care va putea fi folosit fără întrerupere.
Elisabeth Dokaupil, Ursula Grablechner
“În acest fel ar putea fi obţinută o reducere semnificativă a dimensiunilor bateriei, ceea ce duce la o reducere a greutăţii
autobuzului şi oferă şi reduceri ale costurilor, precum şi o perioadă de viaţă crescută pentru baterii”, mai susţine Proksch.
Chiar dacă, în prezent, costurile de achiziţionare ale autobuzelor electrice sunt de
aproape două ori mai mari decât cele ale
autobuzelor diesel, “investiţiile sunt profitabile pentru că se înregistrează costuri
de operare cu peste 28% mai reduse decât
în cazul autobuzelor convenţionale”, subliniază Proksch.
Compararea eficienţei celor două modele
de propulsie este de-a dreptul impresionantă. Motorul diesel foloseşte un modest procent de 25% din energia cu care
este alimentat, în timp ce motorul electric
foloseşte nu mai puţin de 90%. În plus,
Siemens
motorul electric recuperează până la 50%
din energia de tracţiune folosită. Noile
autobuze electrice sunt caracterizate de o
tehnologie inovativă de alimentare, iar
timpul de încărcare al bateriilor lithiumferrite este de 10 – 15 minute pe oră.
Manevrabilitatea ridicată reprezintă un
alt avantaj al noii generaţii de autobuze
electrice. Persoanele în vârstă sau cele cu
un nivel scăzut de mobilitate vor aprecia
de asemenea funcţia de coborâre a gărzii
la sol a acestor autobuze. În mod firesc,
autobuzele electrice nu emit dioxid de
carbon şi nu fac niciun zgomot iritant.
Toate aceste calităţi impun autobuzul
electric drept ideal pentru folosirea în
mediul urban.
i
siemens.com/mobility
www.wienerlinien.at
hi!life
Informaţii
Monitorizare
controlată prin
gesturi
Noul şi flexibilul
OLED oferă 32
de lumeni de
lumină pe watt
de energie
electrică.
OLED-urile pe val
Cercetătorii de la Osram au obţinut un
OLED flexibil şi cu lumină albă, care reuşeşte să fie mai eficient decât o lampă cu
halogen, deşi măsoară doar 11/3 centimetri. Acest grad ridicat de eficienţă a
fost obţinut în parte printr-un design
special al contactelor electrice.
O provocare, în ceea ce priveşte obţinerea
unor OLED-uri flexibile este protejarea
Uleiul de jatropha, obţinut din culturi
sustenabile, este combustibilul ideal în locul
lemnului, în bucătărie.
stratului luminiscent sensibil de influenţa oxigenului şi a umezelii. În locul
unei incinte din sticlă, un OLED flexibil
este sigilat printr-un proces special. O
peliculă de oţel, de grosimea unei foi de
hârtie şi cu o mare flexibilitate, înlocuieşte sticla de pe partea din spate.
i
În timpul unei operaţii, chirurgii vor
putea să caute imagini relevante
printre radiografiile pacientului, cu
simple gesturi ale unei mâini. La baza
acestui sistem se află terhnologia
Kinect folosită la consolele de jocuri
Xbox. O adaptare realizată de Siemens
a tehnologiei Kinect le va permite chirurgilor să treacă cu rapiditate de la o
imagine la alta, să facă zoom asupra
detaliilor interesante pentru operaţie
sau să rotească în diferite unghiuri
imagini tridimensionale, cu ajutorul
unor simple gesturi făcute cu mâna sau
cu braţul.
n siemens.com/innovation
www.osram.com
Folosirea uleiului
în locul lemnului,
în bucătărie
Apă potabilă din
apă poluată
Aproximativ 50 de milioane de oameni
gătesc în Indonezia la foc de lemne. Acest
lucru duce la dispariţia rapidă a pădurilor
din arhipelag. Fermierii indonezieni testează în prezent o maşină de gătit creată
de BSH, care funcţionează cu ulei de
jatropha. Această plantă este cultivată
chiar de ei în cadrul unui nou model de
agricultură sustenabilă care reuşeşte să
protejeze şi suprafeţele împădurite ale
Indoneziei. Acest lucru le uşurează viaţa
fermierilor şi reduce impactul antropic
asupra pădurilor. Acest proiect este promovat de producătorul de ulei vegetal
Waterland, BSH şi de Autoritatea Naţională indoneziană pentru Păduri.
În întreaga lume trăiesc
aproximativ 900 de milioane de oameni fără
acces la surse de apă
potabilă. Cu ajutorul
sistemelor Skyhydrants
de la Siemens, oricine
poate transforma apa
poluată în apă potabilă cu
un grad ridicat de puritate, în orice parte a
lumii. Sistemul Skyhydrant nu are
nevoie de electricitate şi nici de
catalizatori chimici pentru a funcţiona.
Acest sistem este uşor de operat şi costă doar 3.500 de dolari, în timp ce produce 10.000 de litri de apă pură pe zi.
i
www.bshg.com
siemens.com/pof
n siemens.com/water
hi!tech iunie|2012
36 n 37
Pictures of the Future, Elisabeth Dokaupil
Christina Lehner
hi!life
Sisteme de învăţare
Managementul
complexităţii
Maşinile care învaţă pot procesa volume uriaşe de informaţii, pot identifica modele
şi elemente comune în volumul de date, îşi dezvoltă propria cunoaştere şi oferă
prognoze impresionant de exacte. Aceste maşini ne vor schimba viaţa de zi cu zi.
Pe drumul spre inteligenţă
Învăţarea din experienţă reprezintă o calitate umană extrem de importantă. Acum
am reuşit să înzestrăm şi maşinile cu
această calitate prin intermediul programelor de calculator, iar rezultatele sunt
de-a dreptul uluitoare. Maşinile au devenit sisteme de învăţare capabile să-şi
amintească, să-şi dezvolte independent
calităţile, să controleze alte maşini şi
dispozitive, să formuleze predicţii sau
prognoze şi multe altele.
