Revista >> Martie 2020 [Nr. 222] >> Cercetare & Invatamant superior

O inițiativă care urmează dezbaterii: Impactul sistemelor ciber-fizice asupra societății și a industriei

Acad. Dan Dascalu

19 Martie 2020

Un eveniment care a avut loc în Aula Academiei Române, în ziua de 20 februarie 2020, a reunit reprezentanți ai autorităților guvernamentale, ai instituțiilor academice (universități, unități de cercetare), ai industriei, precum și ONG-uri. Evenimentul s-a desfășurat sub forma unei dezbateri intitulată Impactul sistemelor ciber-fizice asupra societății și a industriei. Inițiativa organizării evenimentului a aparținut acad. Ioan Dumitrache, Secretar General al Academiei Române. Această acțiune reprezintă o punere în practică a ideilor conținute în Manifestul pentru adaptarea la era digitală [1]. În deschiderea dezbaterii au luat cuvântul Secretarul de Stat pentru Cercetare din Ministerul Educației și Cercetării, prof. Dragoș Ciuparu (Foto. 1) și Directorul General al UEFISCDI, prof. Adrian Curaj (Foto. 2) .

Din nou despre sistemele ciber-fizice
Despre sistemele ciber-fizice, sau CPS (cyber-physical systems) s-a mai scris în paginile acestei publicații [2]. Este vorba de o nouă etapă a dezvoltării tehnologiei informației, în care sistemele digitale sunt conectate direct la realitatea fizică. Exemplul tipic este IoT (Internet of Things, internetul lucrurilor), folosit pentru monitorizarea mediului, gestionarea orașelor inteligente, controlul stării de sănătate a unui vârstnic sau a unui sportiv. Alte exemple sunt conducerea autonomă a vehiculelor sau fabricile complet robotizate (incluzând gestionarea aprovizionării și a desfacerii). În mod firesc, inteligența artificială (AI – artificial intelligence) are un rol din ce în ce mai mare în astfel de sisteme. Implementarea CPS interferează cu celelalte domenii ale ingineriei, de pildă noua generație de roboți folosește acționări mecanice eficiente cu motoare electrice miniaturizate. Cercetarea fundamentală este și ea necesară. Deoarece implementarea AI necesită o putere de calcul mai mare decât cea a procesoarelor fabricate în tehnologia siliciului, se apelează la noi materiale și noi principii fizice, cum ar fi implementarea calculului cuantic (quantum computing). Pe de altă parte, interfațarea directă a tehnologiei digitale cu materia vie, la nivel celular, necesită cercetare interdisciplinară nu numai în fizică și chimie, ci și în biologie, medicină, genetică. Nu este vorba numai de o nouă etapă în tehnologia digitală, ci de o dezvoltare științifică și tehnologică pe diverse direcții, fără precedent ca amploare și viteză de evoluție.

Acad. Ioan Dumitrache, într-o amplă comunicare (www.link2nano.ro/acad/D-CPS, înregistrare audio), a precizat că tematica sistemelor ciber-fizice (SUA, 2008 și Germania, 2012), a fost abordată de Academia Română (workshop, 2013), fără să fie totuși introdusă în strategia națională CDI (2014-2020). În cadrul programului european pentru o planetă inteligentă, sistemele ciber-fizice prezintă provocări pentru știință, tehnologie și educație, cerând o nouă abordare a integrării între calculatoare-comunicații-cunoaștere-control (C4) la toate nivelurile (de la nano până la macro), în sisteme „de sisteme” cu un grad ridicat de autonomie. În afară de noi teorii și paradigme de proiectare, va trebui regândit sistemul educațional pentru ingineri. Sistemele ciber-fizice sunt un suport pentru creativitate și inovare în noua revoluție industrială, într-o eră nouă, a întreprinderilor inteligente și a unor noi industrii.

