V letních měsících si můžeme odpočinout a načerpat síly na zbytek roku, nebo se vzdělávat a vydat se směrem, ke kterému bychom se během roku jen tak neodvážili, protože vyžaduje více času a soustředění. K tomu dává skvělou příležitost Západočeská univerzita v Plzni, jejíž nabídka je hodně pestrá. Od roku 1990 pořádá oblíbenou Mezinárodní letní školu jazyků, kde se kromě angličtiny, němčiny, francouzštiny, ruštiny, italštiny a španělštiny od roku 2006 vyučuje i portugalština. Další možností je Mezinárodní letní škola umění ArtCamp pro (budoucí) studenty i širokou veřejnost. Desítky nadaných středoškoláků chtěly zažít léto s vědou ve výzkumném centru Nové technologie a vyzkoušet si, jaké je to být součástí vědeckého týmu. My jsme se jednoho parného pátečního dopoledne vydali za třemi z nich a přesvědčili se, že léto nemohli trávit lépe.
Na začátek je třeba zmínit, že stáže, kde aktivní středoškoláci z regionu mohou zkoumat nanomateriály, infračervené záření nebo počítačové modely lidského těla, se letos nekonají poprvé. Před několika lety je poprvé zorganizoval zakladatel výzkumného centra Nové technologie (NTC) a také bývalý rektor ZČU v Plzni doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček, který v současnosti na NTC působí jako zástupce ředitele pro rozvoj. V loňském roce se stáže po několikaleté pauze opět konaly, letos nově ve spolupráci s aktivitou Plzeňského kraje GoHigher. Jedná se o stáže, které současně fungují jako brigády a studenti za odvedenou práci dostanou zaplaceno. To ale pro studenty podle všeho není až tak důležité. O místo na stáži se hlásí prostřednictvím motivačních dopisů, které jsou tak „nabušené“, že autorka tohoto textu pochybuje, že by se tam kdy dostala, byť je absolventkou vysoké školy. Více než čtyři desítky středoškoláků, které projevily o program zájem, se úspěšně účastní nejen přírodovědných olympiád a dalších soutěží, ale věnují se celé řadě ušlechtilých aktivit a jsou aktivní také v rámci komunity nadaných studentů GoHigher. Jak si vedli na stáži v NTC?
Šli jsme je zkontrolovat! Nejprve jsme vyrazili na obhlídku týmu infračervených technologií. „Kolegové se dlouhodobě věnují výzkumu infračervených technologií pro průmysl – třeba pro testování a identifikaci vlastností materiálů nebo sledování tepelných procesů. Od pandemie se ale jejich práce rozšířila i na termodiagnostiku osob, strojů nebo životního prostředí takže má přesah i do zdravotnictví a bezpečnosti. Věnují se také výuce a popularizaci termografie,“ prozradila Dita Sládková, zástupkyně ředitele NTC pro vnější vztahy, a dovedla nás k prvnímu stážistovi se slovy: „Jaroslav je skutečně aktivní student. S kamarády si dokonce založili vlastní startup na výrobu prototypů a dílů pomocí 3D tisku, ale to už vám poví sám.“ Úkolem žáka třetího ročníku Masarykova gymnázia bylo zjednodušeně řečeno simulovat chyby při 3D tisku, zároveň je měřit termokamerou a následně hledat souvislosti. Nebo-li jak nám řekl Jaroslav: „Při 3D tisku technologií FDM, která patří mezi nepoužívanější metody 3D tisku, nahráváme termogramy, které se pak vyhodnocují na počítači a toto vlastně byla hlavní součást mé práce. Nasimuloval jsem chyby v tisku, termokamerou zaznamenal teplotní průběh (termogramy) a pak jsem pomocí programu zkoušel v termogramech najít konkrétní úsek, kde se chyba stala. Zkoušel jsem zjišťovat parametry, podle kterých se to dá poznat. Teď například tiskneme vzorečky na tahové zkoušky. Tady můžete vidět dvě termokamery, které snímají pomocí tohoto počítače průběh teploty v čase. Tady například můžeme vidět průměr na této rysce,“ popisoval Jaroslav svoji úlohu v rámci letní stáže na NTC, o které se dozvěděl přes komunitu GoHigher, které je součástí asi dva roky, i ze sociálních sítí a díky workshopu přímo v NTC. Přihlásil se hlavně proto, že ho velmi zajímá 3D tisk. „Věnuji se mu už 7 let, je to obor, ve kterém jsem si jistý. Přidanou hodnotou je, že si tu vyzkouším práci s termokamerami. Moc mě to baví,“ prozradil Jaroslav. Naučil se na stáži i něco nového? „Naučil jsem se pracovat se softwarem, který zpracovává data ze zmíněných termokamer, a také jsem si vyzkoušel programování, to pro mě bylo nové,“ uvedl středoškolák, který po prázdninách půjde do maturitního ročníku. Po maturitě pravděpodobně zamíří na Západočeskou univerzitu a její strojní fakultu, nebo na ČVUT. Dál se chce věnovat technice, strojírenství a inženýrství.
