Dr Przemysław Sękalski twórca kamery, którą interesują się międzynarodowe koncerny

Przemysław Sękalski: Tak te opisy, które konstruujemy przy staraniu się o granty brzmią dość skomplikowanie, ale proszę pamiętać, że oceniają je eksperci branżowi. Proszę spojrzeć na dokładną nazwę wydziału, w którym prowadzę badania naukowe (red. Politechnika Łódzka, Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki, Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych). To dopiero brzmi skomplikowanie.

Nad tanią, małą kamerą, która będzie przekazywać w czasie rzeczywistym obraz jakości HD. Chociaż kamera będzie miała soczewkę o szerokim kącie widzenia, podobną jak się stosuje w kamerach sportowych to jednak obraz wyjściowy nie będzie zniekształcony. Zaprojektowana kamera będzie miała także jedną cechę unikalną - będzie mogła "spojrzeć" w dowolną stronę chociaż nie będzie miała części mechanicznych. Kamery z głowicami obrotowymi są powszechnie stosowane w systemach telewizji przemysłowej czy monitoringu, używa się ich także w dronach, gdzie na tzw. gimbalach możliwy jest ich obrót. W naszym wynalazku, całe działanie kamery zasadza się na specjalnej implementacji algorytmu w układzie FPGA. Podstawa algorytmu jest znana światu pewnie już od 600 lat (red. – algorytm związany z przedstawieniem kuli na płaszczyźnie, tu: np. algorytm odwzorowania Gaussa-Krügera, w układach optycznych zwany dystorsją układu optycznego).

Algorytm jest popularny i powszechnie wykorzystywany. Problemem są jednak nakłady obliczeniowe związane z jego realizacją. W latach 90-tych w USA na podobny naszemu pomysł wpadli tamtejsi naukowcy i opracowali, a nawet opatentowali projekt takiej kamery. Niestety nie było jeszcze wówczas dostępu do takiej mocy obliczeniowej jaka jest potrzebna do opracowania takiego urządzenia, dlatego po 20 latach, ponieważ urządzenia nie wdrożono, patent wygasł. Teraz gdy my startujemy z pomysłem, odpowiednia moc obliczeniowa istnieje i to w końcu może się udać. Z tym że my już pracujemy na technologii cyfrowej, a nie jak wtedy analogowej.

Jeśli dziś siedzi pani przed komputerem i rozmawia ze mną przez Skypa to widzi pani tylko ten obraz, który znajduje się w polu widzenia statycznej kamery zamontowanej w moim laptopie. Jeśli przesunę się w lewo lub w prawo, to znikam z pola widzenia. Jeśli chcemy cały czas mieć osobę w kadrze to musimy mechanicznie przesunąć kamerę (czyli obecnie cały komputer). Jak będziemy robić to ręcznie to na pewno obraz nie będzie stabilny. W komputerze jest za mało miejsca, aby zastosować głowicę mechaniczną. Gdybyśmy jednak mogli zmienić soczewkę na rozwiązanie typu „rybie oko” i zwiększylibyśmy rozdzielczość sensora (co i tak się dzieje, bo duże sensory są coraz tańsze i chętnie stosowane przez producentów) to dzięki naszemu rozwiązaniu będziemy mogli wykonywać wirtualny ruch kamerą, a dokładniej wirtualny ruch kadrem.

A zatem to, co my chcemy osiągnąć, to otrzymać wysoką jakość obrazu, bez utraty jego jakości i płynności podczas transmisji danych. Jednym słowem przy zastosowaniu soczewki rybie oko poszerzymy pole widzenia i wprowadzimy dystorsję geometryczną, która z kolei skorygujemy w locie za pomocą opracowanych algorytmów i/lub dedykowanego układu. Wprawdzie już dziś taką korektę z powodzeniem możemy sobie wykonać w dowolnym programie graficznym, ale proces trwa na tyle długo, że niemożliwe jest uzyskanie obrazu wideo. Przy matrycy o wielkości 10 Mpix (10 milionów punktów), nie mówimy o płynności rzędu 30 klatek na sekundę, ale 300 mln punktów na sekundę, które należy przeliczyć. A dodam, że nasza najmłodsze dziecko – kamera, nie zasadza się na 10 Mpix, ale 70 milinach pikseli.

Takie rozwiązanie udało nam się finalnie opracować w zeszłym miesiącu, teraz wraz z kolegami testujemy prototyp tego urządzenia i mamy nadzieję, iż przejdzie pozytywnie wszystkie testy. A odpowiadając na drugą część pytania, urządzenie mogłoby mieć naprawdę szereg zastosowań. Na przykład w medycynie, w laparoskopii. Dziś lekarz wkłada do organizmu pacjenta przewód z kamerą, która widzi jedynie to, co ma przed sobą, na co akurat badający ją nakieruje. Tymczasem nasz wynalazek, pozwalałby widzieć wszystko wkoło. Prototyp jest duży, ale jego zmniejszenie jest możliwe. Ten krok trzeba wykonać z firmą produkującą układy mikroelektroniczne. Jesteśmy gotowi i wkrótce rozpoczynam kolejną podróż - tym razem z prototypem...

