Grupa Elektroniki Laserowej i Światłowodowej pod kierownictwem prof. Krzysztofa Abramskiego jest częścią Katedry Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki Politechniki Wrocławskiej. Stanowi zespół młodych, ambitnych pracowników naukowych i doktorantów. Ma szansę na dokonanie przełomu technologicznego, jakim będą pierwsze konkretne aplikacje laserowe grafenu.

Grupa pracuje m.in. nad wykorzystaniem grafenu do generacji ultra-krótkich, femtosekundowych impulsów w laserach światłowodowych. Grafen pełni w laserze rolę nasycalnego absorbera (czyli przełącznika optycznego), który odpowiada za wymuszenie pracy impulsowej w laserze. Pomysłodawcami badań, prowadzonych od 2011r. są dr inż. Grzegorz Soboń i dr inż. Jarosław Sotor, autorzy pierwszych w Polsce prototypowych laserów na grafenie. Wykorzystywały grafen eksfoliowany mechanicznie, czyli wykonany przy użyciu bloku grafitu i taśmy klejącej (fot.1).

RAZEM Z ITME
Następnie nawiązano współpracę z Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie, a konstrukcje laserów wciąż były udoskonalane. W  badaniach wrocławskich wykorzystuje się  grafen otrzymywany przez ITME w różnych technologiach: grafen epitaksjalny otrzymywany na podłożach metalicznych (grupa dr. inż. Włodzimierza Strupińskiego, fot.2), grafen płatkowy otrzymywany chemicznie (z grafitu ekspandowanego, fot.3), tlenek grafenu oraz zredukowany tlenek grafenu (grupa dr inż. Ludwiki Lipińskiej).      

Dotychczasowa praca zaowocowała wieloma ciekawymi rezultatami i licznymi  publikacjami jak uruchomienie pierwszego na świecie lasera femtosekundowego wykorzystującego grafen, emitującego wiązkę spolaryzowaną liniowo (tzw. solitony skalarne), demonstracja lasera z harmoniczną synchronizacją modów na bazie grafenu z rekordową częstotliwością repetycji w tego typu układach (2,22 GHz), pierwsza na świecie demonstracja laserów z transmisyjnym absorberem grafenowym otrzymanym w technologii CVD, emitujących solitony o czasie trwania bliskim 300 fs, porównanie możliwości synchronizacji laserów z absorberem na bazie tlenku grafenu i zredukowanego tlenku grafenu, pierwsza na świecie demonstracja lasera z pasywną modulacją dobroci (Q-switching) na bazie tlenku grafenu, emitującego wiązkę spolaryzowaną liniowo, pierwsza na świecie demonstracja układu CPA (Chirped Pulse Amplification), pozwalającego 1000-krotnie wzmocnić impulsy z lasera femtosekundowego wykorzystującego grafen. Uzyskany we Wrocławiu czas trwania impulsów  wyniósł 315 fs (femtosekund).W jednej sekundzie mieści się milion miliardów femtosekund. Trwają prace nad skróceniem czasu impulsu do mniej niż 100 fs, aczkolwiek na razie takich laserów nie udało się jeszcze skonstruować nikomu na świecie.

Dalsze oryginalne osiągnięcia wrocławskie to lasery z liniową polaryzacją wiązki, czy lasery o najwyższej dotychczas zademonstrowanej częstotliwości powtarzania impulsów. Powstał tu także pierwszy układ lasera ze zintegrowanym wzmacniaczem. Uzyskana moc to około 1 W. To jest najlepszy obecnie wynik na świecie. Jak widać, nawet tylko zastosowania laserowe dają rozmaite możliwości i szanse aplikacji.

BLISKO RYNKU
Obecnie w ramach projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju prowadzony jest projekt mający na celu opracowanie prototypu impulsowego lasera światłowodowego na bazie grafenu. Urządzenie, pracujące w zakresie fal podczerwonych (1.5 ?m) może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach: mikroobróbce materiałów, medycynie, telekomunikacji, czy badaniach naukowych.

Zespół z Wrocławia chce doprowadzić do tego, by lasery wykorzystujące grafen stały się powszechne, a więc tańsze i mniejsze - o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami płyty głównej mini-ITX. Im łatwiej dostępny będzie taki laser, tym więcej kolejnych zastosowań się pojawi. Jeden z projektów realizowanych we Wrocławiu zakłada wykorzystanie wspomnianego lasera ze wzmacniaczem do budowy systemów, które z czasem pomogą w mikroobróbce biodegradowalnych stentów chirurgicznych.