Členem týmu Infračervené technologie se toto léto stal i student 3. ročníku Sportovního gymnázia Plzeň Šimon Lintimer, kterého zajímá hlavně fyzika, materiálová fyzika a elektrotechnika. Absolvent letních kempů FAV ZČU (Arduino, Lampone a Nanocamp) se může pochlubit 2. místem v Technické olympiádě (magnetronové naprašování) i účastí v mezinárodní soutěži ROBO. Na letní stáži na NTC se věnuje analýze teplot vzniklých při laserovém mikroobrábění pod vedením doc. Ing. Jiřího Martana, Ph.D. „Zkoumáme laserové texturování povrchu, tzn. mikroobrábění, vytváření struktur povrchu, které by měly nějakou funkci, abychom například zlepšili typologii ložisek, absorpci světla nebo smáčivost, aby se povrchy čistily samy, aby měly samočisticí nebo antibakteriální schopnosti. Zkrátka vyvíjíme struktury povrchu, které by umožnily lepší vlastnosti. Zabýváme se měřením teplot, takže u laseru něco nastavíme a změříme a pak to musíme vyhodnocovat, čemuž se právě věnuje náš stážista Šimon,“ uvedl Martan. „Já jsem nedávno byl ve Francii měřit právě strukturování, kde se vytváří LIPS struktury, to znamená laserově indukované periodické struktury. Kolega bude každý proces vyhodnocovat, jestli tam vidí akumulaci tepla, jestli je tam nějaké tavení, tedy jestli je v signálu vidět nějaké tuhnutí. Chtějí pochopit ten fyzikální proces, tepelné procesy, že to tam nějak tuhne, chtějí vědět v nanosekundách, jak to funguje. Máme naměřeno spoustu gigabajtů dat, které teď bude Šimon vyhodnocovat. Je potřeba v nich najit fyzikální paradox. Šimon je tu teprve druhý den, zatím se tu zabydluje,“ dodal Martan. „Mým úkolem je z termokamer, které sledují lasery, zpracovávat data. Projdu všechna data a napíšu kód, který dokáže vyhodnotit, kdy se tam dějí zajímavé věci. Dat je opravdu velké množství a není možné je projít ručně, takže je třeba sepsat nějaký kód,“ popsal svůj úkol Šimon, který se do letního program NTC přihlásil proto, že je pro něj zajímavou možností, jak získat zkušenosti a je to podle jeho slov dobrý trénink do budoucna. Něco podobného by totiž chtěl následně studovat i na vysoké škole.
Šimon chodí na sportovní gymnázium, věnovat se sportu už chce ale jen rekreačně. Kde se vzal zájem o fyziku? „Mě prostě vždycky zajímalo, jak věci fungují. Vždycky mě bavilo stavět věci a poznávat je, k tomu jsem vždycky směřoval, už odmalička,“ prozradil Šimon, který díky akcím GoHigher zjistil, že je na jeho škole víc lidí se stejnými zájmy: „Je nás tam skupinka, co chodíme na různé technické soutěže a podobně. Díky GoHigher jsme se vlastně našli. Předtím jsme se v podstatě neznali, ale díky GoHigher jsme se minulý rok poznali.“ Jaká exkurze s GoHigher ho nadchla nejvíce? „Hodně zajímavá mi přišla návštěva v ATC Space v Klatovech. Bylo úžasné se tam podívat. Hodně mě baví i GoHigher Café, kde se dozvídám, co dělají ostatní a jaké má člověk možnosti, co může zkusit,“ uvedl Šimon, který se o letní stáži na NTC dozvěděl z webových stránek Západočeské univerzity, kde by chtěl v budoucnu studovat.