“Învăţarea este poarta spre inteligenţă”,
susţine Tomaso Poggio, profesor de ştiinţe
cognitive la Artificial Intelligence Laboratory din cadrul Massachusetts Institute of
Technology (MIT). Complexitatea şi nivelul
de specializare din societatea noastră
cresc în mod constant. Maşinile care învaţă
reprezintă nişte soluţii excelente pentru
procesarea tuturor datelor adunate şi pentru identificarea soluţiilor optime pentru
fiecare caz în parte. Din acest motiv, ele reprezintă singura soluţie pentru stăpânirea
unor procese de înaltă complexitate.
Spre deosebire de procesul de învăţare la
oameni, ce oferă mai puţine informaţii
folositoare pe măsură ce volumul datelor
introduse este mai mare, sistemele artificiale îşi dezvăluie potenţialul extraordinar de abia de la un nivel crescut de
complexitate. Aceste sisteme au oferit deja
rezultate uimitoare în experimente în care
au fost identificate posibile relaţii dintre
diferitele părţi ale genomului uman – o
problemă imposibil de rezolvat pentru
creierul uman. “Odată ce am dispus de
software antrenat special în acest domeniu, rezultatele au devenit din ce în ce mai
exacte pe măsură ce volumul de date
creştea”, explică Dr. Bernhard Schölkopf,
director al Max Planck Institute for Intelligent Systems din Tübingen şi Stuttgart.
Sistemele de învăţare sunt în special extrem de eficiente în ceea ce priveşte
formularea de predicţii sau prognoze.
Identificarea celui mai probabil viitor ţine
de identificarea paternurilor. Şi oamenii
pot face acest lucru, însă eşuează atunci
când este vorba despre modele multistratificate. Tehnicile de predicţie dezvoltate
în prezent de la Siemens reuşesc să ofere
descrieri cu un nivel ridicat de exactitate
ale viitorului.
De la operaţiile de întreţinere la preţul
acţiunilor pe bursă
Acestui program de calculator nu-i pasă
dacă informaţiile cu care este aprovizionat
ţin de performanţa, de comportamentul
sau de nevoile de întreţinere ale unui
sistem – de la turbine la parcurile de
eoliene – sau de tendinţele economice, de
la cererea de noi produse, la preţul acţiunilor. Predicţiile formulate de sistemul de
învăţare Software Environment for Neural
Networks (SENN), un sistem de modelare
multidimensional şi nonliniar, oferă deja
hi!tech iunie|2012
38 n 39
suport companiei Siemens în ceea ce priveşte achiziţiile de electricitate în
Germania, dar şi în ceea ce priveşte achiziţiile de cupru de pe pieţele internaţionale.
Dr. Hans Georg Zimmermann, un om de
ştiinţă de la Siemens care a contribuit la
formularea principiilor matematice după
care funcţionează peste 60 de sisteme
industriale de predicţie, se bazează pe
exemplul reţelelor neuronale. “Aceste sisteme se iau la întrecere cu aplicaţiile reale,
indiferent de cât de multidimensională
sau neliniară poate fi o problemă fundamentală. În plus, ele reprezintă un cadru
elegant pentru modelarea unor structuri
temporare”, mai explică el. Într-un studiu
recent privind estimarea cererii pentru 16
modele diferite de produse de acelaşi tip,
echipa lui Zimmermann a folosit modelul
de predicţie SENN prin comparaţie cu un
model liniar de predicţie. Evaluările realizate cu ajutorul SENN au fost în mod
seminificativ mai exacte decât cele realizate de modelul liniar. “Astfel de estimări
ale cererii pot contribui în mod esenţial la
optimizarea lanţului logistic de aprovizionare şi la reducerea costurilor”, a mai
subliniat Zimmermann.
Estimarea randamentului parcurilor eoliene este de asemenea din ce în ce mai
importantă, în contextul diversificării şi
creşterii volumului de energie electrică
obţinută din surse regenerabile. Furnizorii
de energie trebuie să poată evalua corect
volumul de energie furnizat. Echipa lui
Zimmermann a dezvoltat o reţea neurală
în acest scop, pornind de la parametrii
cheie ai obţinerii de energie electrică din
energie eoliană. Senzorii adună date cu
privire la viteza vântului, turbulenţe,
temperatură şi presiune.
În diferite stadii, acest software identifică
relaţiile dintre variabilele de input şi
output-ul unui parc eolian şi apoi reglează
Pictures of the Future, Elisabeth Dokaupil
o serie de parametri, aşa cum ar fi unghiul
de atac al paletelor turbinei, pentru a
optimiza randamentul energetic. Datorită
faptului că acest sistem câştigă din ce în ce
mai multă experienţă pe măsură ce operează, în timp, el ajunge să îmbunătăţească
substanţial randamentul sistemului monitorizat. Modele similare sunt dezvoltate în
prezent pentru sistemele fotovoltaice.
Abordarea tipică pentru măsurarea incertitudinii într-un sistem dinamic este de a
alcătui o evaluare de risc plecând de la
diferenţa dintre predicţiile oferite de
sistem şi ceea ce se întâmplă în realitate.
Zimmermann şi echipa sa propun o
abordare alternativă. Incertitudinea unei
predicţii este cuantificată prin analiza distribuţiei gradului de posibilitate al diferitelor scenarii. În locul unei singure evoluţii
viitoare, acest model oferă o serie de
scenarii ce pot fi analizate.
Sprijinind oraşele să facă investiţii
Tehnicile moderne de estimare sau predicţie oferă o sumedenie de alte aplicaţii.
Ele pot contribui la luarea unor decizii
complexe. Un exemplu ar fi deciziile de
investiţii ale oraşelor sau regiunilor în elemente de infrastructură – drumuri, aeroporturi, aprovizionarea cu apă şi energie
electrică. Siemens foloseşte acest potenţial
pentru a determina avantajele pe termen
lung ale unor noi locaţii, înainte de a
construi noi fabrici. În viitor probabil că
vom putea descărca de pe internet aplicaţii
care vor monitoriza funcţiile şi modul în
care funcţionează casele noastre, maşinile,
dar şi lanţurile de distribuţie ale companiilor, şi vom reuşi să ne optimizăm viaţa,
de la nutriţie şi fitness, până la luarea celor
mai bune decizii financiare.
