Absolútne poznanie budúcnosti pri súčasných fyzikálnych znalostiach nie je možné. Je však možné prognózovať scenáre budúceho vývoja. Odhadnúť, kam sa budú vyvíjať materiálové vedy, od ktorých závisí naliehavý problém -- ako ďalej využívať limitované prírodné zdroje -- je preto jedným z kľúčových faktorov. Tým viac, že by mal priniesť vedecko-technologické výstupy čo najskôr. Zároveň ide o to, aby veda a výskum pracovali na svojich úlohách efektívne. Aj pre ne totiž platia klasické zákony trhu.
Uvedomuje si to aj EÚ, ktorá si stanovila ambiciózny cieľ -- mať v roku 2010 najvýkonnejšiu ekonomiku na svete, výkonnejšiu než USA a Japonsko.
Referencie o Slovákoch
To všetko boli dôvody, pre ktoré sa v 6. rámcovom programe EÚ schválil európsky projekt SMART (www.smart-ssa.net) zameraný na prognózovanie trendov v materiálových vedách. Projekt trvá od marca 2005 do apríla 2007. Zúčastňujú sa na ňom experti z Nemecka, Francúzska a Veľkej Británie. Spolu s nimi sa doň zapojili aj slovenskí vedci z Ústavu anorganickej chémie SAV. Pozoruhodné je, že tí sa na rozdiel od ostatných členov konzorcia nevenujú prognózovaniu vedy, ale skúmaniu perspektívnych materiálov.
Ich výsledky poznal už z minulosti Dr. Gerd Schumacher z nemeckého Jülichu, ktorý sa stal pred dvoma rokmi koordinátorom projektu SMART. Bol presvedčený, že konzorcium expertov bude kompaktnejšie, ak sa na riešení zúčastní aj tím zaoberajúci sa špeciálnymi materiálmi. Výber padol práve na vedcov z Ústavu anorganickej chémie, konkrétne z oddelenia keramiky -- na riešiteľský kolektív pod vedením prof. RNDr. Pavla Šajgalíka, DrSc., a jeho dvoch spoluriešiteľov -- Ing. Miroslava Baloga, PhD. a Ing. Zoltána Lenčéša, PhD. Tento trojčlenný tím je nielenže už dlhšie aktívny v spomínanej oblasti, ale jeho práca dosahuje európske parametre. Ústav anorganickej chémie dostal ako spoluriešiteľ podporu na výskum 17 326 eur.
Spoľahlivosť prognóz
O čo sa snaží súčasná prognostika? Zobjektivizovať údaje z pripravených prognóz tak, aby ich spoľahlivosť bola čo najvyššia. Pritom však stále využíva napríklad extrapolačné metódy, ktoré môžu byť v nárokoch na presnosť odhadov dosť problematické.
Hľadanie preto priviedlo prognostikov k vytvoreniu nového prístupu, takzvanej "technology foresight", čo možno voľne preložiť ako "technologické predvídanie". Jej cieľom je nájsť a pomenovať najperspektívnejšie strategické vedné oblasti a súvisiace technológie -- také, čo dokážu pozitívne a prevratným spôsobom ovplyvniť socio-ekonomickú realitu spoločnosti. "Technologické predvídanie" sa pritom snaží prognózovať práve vývoj vedy a techniky s oveľa dlhším výhľadom než doterajšie metódy, až za obvyklý plánovací horizont, ktorý je zvyčajne päť rokov. Vďaka novej metóde sa tak projekt SMART snaží načrtnúť perspektívu materiálového výskumu a technológií, ktoré by sa mohli rozvinúť, prípadne ešte len objaviť v horizonte 30 rokov.
Databáza očakávaní
Jedným z prvých krokov pri riešení prognostického projektu bolo vytvoriť "databázu očakávaní" vývoja materiálových vied, ktorú nazhromaždili vedci. Vytvorila sa štúdiom viac než 200 takzvaných review, vysokošpecializovaných vedeckých článkov. Z nich sa starostlivo vybrali oblasti, o ktorých sa renomovaní autori domnievajú, že majú perspektívu aj v budúcnosti. Takýmto prieskumom prišli odborníci k dôležitému záveru. Označili najperspektívnejšie vedecké sféry blízkej budúcnosti, medzi ktoré zaradili päť oblastí výskumu: výskum nanomateriálov, inteligentných materiálov, materiálov "šitých na mieru", biomateriálov a simulácií. V mnohých prípadoch pôjde, samozrejme, o multidisciplinárny výskum.