Do třetice jsme se vypravili za Danielem Joklem, septimánem Masarykova gymnázia v Plzni, který toho stihl už opravdu hodně, včetně Juniorské univerzity Karlovy, stínování odborníka, neurovědeckých kongresů a ročního studia v Německu. Cílem Daniela, který budí dojem, že tajemstvím jeho loňského léta je druhá atestace, je studium všeobecného lékařství a specializace na neurochirurgii. Na letní stáži na NTC se věnuje výpočtům a zpracování obrazových dat v oblasti biomechaniky pod vedením Ing. Víta Nováčka, Ph.D., jenž nás přivítal slovy, že je rád, že se za nimi vypravilo tolik žen, protože jedním z témat, kterým se zde zabývají, je ženské zdraví, konkrétně zdraví pánve a pánevního dna. Věnují se simulaci porodů a dysfunkcí pánevního dna. „Daniel nám pomáhá s jednou z technik personalizace modelů tak, aby každé ženě byl obecný model přizpůsoben a respektoval její anatomii, mechanické vlastnosti a tak podobně,“ přiblížil náplň stáže Nováček, který působí v týmu Biomechanických modelů lidského těla, zabývajícím se vývojem pokročilých počítačových simulací lidského těla. Ty pomáhají lékařům i inženýrům – od prevence porodních poranění až po zvyšování bezpečnosti dopravy v Africe díky dvěma projektům Horizont Evropa. Výzkum najde uplatnění v medicíně, dopravě i sportu. Daniel se mimo jiné věnuje také kresbě a všema deseti by ho jistě vzali i na Fakultě designu a umění Ladislava Sutnara ZČU. On však zvažuje medicínu, nebo techniku, ke které ho přiblížila právě absolvovaná stáž v NTC. V čem spočívala? „My jsme se doteď zabývali překryvem dvou obrazů na sebe tak, aby se jeden transformoval na ten druhý, což je technika, která je následně využitelná pro samotnou modelaci obecného referenčního modelu pro konkrétní pacientku dle magnetické rezonance,“ začal vysvětlovat Daniel.
„Tato technika, kterou teď zkoumáme, se běžně používá na jiné části těla než pánev, takže co se týče pánevní oblasti, tady ta obrazová registrace je neprozkoumaná věc a je právě jednou z možností, která by nám měla umožnit již zmíněnou personalizaci modelů, abychom nemuseli manuálně stavět model pro každou osobu, ale abychom mohli vyjít z jednoho, který přizpůsobíme nějakými chytrými technikami a ušetříme spoustu času při vývoji personalizovaných modelů,“ doplnil Nováček.
Daniel nám ukázal, jak se pokusil „nafitovat“ dva snímky dvou pacientek tak, aby jeden odpovídal tomu druhému. „Tenhle proces vyžaduje spoustu práce z toho hlediska, že abychom docílili co nejlepšího výsledku, musí se rezonance co nejvíce podobat. To znamená, že práce před tím, než se připraví dva odpovídající snímky, abychom zajistili co nejlepší výsledek, je relativně složitá, ale výsledky předčily naše očekávání,“ rozpovídal se Daniel, oděný celý v bílém, jako zkušený vědecký pracovník, který přítomné poučil, že se nedíváme na rentgenový snímek, ale na snímek pořízený magnetickou rezonancí, „kde můžete velmi dobře vidět vnitřní orgány, což by na rentgenovém snímku nešlo. Je to ovlivněno samotnou technikou, kterou rentgen oproti magnetické rezonanci používá, jelikož ionizující záření je nejlépe zachytitelné na kostní tkáni vlivem materiálů, které se tam vyskytují. Když si představíte klasický rentgenový snímek, tak ten se nejčastěji používá na kostní zlomeniny, nebo implantáty, které nahrazují části kostí, například kyčelní endoprotézy. Zároveň to není ani CT, jelikož to rovněž využívá více záření, které pomáhá lepšímu vyobrazení kostí. Když se podíváte, tak ty kosti jsou méně odlišitelné od těch okolních struktur, co se týče barvy. Pokud by to bylo CT nebo rentgen, tak jsou zářivě bílé“.