Aceste tehnologii rafinate de estimare şi
predicţie reprezintă însă doar o parte a posibilităţilor care se deschid prin procesul
Christina Lehner
de învăţare al maşinilor. Roboţi inteligenţi
pot prelua sarcini complexe de întreţinere
şi monitorizare a diferitelor echipamente.
Mici maşini zburătoare, asemănătoare elicopterelor dar denumite quadcoptere, pot
fi folosite pentru o varietate foarte mare
de sarcini. Cu ajutorul laserelor ele pot
scana pereţi, geamuri şi în general orice
fel de structuri greu accesibile, sortând
apoi datele culese în funcţie de culoare,
contrast sau formă. Ele pot zbura pe rute
predefinite, identificând şi evitând obstacole şi desenându-şi o reprezentare topografică 3D fidelă a mediului în care
operează.
Quadcopterele au fost dezvoltate în cadrul
proiectului “Fly & Inspect” de o echipă
condusă de Yakup Genc de la Universitatea
Princeton şi de Nicholas Roy de la MIT.
Noile maşinării zburătoare vor fi folosite
pentru a crea imagini digitale 3D ale unor
interioare complexe, aşa cum ar fi zonele
de depozitare a bagajelor în aeroporturi,
fabrici sau instalaţii industriale. Informaţiile obţinute de la quadcoptere vor putea
fi folosite pentru operaţiuni de întreţinere,
de extindere şi de inspecţie a acestor incinte greu accesibile.
Micuţele elicoptere pot fi folosite şi pentru
a identifica şi a localiza cu precizie defectele apărute după exploatare în cazul
turbinelor eoliene sau al stâlpilor de înaltă
tensiune. Aceste dispozitive au fost deja
folosite pentru a inspecta mari complexe
industriale, unde au creat hărţi digitale
detaliate ale acestora, hărţi folosite pentru
acţiuni de modernizare.
Provocarea vederii
După aproape 50 de ani, vederea maşinilor
rămâne una dintre cele mai mari provocări
pentru inteligenţa artificială. Însă, pas cu
pas, grupuri de cercetare, aşa cum este cel
de la Siemens, fac progrese pe calea învă-
hi!life
Learning Systems
ţării maşinilor cum să vadă. În prezent se
lucrează la sisteme care să recunoască
nişte modele complexe, aşa cum ar fi anumite instalaţii tehnologice, fabrici, clădiri,
străzi şi alte elemente de infrastructură,
din fotografiile realizate din satelit. De
asemenea, sunt dezvoltate sisteme de recunoaştere a obiectelor suspecte din bagaje şi containere de pe aeroporturi, dar şi
sisteme care vor putea interpreta luminile
unui semafor sau vor putea să ofere numărul exact al persoanelor aflate într-o
anumită locaţie.
Şi în aceste cazuri cuvântul magic este
“învăţare”. Specialiştii IT alimentează aceste programe cu sute de mii de imagini ale
obiectelor, din diferite unghiuri, iar algoritmi inteligenţi învaţă să identifice fiecare
trăsătură a acestor obiecte. Această tehnologie este utilă şi pentru recunoaşterea
plăcuţelor de înmatriculare ale maşinilor
şi perceperea taxelor de drum, precum şi
pentru recunoaşterea în trafic a transporturilor speciale cu grad ridicat de risc.
Sistemele învaţă normalitatea
Tehnologia de vedere şi recunoaştere a
mai făcut un pas înainte. Proiectul Outlier
îşi propune să determine ceea ce este normal dintr-o imagine. În acest caz, programul de analiză învaţă în timp ce operează.
El observă timp îndelungat o anumită secţiune a imaginii înregistrate, aşa cum ar fi
o intersecţie sau o staţie de metrou aglomerată, şi determină apoi ceea ce este normal din punct de vedere statistic, pornind
de la observaţii.
Sistemele de învăţare progresează şi în
domeniul maşinilor-unelte, aşa cum sunt
forezele de mare putere sau strungurile.
Un nou program face posibilă optimizarea
continuă a performanţei maşinilor-unelte
pornind de la interpretarea unor date
preluate de senzori, aşa cum sunt cei de
vibraţii, viteză de rotaţie, temperatură sau
cuplu de forţă. Aceste maşini-unelte nu
mai trebuie să fie scoase din producţie
pentru a fi testate. Noul program are şi
rolul de a adapta parametrii atunci când
sunt modificate comenzile de operare. În
domeniul serviciilor, maşinile care învaţă
vor duce la apariţia unor schimbări revoluţionare. În loc să aşteptăm ca nişte dispozitive scumpe să se defecteze pentru a le
repara, un nou software poate identifica
din timp primele semne de defecţiune şi
va formula predicţii cu privire la perioada
de timp în care respectivul dispozitiv va
deveni inoperabil, permiţând remedierea
acestor probleme din timp, cu costuri
mult mai reduse şi fără afectarea gravă a
productivităţii.
În viitor am putea să
descărcăm de pe internet aplicaţii de
optimizare a funcţiilor îndeplinite de
locuinţele și automobilele noastre, de
optimizare a companiilor sau a lanţului
de aprovizionare
pentru acestea.
Încă nerezolvat: Ce se întâmplă?
În general maşinile care învaţă pot aduce
progrese în orice domeniu tehnologic:
medicină, energie, automatizare, aplicaţii
de securitate sau de estimare a evoluţiilor
pe piaţa bursieră. Există însă şi nişte probleme fundamentale care nu pot fi rezolvate, cel puţin deocamdată, aşa cum ar fi
interpretarea a ceea ce se întâmplă cu oamenii dintr-o fotografie de la o petrecere.
“Cred că aceasta va fi una dintre cele mai
mari provocări intelectuale pentru maşini”, susţine Poggio. “Există sisteme, aşa
cum este Watson de la IBM, care găsesc
răspunsuri la probleme complexe. Există
sisteme care pot număra oamenii sau
automobilele dintr-o imagine. Dar să înţeleagă ce se întâmplă în acea imagine? Probabil că va mai fi nevoie de încă 20 de ani de
încercări până sistemele artificiale vor fi
capabile şi de acest lucru”, a mai adăugat el.
i
siemens.com/innovation
siemens.com/pof
www.is.mpg.de
hi!tech iunie|2012
40 n 41
Geomagnetica
este folosită
pentru a studia
zone mari din
oraş. Detaliile
sunt evidenţiate
de radarul de
sol, care face
secţiuni virtuale
în sol.