Kameleona lub ryby właśnie. Docelowe małe rozmiary, lekkość konstrukcji i brak elementów ruchomych czynią z naszego rozwiązania doskonałą kamerę do wszelkiego rodzaju urządzeń mobilnych. Poza tym wszędzie tam, gdzie istniałaby taka potrzeba, choćby w systemach wideo monitoringu, które dziś są tak niedoskonałe, że aż bawią. Bo co właściwie na nich pani zobaczy? Wszystko i nic. Wyłuskanie z obrazu tych kamer jakiegoś szczegółu graniczy z cudem. Z pewnością więc przydałoby się usprawnić ten system, by miał on jakikolwiek sens.

Na razie tak. My kupiliśmy ją od belgijskiej firmy, która opracowała ją do specjalnych zastosowań i na razie nie znalazła na nie szerokiego rynku zbytu. Udało nam się jednak pozyskać od niej kilka prototypów i choć faktycznie kosztują one krocie, to uważamy, że przy masowej produkcji naszych kamer, moglibyśmy osiągnąć cenę docelowego urządzenia na poziomie kilkudziesięciu-kilkuset złotych. Niewiele odbiegającą od dzisiejszych kamer internetowych.

Wszystkich problemów nie, ale tych opisanych w projekcie to mam nadzieję, że tak. Tym bardziej, że projekt przekroczył już półmetek i teraz oprócz testów prototypu i korekty ewentualnych błędów, pozostaje nam sprawa opatentowania poszczególnych części urządzenia oraz mechanizmów ich działania. Jeśli uda nam się pozyskać patenty dla zastosowanych przez nas w kamerze rozwiązań, będziemy mogli w końcu zarabiać na licencjach. Oczywiście to początek drogi, a możliwych modyfikacji jest bardzo wiele.

To fakt. Jak byłem jakiś czas temu z wizytą w Szwajcarii, to firma produkująca czujniki zaprezentowała mi zdjęcia urządzenia, które dziś stosuje się w smartfonach. Patrząc na slajdy zdałem sobie sprawę, że są to te same urządzenia, nad którymi pracowałem w zespole u profesora we Francji, w trakcie pracy magisterskiej.

Okazało się, że czujniki ciśnienia, nad którymi pracowałem, a które miały mieć zastosowanie do mierzenia ciśnienia wewnątrz ucha ludzkiego u pacjentów z wadliwie działającym błędnikiem, teraz stosuje się w telefonach komórkowych do pozycjonowania w osi Z (jako wysokościomierz), a ów francuski profesor, dla którego to robiłem, zarabia na tym wynalazku krocie.

Przede wszystkim dało do myślenia i utwierdziło mnie w przekonaniu, że jak się chce i wie jak to można osiągnąć ambitne cele, także związane z zarabianiem na swoich pomysłach. To może w Polsce brzmi nieswojo, ale naprawdę będąc na Uczelni można, a nawet powinno się bardzo dobrze zarabiać.

Ta wizyta i moje odkrycie, zbiegło się z uruchomieniem programu Top 500 Innovators, do którego się zakwalifikowałem w pierwszej edycji i wyjechałem na staż do Stanford University w Kalifornii. Intensywny kurs w zakresie komercjalizacji wyników badań prowadzony przez czołowych innowatorów i osób codziennie praktykujących jak zarabiać na wiedzy i innowacji był prawdziwym kubłem zimnej wody na kark.

Przebudził mnie i dał wiarę oraz narzędzia pozwalające działać w obszarze innowacyjnych projektów naukowych nakierowanych na wdrożenie. Zaraz po powrocie do kraju pełen energii postanowiłem działać w kierunku zmierzającym do praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy. Stąd wzięła się m.in. firma Open-RnD sp. z o.o., której jestem współwłaścicielem. Z kolegą Bartkiem Sakowiczem i innymi utworzyliśmy Interdyscyplinarną Szkołę Innowacji (ISI) dla osób chcących założyć własny startup. Teraz jest już druga edycja, a wkrótce ruszy trzecia tura. Powstają kolejne firmy powoływane przez naszych studentów. Na Politechnice Łódzkiej zakończony został projekt Centrum Technologii Informatycznych, gdzie zdobyta w USA wiedza i kontakty przekuwane są na konkretne korzyści dla studentów kierunków IT i pochodnych.

