Wirtualne laboratoria – praca z drogiem sprzętem i niebezpiecznymi eksperymentami również dla studentów

Christina Schindler i Cornelius Weiß przy rzeczywistym ellipsometrze w pomieszczeniu czystym. (Zdjęcie: Mark Siaulys Pfeiffer)

Jak w rzeczywistości: Od ellipsometru, który stoi w czystym pomieszczeniu laboratorium, istnieje już pełen cyfrowy bliźniak. (Grafika: Corneliu Weiß)

Hybrydowe laboratoria mogą rozszerzyć ograniczone zasoby fizycznych laboratoriów, które wymagają przestrzeni i środków finansowych, o komponentę wirtualną i cyfrową. Wirtualne laboratorium HM do nauki mikro- i nanotechnologii umożliwia studentom przeprowadzanie niebezpiecznych eksperymentów oraz obsługę drogiego sprzętu.

Przyrodnicze nauki, oznacza to na kierunkach studiów na Hochschule München (HM) również duży udział praktyki. Na przykład w studiach mikro- i nanotechnologii studenci w swoich praktykach przeprowadzają rzeczywiste eksperymenty w laboratorium. Jest to podwójnie ryzykowne: po pierwsze, ponieważ sprzęt w dziedzinie technologii półprzewodników i nanotechnologii jest często bardzo drogi, po drugie, ponieważ niektóre próby są ryzykowne, na przykład obsługa kwasów żrących. Zespół badawczy pod kierownictwem prof. dr Christiny Schindler i dr Corneliusa Weiß z Wydziału nauk przyrodniczych i mechatroniki HM pracuje nad stworzeniem cyfrowego bliźniaka laboratorium HM.

Wirtualne laboratoria otwierają studentom wiele możliwości

Dokładne odwzorowanie laboratoriów w przestrzeni wirtualnej otwiera wiele możliwości: studenci mogą lepiej przygotować się do swojej obecności w laboratorium i zapoznać się z jego otoczeniem wcześniej. Mogą już wcześniej wyjaśnić wszelkie pytania. Błędy, które z punktu widzenia bezpieczeństwa byłyby niebezpieczne, w wirtualnym laboratorium nie mają na przykład skutków zdrowotnych. A zaznajomienie się z materiałem odbywa się w sposób zabawowy. Całe eksperymenty lub ich części mogą być testowane i opanowywane jak w grze wideo. „Osobiście uważam, że dużą zaletą VR (wirtualnej rzeczywistości) jest to, że można w przystępny i także zabawowy sposób przekazywać skomplikowane treści specjalistyczne i zjawiska naukowe, które inaczej są trudne do uchwycenia lub wizualizacji,” mówi Weiß o dydaktyce.

Planowane jest, aby w przyszłości mieć pełny cyfrowy bliźniak Hochschule München – jednak do tego jeszcze minie kilka lat. Obecnie prace trwają nad cyfrowym bliźniakiem tak zwanego czystego pomieszczenia, laboratorium, w którym koncentracja unoszących się w powietrzu cząstek, drobin lub zarazków jest bardzo niska i które może być odwiedzane tylko w odzieży ochronnej. W ramach wirtualnego spaceru 360° można zwiedzić czyste pomieszczenie, a cyfrowe bliźniaki poszczególnych urządzeń, takich jak ellipsometr czy profilometr, są już dostępne do użytku.

Międzynarodowa współpraca

Ekscytujące są również możliwości międzynarodowej współpracy: w programie podwójnego dyplomu studiów magisterskich z mikro- i nanotechnologii na HM we współpracy z Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) w Quebecu, Kanada, osiągnięcia studenckie są wzajemnie uznawane, a jednocześnie przyznawane są dwa dyplomy. W przyszłości studentom ma być umożliwiony wzajemny dostęp do wirtualnych laboratoriów obu instytucji, aby mogli korzystać z różnego sprzętu i przygotować się na pobyt za granicą.