Marele teatru
Viaţa în aglomerările urbane din trecut
În calitate de coordonator al săpăturilor arheologice de la Efes,
Dr. Sabine Ladstätter, director al Institutului Arheologic din Austria,
se bazează cu succes pe tehnologiile moderne combinate
cu o abordare arheologică clasică
Care era importanţa oraşului Efes în
vechime?
În secolul II d.Hr., Efes era o metropolă antică cu aproximativ 200.000 de locuitori,
însă nu a fost construit la fel cum a fost
Roma. Ulterior oraşul a devenit un centru
al lumii creştine. Există o lungă listă de
sfinţi care au trăit în Efes. Aici putem
cerceta cum decurgea viaţa oamenilor
într-un mare oraş din antichitate. Acest
lucru mă atrage pe mine ca arheolog.
Ce face ca oraşul Efes să fie interesant
pentru ştiinţă?
Deocamdată am reuşit să excavăm doar
aproximativ 15% din oraş. În acelaşi timp
şi loc, putem face arheologie folosind metode consacrate, dar şi dezvoltând noi
metodologii. În timpul verii urmez 4 luni
de cercetare pe teren, la Efes, pe un sit
unde sunt activi peste 200 de oameni de
ştiinţă din 17 ţări. Avem de asemenea şi 60
de angajaţi din zona Efes, regiune în care
şantierul nostru arheologic este cea mai
importantă sursă de locuri de muncă.
Elisabeth Dokaupil
Niki Gail, ZAMG
Ce tehnici folosiţi în investigaţiile
arheologice?
Geomagnetismul este folosit pentru a
examina arii vaste ale structurii oraşului.
Însă detaliile sunt mai greu de distins
acolo unde au fost clădiri din cărămidă. Şi
acesta este şi cazul oraşului Efes. În colaborare cu Institutul Central austriac pentru Meteorologie şi Geodinamică (Austrian
Central Institute for Meteorology and
Geodynamics - ZAMG) folosim un radar
de sol. Acest instrument ne permite să
identificăm rămăşiţele de ziduri sau
mozaicuri străvechi aflate la diferite adâncimi şi să facem nişte secţiuni virtuale în
sol care să corespundă anumitor orizonturi temporale. Arheologii folosesc o tehnologie care este folosită şi în construcţia
de tuneluri şi pentru analiza gheţarilor.
Profităm de progresele tehnologice din
alte domenii.
Unde şi cu ce rezultate au fost folosite
astfel de metode geofizice?
Încă din anul 2000, aproximativ 53 de hectare au fost cercetate cu ajutorul geomag-
netismului, iar alte 22 de hectare cu
radarul de sol. Au fost realizate măsurători
în diferite locaţii ale oraşului antic, în aşezarea din epoca bronzului de la ÇukuriÇi
Höyük şi în diferite părţi din Artemision.
La sud de Templul lui Domitian a fost
descoperit, pe o terasă, un centru public
cu multiple structuri monumentale. În
cadrul Templului lui Domitian, măsurătorile radar ne-au oferit datele necesare
pentru excavarea unei clădiri mari cu
mozaicuri pe podea, datând din perioada
de la sfârşitul Antichităţii. În prezent sunt
concentraţi asupra necropolei, unde trebuie să se mai afle încă morminte şi clădiri
funerare intacte.
Ce efecte au tehnologiile geofizice
asupra muncii de arheolog?
Munca de arheolog s-a schimbat fundamental odată cu apariţia noilor tehnologii.
Înainte trebuia să demarăm săpături mai
mult sau mai puţin la noroc pentru a găsi
vestigii istorice; acum înregistrăm caracteristicile unor zone întinse din oraşele
hi!life
Efes
istorice pe calculator. Astfel reducem costurile şi nu mai muncim în zadar. Noile
tehnologii uşurează şi procesul de conservare şi protejare a siturilor arheologice
importante în timpul executării unor alte
proiecte, aşa cum ar fi construcţia de
drumuri. În plus, analiza unei zone din
punct de vedere arheologic se poate face
în prezent în timp foarte scurt.
Ce sarcini le revin arheologilor după
folosirea tehnologiilor geofizice?
Munca arheologului ţine de clasificarea
temporală, începând de la construcţie,
urmată de perioada de folosire, până la
distrugerea eventuală a unui obiectiv.
Aţi aflat deja cum trăia populaţia din
Efesul antic?
Aşa-numita “casă din pantă” deschide o
fereastră spre modul de viaţă al localnicilor din clasa socială superioară, care
trăiau în locuinţe decorate cu mozaicuri
pe pereţi şi podele, mozaicuri ce sunt
protejate în prezent prin nişte acoperişuri
speciale. Un alt proiect arheologic caută
informaţii despre viaţa oamenilor de rând
care trăiau la marginea oraşului. Este clar
că oamenii munceau acolo unde locuiau.
Pornind de la aceste părţi ale oraşului,
putem observa cum a funcţionat un oraş
mare în urmă cu multe secole, în special
în ceea ce priveşte chestiuni precum aprovizionarea cu apă sau gestionarea deşeurilor menajere. De asemenea, este interesant şi modul în care oraşul făcea faţă
seismelor, în secolul III d.Hr. Spre exemplu, cunoaştem că unele încăperi şi incinte
aveau pereţii şi podeaua căptuşite cu
moloz provenit de la cutremurele anterioare, pentru a evita efortul de a transporta
acest moloz în altă parte.
Ce ne spun investigaţiile despre mediul
din Efes?
Efes s-a luptat secole la rând cu ameninţarea seismelor şi cu problema colmatării
portului. Romanii au construit un port
artificial şi un canal spre mare. Prin despădurire şi aşezarea pe o pantă montană, ei
au contribuit fără să ştie la erodarea solului şi au accelerat procesul de colmatare a
portului. Regiunile din interiorul ţărmului erau cultivate de romani cu măslini,
cereale şi viţă de vie. Solul din jurul oraşului Efes era bogat în resurse naturale, în
special în metale.