Jaz

Grafen  jako absorber moduluje wiązkę światła laserowego, co odpowiada za generację impulsów. Potraktowany światłem lasera, z materiału, który absorbuje 2,3% światła (dla lasera to bardzo dużo), staje się zupełnie przeźroczysty. Jednak w bardzo krótkim czasie (około 100 fs) regeneruje się, czyli wraca do pierwotnego stanu. Bardzo istotne jest, że wykazuje takie same własności absorpcyjne dla każdej długości fali światła, w związku z czym może być użyty do niemal wszystkich rodzajów laserów. Tego nie da się osiągnąć za pomocą laserów z absorberami półprzewodnikowymi. Niskie koszty produkcji, które pozwolą na komercjalizację laserów wykorzystujących grafen, to cel jaki stawia sobie zespół z Wrocławia. Produkcja mogłaby mieć miejsce w kraju, a sprzedaż na całym świecie. W celu wdrożenia technologii zespół z Politechniki Wrocławskiej stworzył w ramach programu GRAF-TECH Narodowego Centrum Badań i Rozwoju wraz z ITME w Warszawie oraz firmą Fiber Optic Technical Support z Wrocławia konsorcjum. Obecnie Grupa realizuje dwa projekty: „Wykorzystanie efektu nasycalnej absorpcji atomowych warstw grafenu do generacji ultrakrótkich impulsów w laserach światłowodowych” finansowany przez Narodowe Centrum Nauki (NCN).  Celem projektu jest badanie własności optycznych kompozytów grafenowo-polimerowych oraz wykorzystanie ich do generacji femtosekundowej w laserach światłowodowych pracujących w różnych zakresach spektralnych (1 ?m, 1,55 ?m oraz 2 ?m), oraz projekt badawczo-rozwojowy pt. „Ultraszybkie lasery światłowodowe na bazie grafenu”, finansowany przez NCBR. Celem projektu jest wykonanie prototypów laserów światłowodowych wykorzystujących grafen jako nasycalny absorber oraz komercjalizacja gotowych produktów.

 

 

Najpierw osiem cyfr eufemistycznie określanych jako nazwa klienta banku. Ewentualnie szesnastocyfrowy numer karty. Później czwarta, pierwsza i szósta cyfra telekodu. Zeznajemy, czy kiedyś wzięliśmy kredyt w funtach. Potem jeszcze szybkie pytanie o nazwisko panieńskie matki. W końcu wystarczy już tylko przypomnieć sobie, w którym miesiącu się urodziliśmy.

Sfrustrowani? Zagubieni? Wściekli? Witajcie w klubie! Blisko 75% klientów dzwoniących do infolinii przyznaje się, że nie przeszło uwierzytelniającej ścieżki zdrowia, bo pomyliło się w procesie identyfikacji. Dwóch na trzech musiało zmienić swój PIN, zablokowany z powodu wstukania błędnych numerów. Bez stresu, bezpiecznie i przyjaźnie – to zalety technologii biometrii głosowej. Wystarczy powiedzieć: „Mój głos to moje hasło” i już mamy dostęp do konta.

GŁOS DOWODEM
Głos każdego człowieka ma wiele jedynych w swoim rodzaju cech – np. rozkład częstotliwości, wysokość brzmienia – które wynikają z budowy anatomicznej krtani, jej rozmiaru i kształtu, ale także ze sposobu intonacji, akcentowania, szybkości mówienia, częstości oddechu itd. Wszystkie te elementy można zmierzyć i na tej podstawie stworzyć profil biometryczny, który jest tak samo unikatowy i wyjątkowy, jak układ naczyń krwionośnych w palcu, geometria dłoni, punkty charakterystyczne twarzy czy struktura
mięśni tęczówki.

Prace nad systemami biometrycznymi, umożliwiającymi identyfikację osoby na podstawie jej głosu, prowadzone są na świecie od kilkunastu lat. Wydaje się, iż jest to bardzo bezpieczna metoda i nawet jeśli, mimo różnych zabezpieczeń i kodowań, ktoś nieuprawniony przejmie nasz wzorzec głosu, nie będzie mógł użyć go do weryfikacji, nie da się bowiem stosując inżynierię odwrotną, odtworzyć z wzorca brzmienia głosu. Ważną cechą technologii biometrii głosowej jest też jej adaptacja, po każdej pozytywnej weryfikacji wzorzec głosu automatycznie dopasowuje się do ostatnio pobranych danych. Biometrii niestraszna też grypa i infekcja. System funkcjonuje tak samo, jak proces poznawczy człowieka. Jeżeli – mimo przeziębienia i lekkiej chrypki – bliska nam osoba rozpozna, że to my dzwonimy, to również i technologia nas zidentyfikuje.

W aktywnej biometrii głosowej, stosowanej głównie w zautomatyzowanych systemach dostępu (np. IVR, czyli Interactive Voice Response), klient powtarza zadane hasło. Może ono być takie samo dla wszystkich użytkowników, gdyż informacja tkwi nie w tym, co się mówi, lecz w tym, kto mówi. Natomiast w przypadku biometrii pasywnej prowadzona jest swobodna rozmowa z konsultantem, a w tym czasie system się przysłuchuje temu, co mówi klient i na tej podstawie oblicza charakterystykę głosu.