Bibliometrická štúdia
Z preštudovania "review" povyberali experti výskumného tímu kľúčové slová charakteristické pre daný text. Získané slová slúžili ako podklad pri zisťovaní orientácie vedeckých publikácií, ktoré sa zverejnili v rokoch 1990 -- 2005 (obr. 1). Takouto bibliometrickou štúdiou zistili, že nano-, bio- a inteligentné materiály zaznamenali v posledných desiatich rokoch exponenciálny rast, to znamená výrazné zrýchlenie rozvoja. Bolo spôsobené tým, že uvedené materiály preukazujú výrazne lepšie alebo aj nové vlastnosti v porovnaní s konvenčnými materiálmi dneška. Oproti nim materiály "šité na mieru" spolu so simuláciami zaznamenávajú zatiaľ len postupný lineárny nárast vo svojom rozvoji. To však nevylučuje ich budúce závratné napredovanie.
Z bibliometrickej štúdie sa dajú extrapoláciou vývojových trendov určiť isté očakávania vývoja materiálových vied. Takže v budúcnosti možno aj naďalej predpokladať rastúci záujem najmä o nano- a biomateriály. Ostatné oblasti budú v najbližších rokoch rásť "len" postupne. Z dlhodobého hľadiska je však možné predpokladať zväčšenie záujmu aj o ďalšie menované oblasti materiálového výskumu, ktorý závisí od zhromaždenia istého "kritického množstva" poznatkov, keď dôjde k zrýchleniu rastu a "ľady sa pohnú".
Čo si myslia vedci?
Ďalšou z metód moderného prognózovania je metóda Delphi. Jej princípom je zadávať cielené otázky skúseným expertom. Otázky sú formulované tak, aby z ich odpovedí bolo možné stanoviť odhad možného budúceho vývoja materiálových vied. V rámci riešenia projektu autori oslovili vybraných špičkových európskych, teda aj slovenských vedcov, aby odhadli perspektívy materiálového výskumu. Záver? Dotazníkovou metódou sa taktiež určilo niekoľko vedných oblastí, ktoré sú podľa európskych odborníkov najperspektívnejšie a vhodné na priemyselnú aplikáciu. Z výsledku vyplynulo, že sú to: materiály "šité na mieru", nanomateriály a inteligentné materiály. Vysoký vedeckovýskumný potenciál majú podľa expertov aj biomateriály a TOP 5 uzatvárajú simulácie.
Ukázalo sa, že perspektívne oblasti určené expertmi sa prekrývajú s očakávaniami získanými z bibliometrickej štúdie. Oba prístupy, "objektivizovaný" bibliometrický a "subjektívny" expertný, tak preukazujú zhodu.
HDP verzus veda
Jedným z výstupov projektu je aj porovnanie kvality vedy v jednotlivých štátoch. Problémom súčasného výskumu je však jeho cena. Inak povedané, výskum je drahý, a preto ekonomická sila krajiny sa nutne odráža na jeho kvalite. V rámci projektu SMART sa stanovilo, že pre zobjektivizovanie získaných informácií sa budú zisťovať údaje o množstve prác prirovnané k HDP krajiny, odkiaľ vedecká publikácia pochádza. Napríklad v prípade nanomateriálov (obr. 2) je krajina s najvyššou mierou efektívnosti -- jednoznačne USA. Za ňou nasleduje Európska únia, ktorej "dýchajú na krk" ázijskí giganti Čína a Japonsko.
Pre lepšiu orientáciu sa vo vytypovaných oblastiach sledoval aj podiel krajín EÚ na výskume. Vedie Nemecko, Veľká Británia a Francúzsko, kde sa identické trendy zistili vo všetkých piatich skúmaných materiálových oblastiach. Slovensko sa do žiadnej zo sledovaných skupín nedostalo.