Ce părere aveţi, ca arheolog, despre folosirea în prezent, pentru evenimente, a
amfiteatrului din Efes?
În mod firesc, niciun arheolog nu este fericit să vadă că săpăturile sale sunt folosite
în acest scop. Însă pentru politicieni şi
experţii în turism astfel de săpături pot reprezenta o oportunitate atractivă, iar în
prezent acest fenomen a căpătat amploare
la nivel internaţional. Una dintre condiţiile
pentru folosirea amfiteatrului este de a
nu se utiliza amplificatoare de sunet, pentru că vibraţiile pot slăbi coeziunea dintre
pietre. Numărul maxim de spectatori admişi la o reprezentaţie este de 2.500, ceea
ce reprezintă doar o zecime din capacitatea
vechiului teatru.
Prietenii Efesului
Societatea Friends of Ephesos a preluat
sarcina de a-i sprijini şi asista pe arheologi în munca lor de conservare şi protejare a valoroasei moşteniri culturale
pentru posteritate. Ai vrea să fii şi tu
implicat? Atunci alătură-te Societăţii
Prietenii Efesului.
n www.ephesos.at
n ephesos.at@siemens.com
Templul lui Domiţian
Puteţi reconstitui felul în care arăta
peisajul din jurul oraşului Efes?
Paleografia este disciplina care poate oferi
un răspuns la această întrebare. Prin forare obţinem biotopi din diferite perioade
de timp, ce pot conţine chiar şi urme de
polen. De aici putem afla ce tipuri de vegetaţie au crescut în această regiune de-a
lungul diferitelor perioade de timp.
hi!tech 01|12
42 n 43
Ia
li e
n
i
â
m
e
d
e
p
n
a
l
o
v
Şoferii îşi pot da
scaunul pe spate
şi se pot relaxa
pe autostradă:
maşina conduce
pentru voi.
Ia mâinile de pe volan mai sigur, mai confortabil şi cu un impact de mediu
mai scăzut.
Nu mai este mult de mers
Oricine conduce pe o autostradă într-o
maşină modernă, echipată cu noile sisteme de asistenţă pentru şofer, înţelege că
nu mai avem mult până când automobilul
se va conduce singur, fără niciun fel de
ajutor din partea şoferului. Funcţiile de
control al vitezei şi al distanţei faţă de
automobilul din faţă pot acţiona sistemul
de frânare până la oprirea completă a
vehiculului, dacă este necesar, sau pot
accelera din nou cu rapiditate (teoretic
până la 250 km/h) când drumul este liber
din nou. Reflexul natural de a apăsa pe
pedala de frână este uitat rapid.
Sistemul de menţinere a direcţiei ţine maşina pe banda corectă şi virează alături de
şofer, aproape imperceptibil, în curbele
largi pe care le face autostrada – sau împotriva şoferului, în cazul în care acesta deviază de pe banda pe care circulă din
neatenţie. Însă, în cazul în care şoferul îşi
ia mâinile de pe volan, aceste sisteme se
Markus Honsig
BMW, Mercedes
opresc instantaneu, nu înainte de a emite
un semnal de avertizare prin care îi reaminteşte şoferului că trebuie să preia
controlul maşinii.
Pe măsură ce aceste sisteme vor deveni
mai bine relaţionate, vor ajunge să evalueze mai bine şi situaţii mai complexe de pe
drum. Cu sistemul de navigaţie din ce în ce
mai exact, automobilul propriu va înţelege spre exemplu dacă maşina din faţă
încetineşte doar pentru că iese de pe autostradă şi nu are intenţia să oprească,
acţionând astfel frâna doar puţin, pentru a
menţine distanţa faţă de autoturismul din
faţă. Pe de altă parte, va fi activat sistemul
de frânare de urgenţă pentru situaţiile în
care o coliziune nu mai poate fi evitată,
însă poate fi micşorat impactul. Maşinile
moderne pot să citească şi semnele de circulaţie, parchează aproape automat şi
schimbă perfect vitezele.
Lista poate continua. Însă, pentru a ajunge
la o concluzie, maşina care se conduce sin-
gură nu trebuie inventată de la zero, ci
este nevoie doar să fie finalizată. Maşinile
noastre devin din ce în ce mai inteligente
şi este doar o chestiune de timp şi de reglementări care ţin de legi şi de domeniul
asigurărilor, până va putea să se conducă
mai mult sau mai puţin singură.
Două exemple recente demonstrează potenţialul inteligenţei artificiale pe străzi.
Audi a trimis un bolid TT fără pilot pe
legendarul Pike’s Peak din Colorado – 20
de kilometri şi 156 de curbe pe o suprafaţă
variată de şosea. Bolidul sport nu doar că a
terminat traseul fără niciun incident, dar a
reuşit acest lucru şi într-un interval de
timp mai mult decât respectabil. Conform
Audi, această performanţă nu a necesitat
un nivel tehnologic semnificativ mai ridicat decât cel prezent într-un laptop.
În traficul din Berlin
În toamna anului trecut, un model de
Passat, preparat special de cercetători de la
hi!life
Automobile
Camerele video şi
senzorii se asigură că
acest Audi “vede” în
aproape toate direcţiile şi
îi poate oferi şoferului un
nivel ridicat de asistenţă.
Freie Universität din Berlin, a navigat independent prin traficul din Berlin, descurcându-se de minune în intersecţiile semaforizate, schimbând cu uşurinţă banda de
mers şi oprind la trecerile de pietoni.
Desigur, în astfel de teste pe străzi publice,
un pilot experimentat este oricând gata să
preia controlul volanului, în caz de urgenţă. Însă ne apropiem de un moment de
cotitură şi în acest domeniu. În SUA, în
statul Nevada, a fost adoptată vara trecută
o lege care permite circulaţia automobilelor autonome pe drumurile publice.