Instytucje decydują się na biometrię głosową nie tylko, by wyeliminować zagrożenia zewnętrzne, kiedy ktoś niepowołany chce się dobrać do konta klienta, lecz również ze względu na niebezpieczeństwo oszustw wewnętrznych (konsultant odpytujący klienta może poczuć pokusę, by zapisać dane potrzebne do identyfikacji), które zdarzają się zaskakująco często i mogą stanowić nawet połowę wszystkich defraudacji.

PIN I LOGIN PASSÉ?

Bank Barclays na Wyspach Brytyjskich jako pierwszy wprowadził biometrię głosową w czerwcu 2013 r. Używa jej także słowacki Tatra Bank, ING w Rumunii, od lutego tego roku testuje ją US Bank w Stanach Zjednoczonych. Na razie biometria głosowa stosowana jest do weryfikacji klientów w połączeniu z np. wprowadzonym wcześniej do systemu numerem telefonu. Z danych Barclays wynika, że weryfikację pomyślnie przechodzi 95% klientów.

Firma Nuance Communications poinformowała, że prowadzi rozmowy z przedstawicielami pięciu banków w Polsce oraz z operatorem telekomunikacyjnym.

O przyszłości biometrii, nie tylko w bankowości, ale także w takich sferach życia publicznego, jak kontrola granic, e-usługi rządowe czy praca policji, zadecyduje jej skuteczna komercjalizacja. Krzysztof Rutkowski, analityk w firmie Frost & Sullivan, zwraca uwagę, że dzisiaj młodzi ludzie nie utożsamiają biometrii z czymś złym, nie sytuują jej w kontekście zagrożenia dla prywatności. Dla nich biometria to przede wszystkim bezpieczeństwo i wygoda, uwalniająca od okowów „PIN-ów i login-ów”.

W ciągu ostatnich dwóch lat 20 mln użytkowników wyraziło zgodę na zapis ich wzorca głosowego w bankach, u operatorów telefonii komórkowej i innych organizacjach.

Nowy iPhone od ubiegłego roku ma czytnik linii papilarnych do odblokowania telefonu, co spotkało się z akceptacją użytkowników. A głos wydaje się być jeszcze bardziej neutralny i nieinwazyjny.

POROZMAWIAJ Z NINĄ
Głos staje się jednym z najbardziej naturalnych sposobów zarządzania aplikacjami komputerowymi, zmniejszając nasze uzależnienie od myszy, klawiatury czy ekranu dotykowego. Firma Opus Research szacuje, że w ciągu niecałych dwóch lat wartość rynku wirtualnych asystentów dla przedsiębiorstw wzrośnie do 700 mln USD.

Z nowym sposobem załatwiania spraw dobrze oswajają rozmowy z telefonem (nie przez telefon!). Dostępne są różne aplikacje na smartfony, np. Dragon, który zadziwiająco akuratnie potrafi zapisać głos jako tekst, a następnie wysłać transkrypcję w formie SMS, e-maila, wiadomości na Twitterze lub Facebooku. Wielu użytkowników już nawiguje swoim iPhonem z pomocą głosowej asystentki Siri. A tu w zanadrzu mamy Ninę.

Nina potrafi uprościć i uprzyjemnić kontakt z urządzeniami mobilnymi (np. nawiązując połączenie telefoniczne), stronami internetowymi (np. sprawdzając pogodę na najbliższy tydzień) i telefoniczną infolinią (np. zlecając dokonanie przelewu). Wszystko to za pomocą poleceń głosowych, bez dotykania ekranu, bez wciskania klawiszy. Nina rozmawia z użytkownikiem swobodnie, inteligentnie reaguje, rozumie kontekst rozmowy.

71% konsumentów uważa, że w aplikacjach bankowości mobilnej łatwiej jest płacić rachunki, dokonywać przelewów z konta na konto za pomocą naturalnej konwersacji niż robić to wybierając opcje z gotowego menu.

Technologia opracowana przez Nuance wykorzystuje przetwarzanie języka naturalnego (NLU). Używają jej takie firmy, jak Coca-Cola czy USAA – ich klienci mogą swoimi słowami poprosić o informacje, uzyskać wsparcie techniczne, dokonać zakupu, sprawdzić transakcje bankowe.  Wyobraźmy sobie: zamiast czekać w kolejce na zgłoszenie się konsultanta albo klikać w linki i ikonki, przedzierając się przez kolejne poziomy menu, wystarczy powiedzieć – wpłać jutro z karty kredytowej o numerze xxx 100 zł na rachunek xxx.

Poza tym po polskich drogach jeżdżą już BMW z ConnectedDrive, gdzie za pomocą głosu kierowca wyszukuje różne usługi w Internecie. Każdego roku lekarze dyktują, a aplikacja transkrybuje 5 mld linii różnych historii choroby. A jutro? Wyrzucimy klucze i piloty i będziemy rozmawiać z telewizorem i zamkiem w drzwiach? Hasło już jest: Sezamie, otwórz się!

Irena Fober