Aj z celoeurópskeho dotazníkového prieskumu vyplynulo, že v európskom meradle sa podľa vedcov robí najkvalitnejší výskum v Nemecku, vo Francúzsku a Veľkej Británii. Slovensko sa nezaradilo do TOP európskych vedeckých krajín ani z pohľadu európskych expertov .
Rozbehnutý vlak
Niet pochýb, že vedecko-technologická úroveň je jedným z hlavných predpokladov, aby sa dosiahol trvalo udržateľný rozvoj ktorejkoľvek krajiny. V podmienkach únie je preto nevyhnutné dosiahnuť vysokú efektívnosť vedy a výskumu ako hlavného inovačného nástroja. Preto treba vytvárať čo najviac objektivizované scenáre možného budúceho vývoja.
Výsledky projektu SMART, práce britských, francúzskych a slovenských vedcov, sú ako hodená rukavica -- ktoré perspektívne oblasti materiálového výskumu by bolo najhodnejšie podporiť v podmienkach slovenskej vedy. Vlak európskej vedy už odchádza, ale únia nám ponúkla šancu, ako doň naskočiť i za jazdy. Je to šanca pre vedcov aj pre spoločnosť, aby vytvorila podmienky na budovanie znalostnej ekonomiky, ktorej výhody môžeme pocítiť všetci nárastom životnej úrovne.
Čo sú perspektívne materiály
Materiály "šité na mieru" -- ich vlastnosti sú prispôsobené konkrétnym aplikáciám. Klasickým príkladom sú konštrukčné keramické materiály, ktoré sa používajú vo vysokokorozívnych prostrediach, napríklad v taveninách rôznych kovov. V závislosti od typu roztaveného kovu musí byť "ušitý" aj materiál, ktorý má prísť do kontaktu s taveninou.
Nanomateriály -- špeciálna skupina materiálov s ultrajemnou nanometrickou vnútornou štruktúrou, s entitami veľkosti niekoľkých nanometrov (1nm = 1.10-9m). Stále ide o relatívne novú oblasť materiálového výskumu. Narastajúci záujem o ne spôsobujú výrazne zlepšené, dokonca aj úplne nové vlastnosti už vytvorených nanomateriálov v porovnaní s materiálmi s "konvenčnou" vnútornou štruktúrou s veľkosťou stavebných jednotiek rádovo v mikrometroch (1m = 1.10-6m). Súčasné technológie na nanoúrovni úrovni zatiaľ len pootvárajú dvere do siene možností, ktoré raz umožnia vytvoriť materiály s vlastnosťami, o akých zatiaľ len snívame. Príklad zo súčasnosti: uhlíkové nanotrubičky s mechanickými vlastnosťami, ktoré vysoko prekračujú i vlastnosti najkvalitnejších ocelí.
Inteligentné materiály -- prejavujú špecifické vlastnosti, ktoré sa menia v závislosti od okolitého prostredia. Jedným z mnohých príkladov sú materiály s tvarovou pamäťou, ktoré sa vplyvom vonkajšieho namáhania patrične deformujú. Po "odľahčení" samy obnovia pôvodný tvar.
Biomateriály -- dajú sa použiť v ľudskom tele ako implantáty, ich štruktúra a spôsob stavby sa inšpirujú "originálmi" z ľudského tela. Cieľom je pripraviť materiály, ktoré by ľudské telo bezvýhradne akceptovalo, prijalo "bez reptania". Možná korózia telovými tekutinami na týchto ľudských súčiastkach by mala byť zanedbateľná.
Simulácie -- majú modelovať rôzne aspekty materiálového výskumu. Ich potenciál je skrytý v schopnosti výrazne zrýchliť vývoj materiálových aj ďalších vied tým, že experimenty sa budú robiť "virtuálne". Teda všetko alebo aspoň "veľmi veľa" budeme vedieť vypočítať. Pri vývoji nových materiálov by už nemalo byť nutné vykonať veľké množstvo časovo- personálno- invenčno- finančno- ekonomicky náročných experimentov. Takýto cieľ je v súčasnosti, žiaľ, len snom pre neustálu obmedzenú počítačovú kapacitu.
Mnohé z uvedených perspektívnych oblastí sa na svetovej úrovni skúmajú aj na Slovensku, napríklad v Ústave anorganickej chémie SAV.