Iar tehnologiile auto sunt din ce în ce mai
dezvoltate. La mijlocul anului trecut
Volkswagen a prezentat sistemul “Temporary Auto Pilot”, pasul evolutiv logic al
sistemelor de asistenţă actuale, pilot automat ce poate conduce automobilul pe
autostradă cu o viteză maximă de 130
km/h şi este construit pe o platformă
tehnică aproape gata pentru a fi folosită în
producţia de serie: dispune de radar şi
senzori cu ultrasunete pentru a măsura
distanţa, de senzori video pentru a recunoaşte imagini şi de senzori pe volan. De
asemenea, în cadrul acestui sistem de pilot
automat este inclus un scanner cu laser şi
un orizont electronic - cu alte cuvinte, sistemul înregistrează informaţii detaliate
despre drum, alegând cel mai bun traseu
în mers, adaptând viteza la diferitele condiţii din trafic şi angajându-se pe traiectoriile cele mai bune în curbe.
BMW face un pas înainte cu prototipul
unui automobil din Seria 5 care nu doar că
acţionează independent acceleraţia şi frâna, dar face singur şi depăşirile. Bolidul
bavarez high-tech este pe cât de politicos,
pe atât de inteligent: lasă loc pentru
maşinile care intră pe autostradă, părăsind
banda din dreapta dacă este posibil. Prin
cel mai recent bolid al lor, F 125, rivalii de
la Mercedes au prezentat un sistem similar
care trece singur de pe o bandă pe alta şi
poate realiza şi depăşiri în cazul în care
este activat de către şofer. Prototipul eT!
de la Volkswagen îşi poate urma discret
proprietarul, de la distanţă. A fost conceput special pentru serviciile poştale şi de
curierat, pentru ca angajaţii să economisească timp când merg din uşă în uşă,
distribuind corespondenţă sau colete.
Cursul a fost stabilit: în prezent, când
sistemele moderne de asistenţă stăpânesc
deja perfect controlul maşinii în mişcare
înainte (frânare şi accelerare), şi controlul
în lateral, cu alte cuvinte virarea, ar trebui
să fie monitorizată şi controlată computerizat din ce în ce mai mult. Cerinţele
tehnice pentru acest lucru au
fost atinse de multă vreme prin
rotirea electromagnetică a volanului. Spre exemplu, cele mai
noi generaţii ESP nu mai stabilizează maşina doar cu ajutorul
frânelor activate pe fiecare roată
în mod diferit, ci şi prin acţionarea discretă a volanului.
Acţionarea semiautomată sau
automată a volanului reprezintă
încă, din motive lesne de înţeles,
o provocare majoră, ce implică
adunarea şi analizarea de date,
necesită instalarea de noi senzori, de noi programe de control
şi de o mai mare putere de
calcul. Şofatul este un proces
complex, care necesită un nivel
ridicat de atenţie, experienţă,
precum şi de înţelegere a manevrelor şi a intenţiilor celorlalţi
participanţi la trafic – biciclişti,
pietoni şi şoferi deopotrivă.
Mercedes a anunţat lansarea
unui nou senzor video pentru
următorul model S Class, ce va purta
denu-mirea “6D Vision”. Noul senzor va
analiza constant traficul cu ajutorul unei
camere video stereoscopice, el poate
recunoaşte cu claritate chiar şi biciclişti şi
pietoni şi le poate evalua direcţiile de
deplasare. Acest senzor se apropie deja
destul de mult de tipul de reacţie umană.
Cu o singură diferenţă, desigur notabilă:
timpul de răspuns al sistemului “6D
Vision” este de 200 de milisecunde, cu
mult, mult mai rapid decât poate un om să
pună piciorul pe frână.
O întrebare încă rămâne: De ce atât de
mult efort? Primul răspuns: oamenii sunt
în general nişte şoferi foarte slabi. Ei
reacţionează foarte încet, sau reacţionează
exagerat relativ la pericolul depistat în
trafic, obosesc uşor şi-şi pierd atenţia.
Pentru a creşte siguranţa pe drumurile
publice şi pentru a reduce numărul accidentelor, viitorul trebuie să aparţină
sistemelor dinamice de conducere a maşinii, care au capacitatea de a reacţiona mai
rapid decât orice persoană.
i
autonomos.inf.fu-berlin.de
hi!tech 01|12
44 n 45
hi!life
Seniori
Seniorul smart
Conectaţi în reţele, activi şi mobili – aşa pot trăi seniorii în viitorul apropiat.
Asistenţa medicală este organizată pe Internet.
Sigur şi independent
Speranţa noastră de viaţă este în creştere.
Oamenii nu doar că înaintează în vârstă,
ei doresc şi să se bucure de o calitate ridicată a vieţii, de independenţă, de siguranţă
şi de mobilitate, cât mai mult timp cu putinţă. Aceste lucruri devin posibile cu ajutorul unor sisteme de asistenţă pentru
seniori denumite generic Ambient Assisted
Living (AAL). Proiectul de cercetare
SmartSenior adună informaţii şi dezvoltă
tehnologiile de comunicaţii necesare pentru organizarea tuturor acestor servicii
dedicate seniorilor.
Din cadrul acestor servicii fac parte
soluţiile de securitate în locuinţă, asistenţa
de urgenţă, sistemele de reţele sociale şi
serviciile de telemedicină, printre altele.
Principala provocare cu care se confruntă
specialiştii implicaţi în acest proiect este
legată de standardizarea şi integrarea
diferitelor sisteme, de la televizoare inteligente şi telefoane inteligente la aplicaţii
domestice şi aplicaţii pentru autoturisme.
Nouă subproiecte sunt implementate de
28 de companii partenere şi organizaţii de
cercetare sau din domeniul industrial,
printre care şi Siemens, sub coordonarea
Deutsche Telekom Laboratories (T-Labs).
Un test al acestor sisteme va demonstra
dacă diferitele tehnologii vor funcţiona
bine împreună, dar şi modul în care aceste
sisteme vor fi recepţionate de bătrâni. Un
număr de 35 de apartamente din Potsdam
vor fi echipate cu conexiuni de internet de
mare viteză, un hub de date AAL Home
Gateway şi cu senzori de incintă.
“În aproximativ o săptămână aceste sisteme trebuie să înveţe obiceiurile de viaţă
ale locatarilor, pornind de la datele furnizate de senzori”, explică Karsten Raddatz
de la Universitatea Tehnică din Berlin.