„Já pravděpodobně, bohužel, nebudu mít šanci být součástí týmu po celou dobu vývoje už jen tou skutečností, že jsem v podstatě přišel do rozjetého vlaku a budu z něj muset na konci této stáže vystoupit, což je velká škoda, ale věřím, že se ten projekt stran toho mechanismu podaří, protože ten dopad, který může mít, je pro léčbu pacienta dramatický,“ uvedl Daniel, který několik následujících minut všem přítomným velmi profesionálně popisoval, konkretizoval a načrtával, co dalšího ho v rámci léta na NTC ještě čeká: „Přirozeně je třeba znát i anatomii. Vše, co na těchto snímcích vidíme, odpovídá orgánům, které mezi sebou mají určitý vztah v prostoru těla, tudíž je, řekl bych, kruciální alespoň základně porozumět anatomickým strukturám tak, abychom mohli například identifikovat ty struktury, které následně máme jako orientační body, ať už se jedná o landmarky na kostech, nebo obecné porozumění ženskému tělu v oblasti velké a malé pánve.“ Co ho přivedlo k tomu přihlásit se? „Motivovala mě přednáška, kterou zástupci NTC udělali u nás na škole. Byla velká spousta možností, ale biomechanika mě zkrátka nějakým způsobem uhranula. Přihlásil jsem se a nemůžu si stěžovat,“ odpověděl Daniel, který loňský rok strávil na gymnáziu ve Zwieselu. Pokračovat by chtěl po maturitě na medicínu. „Tahle stáž mě ale přeci jen nahlodala stran práce ve výzkumu tohoto charakteru. Ovšem věda a výzkum mi byly celoživotně velmi blízké a rozhodně se jim budu věnovat i nadále,“ dodal Daniel, který se plynně domluví anglicky i německy.
Rozloučili jsme se s třetím stážistou, nadšení, že existují takoví (multi)talenti, v lehkém šoku, že nejsme taky tak nadaní, zajímajíc se, co přineslo letošní léto na NTC a co plánují dál. „Abychom mezi mladými více propagovali kvantové technologie, rozhodli jsme letos poprvé zavést tzv. kvantovou pětku, kde pečlivě vybraná pětice středoškoláků bude v podstatě připravovat programy pro kvantový počítač, což je docela složité, a my to použijeme i ve výuce, kterou zahajujeme v té oblasti. Samozřejmě se poté tito žáci mohou zapojit i do výzkumných projektů. Počítáme tedy s dlouhodobější spoluprací a těšíme se, že se pak třeba přihlásí k nám na katedru fyziky a budou s námi spolupracovat nadále,“ uvedl Miroslav Holeček.
„Vloni se nám osvědčilo, že jsme na podzim ve spolupráci s GoHigher uspořádali akci, kde studenti, kteří absolvovali naši letní stáž, prezentovali svým kolegům a účastníkům na platformě GoHigher, co se tu naučili. Akce se zúčastnili i jejich vedoucí výzkumníci, přišli zástupci Plzeňského kraje i ředitelé a učitelé z jejich škol. Byla z toho opravdu pěkná diskuze, takže bychom tohle chtěli zopakovat i letos,“ prozradila nadšeně Sládková.
„Ještě bych doplnil jednu věc. Velmi motivační pro studenty je, že dělají skutečnou práci – ať už programují, nebo brousí vzorky – , za kterou dostanou nějakou odměnu, má to tedy všechny atributy, řekněme, brigády, a oni se během své stáže dozví, že jsou součástí něčeho většího, např. že připravovali vzorky na výzkum katalyzátoru automobilu pro Škoda Auto. Tehdy je velmi zaujalo, že pracují na vylepšování automobilu. Samozřejmě se pochlubili i doma, což je motivační. Dozvěděli se zde i o kvantových technologiích, věděli, že dělají něco opravdu důležitého pro budoucnost,“ řekl Holeček.
„Na stáž se nám hlásí i dívky. Nikola Birnerová, studentka 3. ročníku Gymnázia Blovice, letos byla v týmu Chemických procesů a biomateriálů, který se zaměřuje na základní výzkum a podílí se na projektech OP JAK: SENDISO (senzory a detektory pro informační společnost budoucnosti) a MEBioSys (biologicky inspirované inženýrské systémy). Tam se učila připravovat bioaktivní nanokompozity, vyrábět biosklo a měřit parametry jako podklad pro budoucí vědeckou publikaci. Její vedoucí, Ing. Tomáš Kovářík, Ph.D., plánuje, že zhruba za 2 roky by z naměřených parametrů udělal nějakou větší studii, takže jak již zaznělo od pana Holečka, práce ve vědě je dlouhodobějšího charakteru a je potřeba mít trpělivost. Nikola už ví, z jakého důvodu to dělá a ve svém věku to má opravdu skvěle rozmyšlené, už ví, že by chtěla dělat laborantku v medicínském prostředí. Má o tom načteno, hrozně ji to zajímá a říkala, že ji velmi zaujala možnost dozvědět se, jak to v laboratoři funguje, na co si musí dávat pozor, co musí být přesné. Získává cenné zkušenosti s vědeckou prací, “ uzavřela páteční exkurzi mezi stážisty na NTC Sládková.