IoT (v. mai sus), o tehnologie des folosită în contextul CPS, a fost invocată în comunicarea susținută de Gabriel Munteanu (Foto. 3), Președintele Green Technology Cluster (GTC). Autorul a semnalat că poluarea aerului a atins cote alarmante în 2019 în București, Brașov și Iași, ducând în total în 2017 la peste 15.000 de decese. GTC își propune să colaboreze cu partenerii săi pentru a dezvolta un sistem de măsură integrat compus din senzori inteligenți, transmițând în timp real datele către o platformă informatică centrală pentru a produce o hartă detaliată a poluării la nivel național, accesibilă tuturor actorilor sociali. Câteva zile mai târziu a fost intens mediatizată așa-numita poluare de week-end a capitalei, produsă în condiții atmosferice nefavorabile (lipsa circulației aerului). Ulterior am aflat că există o poluare continuă a aerului în zonă, din diverse surse. Monitorizarea acestui fenomen, depistarea infracțiunilor și penalizarea celor care încalcă legea este dificilă din cauza lipsei aparaturii potrivite. Există și alte exemple care arată câtă nevoie este de IoT și de sisteme inteligente în general, în special pentru revigorarea industriei, a cărei pondere în economia României este în scădere [3].

Noua politică industrială europeană și... dezbaterea de la București
Oportunitatea dezbaterii de mai sus a fost pusă într-o altă lumină de noua politică industrială europeană, lansată recent (10 martie 2020) sub lozinca „Europa verde și digitală” [4]. Această nouă strategie menționează și două aspecte cheie la care s-a referit dezbaterea de la Academie: (1) importanța strategică a infrastructurilor digitale și a tehnologiilor generice esențiale (TGE); (2) necesitatea extinderii hub-urilor digitale de inovare la nivel regional.
Într-adevăr [5], încă din 1993, răspunzând unor evoluții tehnologice pe plan mondial, România a introdus în finanțarea cercetării microtehnologii = tehnologii de microsistem și a înființat Institutul de Microtehnologie (IMT), care a devenit un precursor, dar și un promotor al acestor tehnologii în estul Europei. Microsistemele sunt astăzi pietre de construcție ale sistemelor ciber-fizice, dar microtehnologiile nu constituie decât una dintre tehnologiile generice esențiale (TGE), setul de tehnologii avansate, care includ tehnologiile digitale, inclusiv inteligența artificială (AI, artificial intelligence) [6].
O altă comunicare [7] a ilustrat modul în care TGE sunt folosite de IMT (devenit din 1996 institut național de cercetare-dezvoltare) pentru dezvoltarea de noi produse (cum ar fi rețele de senzori pentru diverse aplicații) de către IMM-uri inovative (Foto. 4).

Pe de altă parte, hub-urile digitale de inovare (consorții regionale de instituții publice și companii private) sunt deocamdată doar un deziderat al participanților la dezbaterea din 20 februarie 2020 [8]. Există în Europa, sub diverse nume, astfel de concentrări de resurse public-private, care formează mediul propice pentru inovarea deschisă (open innovation) [9], [10]. Există încă șansa de a finanța formarea și dezvoltarea unor astfel de hub-uri (în sensul menționat mai sus) și în România, prin intermediul programului de fonduri structurale 2021-2027.

Problema resurselor umane este critică
Masa rotundă din partea a doua a evenimentului a fost o dezbatere universitate-industrie. Universitarii au arătat că: (a) Specialiștii români (inclusiv cei din diasporă) au experiență și competențe legate de politica de cercetare-inovare din țările avansate, în tehnologii legate de sistemele ciber-fizice, inclusiv în legătură cu modul de implementare al acestei politici prin colaborare la nivel național și internațional. Ei pot asigura un nou început! (b) Învățământul universitar de tehnologia informației este afectat de o criză a resurselor umane fără precedent. Dincolo de exod, tinerii absolvenți capabili, dar și studenții, sunt angajați de companii. Sunt foarte puține cadre didactice tinere, iar doctoratul se desfășoară predominant la fără frecvență! Uneori firmele acordă burse de doctorat, dar doctoranzii respectivi continuă să lucreze în firme și pentru firme, nu contribuie la cercetarea universitară. Pe de altă parte, angajarea timpurie a studenților dereglează procesul de învățământ (în special ciclul de masterat).
Deși nu s-a discutat acest lucru în mod explicit, credem că nu pot fi ignorate consecințele reducerii finanțării anuale din PNCDI III (2014-2020) [11]. Puținele fonduri disponibile susțin în principal supraviețuirea zecilor de institute naționale cercetare-dezvoltare.