Dacă un senior pleacă de acasă şi lasă deschisă o fereastră pe care de obicei o închide, va primi imediat un mesaj pe telefonul
mobil inteligent. Datele privind mobilitatea persoanelor implicate sunt de asemenea extrem de valoroase. Spre exemplu:
Un locatar se duce la baie în fiecare dimineaţă, la ora 3, dar nu revine în dormitor
în interval de maxim 10 minute, aşa cum
face de obicei. Sistemul identifică situaţia
drept anormală şi transmite imediat un
semnal de alarmă către centrul de asistenţă, de unde un operator va încerca să-l
contacteze telefonic pe bătrân. În cazul în
care seniorul nu răspunde nici la telefon,
este anunţat un centru medical de urgenţă.
Croit pe măsură
Opţiunile pentru configurarea individuală
şi soluţiile modulare sunt extrem de importante, subliniază Michael Balasch,
directorul departamentului Research &
Innovation de la T-Labs şi coordonatorul
principal al consorţiului SmartSenior,
pentru că: “nu există un profil unic al persoanei în vârstă”. Mulţi dintre seniori se
deplasează singuri şi pot folosi această
platformă pentru a păstra legătura cu cei
dragi, şi aleg să-şi simplifice viaţa apelând
la diferite servicii. Alţi bătrâni se confruntă
cu riscul de căzături sau de atacuri cardiace sau cerebrale, şi au nevoie de anumite funcţii de securitate în particular. Un
sistem interactiv pentru prevenirea căderilor va fi testat de asemenea în cadrul
acestui program pilot. In plus, personalul
medical sau personalul din cadrul altor
servicii de urgenţă (pompieri, poliţie) va
putea evalua situaţia - prin intermediul
unor conexiuni video, înainte de a sosi la
faţa locului – doar dacă utilizatorul va
autoriza folosirea acestei funcţii. Siemens
dezvoltă în prezent un ceas de mână care
măsoară distanţele parcurse de persoana
care-l poartă, precum şi semnele vitale ale
acesteia, transmiţând toate aceste date
Toate părţile
componente
trebuie să
interacţioneze
pentru seniorul
smart –
informaţia poate
fi recepţionată şi
prin intermediul
unui webpad sau
smartphone.
Pictures of the Future
Siemens
Datele culese de senzori privind tensiunea arterială sunt transmise direct spre un medic
prin intermediul sistemului Med-I-Box. Dacă este necesar, medicul îl poate contacta
personal pe pacient.
printr-un sistem wireless spre AAL Home
Gateway.
În viitor, aplicaţiile de telemedicină îi vor
scuti pe seniori de multe drumuri spre
medic. “O vizită medicală prin telemedicină se desfăşoară la fel ca o vizită la medic
sau o vizită a medicului la domiciliu”,
explică Dr. Martin Schultz, director al
Telemedicine Center Charité (TMCC) din
Berlin-Mitte. Medicul îl întreabă pe pacient ce probleme are şi-l roagă să precizeze
simptomele. Datele medicale ale pacientului existente deja în sistemul medical, la
care se adaugă şi informaţiile trimise în
timp real de senzori privind pulsul, tem-
peratura, tensiunea, ritmul cardiac şi ritmul respirator, sunt toate vizibile în cadrul portalului SmartSenior: “Aceste date
sunt vizualizate diferit de către medic şi
pacient”, mai precizează Schultz. Fişa
electronică a pacientului trebuie să conţină toate aceste date. Telemedicina poate
fi o soluţie şi pentru seniorii din zonele
rurale, unde sunt mai puţini medici. În
cazul unei urgenţe, un medic poate oferi
instrucţiuni de prim ajutor direct pacientului, care poate să-şi stabilizeze sau să-şi
amelioreze starea până la sosirea echipei
de intervenţie în regim de urgenţă.
Prevenirea accidentelor de maşină
Colectarea şi transmiterea datelor medicale, aşa cum este gradul de saturaţie în
oxigen al sângelui, mobilitatea, ritmul
cardiac şi cel respirator, oferă şi alte
avantaje. Aceste date pot preveni producerea de accidente de maşină. În cadrul
proiectului SmartSenior, BMW dezvoltă
un sistem de asistenţă la frânare de urgenţă, care se acţionează automat în cazul
în care şoferul îşi pierde cunoştinţa din
cauza unui infarct, spre exemplu.
Grupul de cercetare lucrează şi la o serie
de măsuri de prevenire şi reabilitare a
persoanelor care sunt predispuse la
căzături şi la atacuri cerebrale. Fiecare a
treia persoană în vârstă de peste 65 de ani
cade cel puţin o dată pe an, în timp ce în
rândul seniorilor de peste 80 de ani acest
procent este de peste 80%. Tranziţia de la
reabilitarea din mediul spitalicesc la
continuarea reabilitării la domiciliu este
deseori o problemă pentru bătrâni, pentru că aceştia ajung să-şi piardă motivaţia
şi nu mai respectă programul de recuperare recomandat de medic. “Oamenii
trebuie să continue programele intensive
de recuperare perioade mai lungi”, explică Michael Balasch. “Cu un sistem de
recuperare interactiv, programul terapeutic poate fi continuat şi la domiciliul
pacientului, sub directa observaţie a unui
specialist, fără ca pacientul să-şi piardă
motivaţia”, mai adaugă el.
Pe lângă creşterea calităţii vieţii seniorilor
şi păstrarea independenţei lor, AAL, are ca
rezultat şi scăderea cheltuielilor pentru
spitale, reducând presiunea exercitată
asupra bugetului alocat pentru sănătate.
Publicul larg, şi seniorii în particular, au
fost încântaţi de prezentarea acestui sistem făcută la ediţia de anul trecut a CeBIT.
Cei mai în vârstă nu sunt tehnofobi, ba
chiar mai degrabă sunt tehnofili.
i
siemens.com/pof
www.aal-europe.eu
hi!tech 01|12
46 n 47
hi!life
3D
Ochelarii 3D activi comunică cu
televizoarele 3D cu ajutorul luminii în
spectrul infraroşu emise de LED-urile
IR din monitor. Componente IR
puternice pentru ochelarii 3D activi
sunt produse de Osram.
Şah cu fotografie în câmp luminos
digital: face posibilă vederea 3D fără a
avea nevoie de ochelari.