Trzeba się znaleźć w grupie szczęśliwców należących do podopiecznych prof. Napieralskiego. To niezwykły człowiek, który ma zdolność zjednywania ludzi w różnych środowiskach i co raz dostaje propozycje udziału w interesujących projektach. Ma także dar do przyciągania doktorantów. Sam wypromował ich już ponad 50. Ja byłem bodaj 22 lub 23. Nadal pełen energii koordynuje pracami w wielu projektach, ale daje także możliwość wykazania się młodym osobom. Sam jako doktorant miałem możliwość kierowania grupą 5 laboratoriów w Europie w projekcie ramowym.

Wszyscy ci, którzy chcą coś osiągnąć, to dostaną od niego szansę na realizację nawet najbardziej ambitnych planów. To duży atut, gdyż Profesor daje bardzo dużo wolności swoim podopiecznym i dzięki temu możemy zajmować się różnymi dziedzinami. Młodym naukowcom chętnym zdobyć kolejne etapy wiedzy, otworzy każde drzwi, ale nie będzie prowadził przez nie za rękę. To każdy musi już zrobić sam.

Niektórzy znajomi, z innych uczelni, wydziałów dziwią się: „Ale jak to? To sam nie jeździ tylko was wysyła na takie inspirujące wyjazdy, sam nie bierze bezpośrednio udziału, tylko wam daje szansę popisania się umiejętnościami na zagranicznych pobytach naukowych”? Ano sam, odpowiadam. Dzięki temu tylu z nas, tyle istotnych rzeczy udaje osiągnąć.

Przecież ja w wieku 26 lat zostałem puszczony „samopas” na konferencję naukową w Edynburgu, gdzie przed tysiącem naukowców, miałem prezentować osiągnięcia całego zespołu. Ręce się trzęsły, głos drżał, w gardle sucho, taki to był duży stres. Dzisiaj stanąć przed nową grupą osób i przedstawić projekt to już przysłowiowa „bułka z masłem”. Myślę, że moja osoba jest dobrym przykładem na to, jak mądre wsparcie może wiele dawać i służyć rozwojowi długofalowemu.

Miło słyszeć, choć dodałbym do tego także umiejętność znalezienia tych wszystkich fantastycznych ludzi bez których nie zrealizowałbym wspólnego celu. To dzięki nim i wspólnej pracy jestem tu gdzie jestem. Nie bez znaczenia jest także wsparcie najbliższych – żony, dzieci, rodziny. To oni wiedzą ile pracy wkłada się codziennie po powrocie z tej właściwej.

Do tego należy mieć jeszcze w życiu szczęście i umieć je wykorzystać w odpowiedniej chwili.

Myślę tu o moim pierwszym dużym sukcesie, w trakcie prac nad systemami kontroli dla akceleratorów liniowych. Naukowcy z Hamburga mieli problem, bo nie potrafili ustabilizować wnęk rezonansowych – to taka jednometrowa rura o dziwnym kształcie, w której przyspiesza się cząstki. Takich rur jest kilkaset lub kilka tysięcy jedna za drugą, zależnie od wielkości urządzenia. Niemniej jednak pod wpływem pola elektromagnetycznego ta rura skraca się o milionowe części metra co dla urządzenia ma krytyczne znaczenie. Efektem bowiem jest zwiększenie energii liczonej w megawatach, która jest odbijana i bezpowrotnie tracona.

Im zależało, żeby ten element miał określoną długość i jej nie zmieniał w określonej chwili czasowej, bo wtedy właśnie był prowadzony eksperyment. Samo jednak zasilenie wnęk powodowało ich drganie i zmianę długości. Próbowano różnych metod usztywnienia konstrukcji, ale ze względu na to, że wszystko było schłodzone prawie do zera bezwzględnego, było prawie w próżni i na dodatek w środowisku radioaktywnym to problem był skomplikowany. Co ciekawe nie dawało się w żaden sposób tego elementu ustabilizować mechanicznie bo czas reakcji czujników i elementów wykonawczych był zbyt długi. Jako elektronik mogłem wykazać, że układ jest niekontrolowany.

Wtedy ten problem wydawał mi się nierozwiązywalny. Ale huśtając dziecko na placu zabaw nagle przyszło mi do głowy rozwiązanie problemu. Polegało ono na tym, by rozhuśtać wcześniej system tak, aby w momencie jego wzbudzenia siły się zniosły i na krótką chwilę eksperymentu system ustabilizować. Moja propozycja została przyjęta stukaniem się w czoło przez tamtejszych naukowców, ale ostatecznie powiedzieli: „Ok, Młody, spróbuj i pokaż”.

Obecnie koncepcja działa i stała się standardem, zaś straty energii zmalały kilkukrotnie. To moje rozwiązanie dopracowane przez kolejne osoby pozwoliło zaoszczędzić wiele milionów euro na rachunkach za prąd. Jak zatem widać otwartość i odrobina szczęścia, to bardzo dobra mieszanka.