Mediul de afaceri atrage atenția
Reprezentanții firmelor au subliniat următoarele: (a) România nu are o strategie de cercetare – inovare, nu are priorități reale legate de înalta tehnologie și de resursele umane. Oportunitățile din industria cu capital românesc sunt ignorate de către factorii de decizie; (b) Succesul IT (6% din PIB în 2018 și balanță excedentară la export) nu are legătură cu o politică la nivel național (orientare spre obiective strategice); tehnologia digitală ar trebui să contribuie la redresarea industriei, care a intrat în declin, a se vedea și [4]; (c) Influența politicilor la nivel european este redusă, ele sunt tratate centralizat de către autorități, implicarea actorilor semnificativi în activitățile de diseminare și networking fiind redusă; (d) Fondurile structurale pentru competitivitate sunt cheltuite pe mici proiecte (este un fel de schemă de ajutor, ca în agricultură). Firmele care sunt cu adevărat semnificative pe piață (inclusiv filialele multinaționalelor) sunt exasperate de lentoarea și impredictibilitatea finanțării publice (inclusiv a cofinanțării pentru participare la proiecte europene) [12].
Dezbaterea de mai sus este extrem de oportună, în condițiile în care cercetarea publică [13] și ecosistemul de business [14] par a fi lumi complet separate. Concluziile au fost dure. Resursele financiare pentru cercetare-dezvoltare-inovare sunt precare și uneori folosite în regim de supraviețuire. Rezultatele cercetării sunt slab valorificate în economie (România este pe ultimul loc al clasamentului pentru inovare al UE). Avantajul industriei IT în plină dezvoltare nu are impact semnificativ la scara economiei (avem firme inovative, dar impactul asupra producției și exportului este limitat). Criza resurselor umane se manifestă cu deosebită vigoare în facultățile de tehnologia informației, astfel încât acest domeniu nu își poate juca rolul așteptat în noua revoluție digitală.

De ce inițiativă la nivel național?
După 30 de ani România a pierdut teren în competitivitate, chiar și față de unele țari din fostul lagăr comunist. Precaritatea finanțării în cercetare și inovare și exodul specialiștilor, precum și inconsecvența și lipsa de viziune a guvernanților contribuie la situația în care țara noastră devine tot mai puțin atractivă pentru învestiții în tehnologie, chiar în momentul în care noua revoluție industrială prinde tot mai mult teren, iar mediul antreprenorial s-a maturizat [14].
Inițiativa strategică pentru competitivitatea României despre care este vorba [15], elaborată de grupul de lucru care a organizat dezbaterea de la Academie, pleacă de la ideea că soluțiile nu pot veni decât în triunghiul autorități-academie-industrie. Din punct de vedere tehnic, ea este centrată pe paradigma sisteme ciber-fizice, pe care o considerăm reprezentativă pentru evoluția tehnologică actuală. Practic toate tehnologiile digitale noi (inclusiv inteligența artificială) se regăsesc aici. Într-o viziune mai largă, avem de fapt un buchet de tehnologii care includ și realizarea fizică, contribuind la implementarea părții hardware a sistemelor digitale, dar și la construcția interfeței părții digitale cu lumea fizică (senzori sau actuatori). Se adaugă dezvoltarea de noi procese de fabricație controlate digital. Ca urmare, este vorba de diverse ramuri ale ingineriei, dar și de cercetare fundamentală. Aceasta este doar o viziune asupra tehnologiilor importante pentru noua lume digitalizată, viziune de la care va pleca un plan de acțiune educație-cercetare-inovare care să țină seama de potențialul și de nevoile stringente ale României (sănătate, mediu), de perspectivele de finanțare prin fondurile europene. Criza economiei mondiale (care se conturează în urma pandemiei declanșate în luna martie 2020) va influența planul de mai sus, dar resursele umane și înalta tehnologie vor fi mai importante ca oricând.