Cea de-a treia dimensiune
Filmele şi programele de televiziune în 3D sunt posibile doar cu ajutorul ochelarilor speciali –
sau cel puţin aşa era. Cadrele plenoptice (în câmp luminos) pot aduce o revoluţie în acest domeniu.
Lentilele prismatice pun 3D-ul direct în
televizor
După succesul iniţial din cinematografe,
tehnologia 3D a fost prezentată drept viitorul sistemelor de home cinema. Însă
după aceea a devenit clar pentru mulţi că
nu este tocmai plăcut să stea în faţa televizorului cu o pereche de ochelari pe ochi.
În prezent, televiziunea în trei dimensiuni
poate fi urmărită şi fără ochelari. Televizorul are o suprafaţă specială, formată din
mici lentile prismatice care deformează
fiecare pixel în parte ce formează imaginea,
transmiţând astfel, în mod simultan, perspective diferite ale aceleiaşi imagini pentru ochiul drept şi cel stâng, perspective ce
sunt apoi suprapuse de creierul privitorului, creându-se un efect tridimensional.
Dezavantajul acestor ecrane “autostereoscopice”: telespectatorii sunt limitaţi la un
câmp vizual foarte îngust. Din acest motiv,
experţii consideră că telefoanele mobile
reprezintă cea mai potrivită piaţă pentru
această tehnologie.
În prezent este posibil să ne bucurăm de
imagini 3D de înaltă calitate cu ochelarii
special concepuţi în acest scop. Televizoarele 3D, care sunt însoţite de aceşti ochelari
Christian Pressler
speciali, emit cele două imagini necesare
pentru formarea perspectivei 3D într-o
succesiune rapidă – de cel puţin 60 de ori
pe secundă, câte o imagine pentru fiecare
ochi. Pentru a se asigura că fiecare ochi
percepe doar imaginea pe care trebuie să o
perceapă, o lentilă a ochelarilor devine
opacă, în timp ce cealaltă permite trecerea
luminii dinspre televizor. Un transmiţător
cu infraroşu menţine ochelarii sincronizaţi
cu alternarea imaginilor de pe televizor.
Aceştia sunt ochelarii 3D activi sau shutter
glasses.
De cealaltă parte, televizoarele 3D ce folosesc tehnologie de polarizare apelează la
două lungimi de undă diferite ale undei
luminoase. Astfel, ochelarii permit trecerea luminii polarizate orizontal printr-o
lentilă şi respectiv a luminii polarizate vertical prin cealaltă lentilă. Televizorul 3D
emite două imagini diferite în acelaşi timp
şi nu în alternanţă rapidă ca în cazul primei tehnologii descrise. Există desigur dezavantaje şi în acest caz. Rezoluţia imaginii
este înjumătăţită din moment ce jumătate
dintre pixeli trebuie să formeze imaginea
pentru orizontală, iar cealaltă jumătate pe
cea verticală. Pe de altă parte, ochelarii po-
LG, OSRAM-Pressebild, Stanford Light Field Archive/Andrew Adams
larizaţi sunt mai ieftini decât ceilalţi.
Se pare atunci că nu ne putem bucura de
imagini 3D fără ochelari. Situaţia nu stă
chiar aşa, susţin cercetătorii de la Universitatea Johannes Kepler (JKU) din Linz. Aici,
experţii în calculatoare au dezvoltat o metodă de procesare a câmpurilor de lumină.
Noi camere video folosesc nişte elemente
optice speciale (aşa cum sunt matricele de
microlentile) pentru a obţine informaţia cu
privire la direcţia luminii. Coordonatele tipice ale imaginilor bidimensionale sunt
suplimentate cu coordonate bidimensionale de direcţie. Rezultatul este o imagine
reprezentată în patru dimensiuni. În
cadrul generaţiei următoare de tehnologii
pentru ecrane, câmpurile de lumină permit reprezentarea de conţinut tridimensional pentru oricât de mulţi privitori şi
fără a avea nevoie de ochelari 3D. Însă
înainte ca acest lucru să fie posibil, este necesară post-procesarea digitală a câmpurilor de lumină, la fel cum sunt post-procesate imaginile 2D în prezent.
i
www.jku.at/cg
www.osram.com
hi!tech 01|12
48
Restaurând viaţa dedesubtul apei
şi deasupra ei.
Răspunsurile Siemens ajută la menţinerea resurselor de apă curate şi productive pentru
generaţiile viitoare.
În partea de Est a Statelor Unite, golful Chesapeake se
întinde pe 320 km, iar comunităţile sale sunt casa a
milioane de oameni. În fiecare zi, Siemens contribuie
la reutilizarea apei de care aceştia depind. Acelaşi
lucru îl facem în toată lumea. În Beijing, reciclăm apa
pentru Satul Olimpic. În Australia, ajutăm industria
să refolosească apele uzate. Iar în Singapore, potolim
setea oamenilor. Într-o lume care are nevoie de mai
multă apă, zi după zi, angajaţii Siemens creează
răspunsuri care vor dura ani de-acum încolo.
siemens.com /answers
Lumea de mâine are nevoie
de răspunsurile noastre astăzi.
De aceea le construim chiar acum, alături de clienţi din toată lumea.
Din acest motiv, proiectăm tehnologia noastră astfel încât
să dureze pe termen lung şi să consume mai puţine
resurse. De aceea, îi ajutăm pe clienţii noştri să-şi reducă
amprenta de CO2. Şi acesta este motivul pentru care
deschidem noi drumuri cu unul dintre cele mai vaste
portofolii verzi din lume.
Drept urmare, am fost nominalizaţi ca cei mai buni în sectorul
nostru de afaceri în cadrul Indexului de sustenabilitate Dow
Jones. Şi recunoscuţi drept compania de top de către Carbon
Disclosure project, cea mai mare bază de date independentă
cu informaţii despre schimbarea climatică.
Cu toate acestea, nu am pretinde niciodată că avem toate
răspunsurile. De aceea, suntem prezenţi în 190 de ţări. Mii
de oraşe. Zeci de mii de companii. În sectoarele energie,
industrie, infrastructură şi sănătate.
Lucrăm cu lumea de astăzi pentru a crea răspunsuri
durabile pentru lumea de mâine.
siemens.com /answers