Virtuální laboratoře – práce s drahým vybavením a nebezpečnými experimenty i pro studenty

Christina Schindler a Cornelius Weiß na skutečném elipsometru v čisté místnosti. (Foto: Mark Siaulys Pfeiffer)

Jako v reálném životě: Od elipsometru, který stojí v čisté místnosti laboratoře, již existuje úplný digitální dvojník. (Grafika: Corneliu Weiß)

Hybridní laboratoře mohou rozšířit omezené zdroje fyzických laboratoří, které vyžadují prostor a finanční prostředky, o virtuální a digitální komponentu. Virtuální HM-laboratoř pro studium mikro- a nanotechnologií umožňuje studentům provádět nebezpečné experimenty a pracovat s drahým vybavením.

Aplikované vědy, to znamená ve studijních oborech na Hochschule München (HM) také velký podíl praktických zkušeností. Například ve studiu mikro- a nanotechnologií studenti v praxích provádějí reálné experimenty v laboratoři. To je v dvojnásobném smyslu riskantní: za prvé proto, že zařízení v oblasti polovodičů a nanotechnologií je často velmi drahé, za druhé proto, že některé pokusy jsou rizikové, například práce s korozivními kyselinami. Výzkumný tým kolem prof. Dr. Christiny Schindler a Dr. Corneliuse Weiße na fakultě aplikovaných přírodních věd a mechatroniky HM právě vytváří digitální dvojče HM-laboratoře.

Virtuální laboratoře otevírají studentům mnoho možností

1:1 zobrazení laboratoří ve virtuálním prostoru otevírá mnoho možností: studenti se mohou lépe připravit na svou přítomnost v laboratoři a předem se seznámit s prostředím laboratoře. Otázky, které by jinak mohly být nebezpečné z hlediska bezpečnosti, zůstanou ve virtuální laboratoři bez například zdravotních následků. A zaškolení do tématu probíhá hravým způsobem. Celé pokusy nebo jejich části lze testovat a naučit se je, jako by šlo o videohru. „Osobně vidím velkou výhodu VR (virtuální reality) v tom, že dokáže názorně a hravým způsobem předat složité odborné obsahy a přírodní vědecké jevy, které jsou jinak těžko uchopitelné nebo vizualizovatelné,“ říká Weiße k didaktice.

Plánuje se, že jednoho dne bude programováno úplné digitální dvojče Hochschule München – ale do té doby uběhne ještě několik let. Momentálně je v práci pouze digitální dvojče takzvané čisté místnosti, laboratoře, ve které je koncentrace vzdušných částic, částic nebo mikroorganismů velmi nízká a do které je možné vstoupit pouze s ochranným oděvem. V 360° prohlídce lze čistou místnost prozkoumat a digitální dvojčata jednotlivých zařízení, jako je ellipsometr nebo profilometr, již lze využívat.

Mezinárodní spolupráce

Také možnosti mezinárodní spolupráce jsou vzrušující: v programu Double Degree magisterského studia mikro- a nanotechnologií na HM s Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) v Québecu, Kanada, jsou studijní výkony vzájemně uznávány a zároveň jsou uděleny dva tituly. Studentům by mělo být v budoucnu umožněno vzájemný přístup k virtuálním laboratořím obou institucí, aby mohli využívat různé vybavení a například se připravit na studijní pobyt v zahraničí.