Klíčové umožňující technologie (Key Eneabling Technologies, KETs) jsou “technologie náročné na znalosti, které jsou spojeny s vysokou intenzitou výzkumu a vývoje, rychlými inovačními cykly, vysokými kapitálovými výdaji a vysoce kvalifikovanou pracovní silou. Umožňují inovace procesů, zboží a služeb v celém hospodářství a mají systémový význam. Jsou multidisciplinární a zasahují do mnoha technologických oblastí s tendencí ke konvergenci a integraci.“
Evropská unie prioritně podporuje výzkumné a inovační aktivity v následujících 6 oblastech KETs:
- Fotonika a mikro-/ nanoelektronika
- Pokročilé materiály a nanotechnologie
- Biotechnologie
- Pokročilé výrobní technologie
- Umělá inteligence
- Digitální bezpečnost a propojenost
Tyto oblasti jsou široce definované a pokrývají celé spektrum konkrétních technologií průřezového charakteru s uplatněním v celé řadě ekonomických aktivit.
KET Fotonika, mikro/nano elektronika
Tato KET zahrnuje velice širokou oblast fotoniky, mikroelektroniky a nanoelektroniky, mezi nimiž existují značné překryvy. Fotonika je multidisciplinární obor zahrnující oblast generace světla, vedení světla, manipulaci se světlem a jeho detekci. Do „světla“ spadá nejenom viditelná část spektra, ale i mikrovlnná a ultrafialová část spektra a rentgenové záření. Do fotoniky jsou tak řazeny například zdroje světla, jako jsou světlo emitující diody (LED), lasery, konvenční zdroje (žárovky, výbojky apod.), a řada dalších optoelektronických prvků, jako jsou detektory (sensory) světla a optické modulátory. Z oblasti vedení světla lze jmenovat například světlovody (vlnovody), optická vlákna a optické kabely.
Další skupinu tvoří využití fotoniky v různých aplikacích. Významnou oblastí využití je konverze slunečního záření na elektřinu (solární články a panely). Dále sem patří využití fotoniky v řadě průmyslových oblastí, jako je například řezání a opracování materiálů lasery, osvětlovací technika a osvětlovací systémy. Do oblasti aplikací lze zařadit i optické přístroje využívané k různým účelům, zobrazovací technologie (displeje), a technologie, jako jsou kvantové technologie a elektronová optika (mj. elektronové mikroskopy).
Mikro-/ nanoelektronika se zabývá vysoce miniaturizovanými polovodičovými součástkami, komponentami a elektronickými subsystémy a zahrnuje návrh, výrobu, kompletaci a testování těchto prvků od úrovně mikrometrů po nanometry. Za nanoelektroniku jsou považovány všechny oblasti elektroniky se strukturou na úrovni nanometrů, včetně součástek s rozměry, kde se uplatňují kvantové efekty. Do této skupiny lze tak zahrnout širokou oblast polovodičů a polovodičových součástek, čipy, mikroprocesory a jejich integraci do větších celků, produktů a systémů. Dále je sem zařazena oblast měřicí a přístrojové techniky, testování mikro-/nanoelektronických prvků a subsystémů apod.
Příklady témat výzkumu a inovací:
Fotonika: generace světla ♦ vedení světla ♦ manipulaci se světlem ♦ detekce světla ♦ viditelná, mikrovlnná a ultrafialová část spektra ♦ rentgenové záření ♦ zdroje světla ♦ světlo emitující diody (LED) ♦ lasery ♦ konvenční zdroje (žárovky, výbojky apod.) ♦ optoelektronické prvky ♦ detektory (sensory) světla ♦ optické modulátory ♦ světlovody (vlnovody) ♦ optická vlákna a kabely ♦ konverze slunečního záření na elektřinu ♦ řezání a opracování materiálů lasery ♦ osvětlovací technika ♦ osvětlovací systémy ♦ zobrazovací technologie (displeje) ♦ kvantové technologie ♦ elektronová optika
Mikro-/nanoelektronika: vysoce miniaturizované polovodičové součástky ♦ komponenty ♦ elektronické subsystémy ♦ návrh, výroba, kompletace a testování prvků ♦ elektronika na úrovni nanometrů ♦ součástky pro kvantové efekty ♦ polovodiče ♦ polovodičové součástky ♦ čipy ♦ mikroprocesory ♦ integrace do větších celků ♦ měřicí a přístrojová technika ♦ testování mikro-/nanoelektronických prvků
KET Pokročilé materiály a nanotechnologie
Pokročilé materiály a nanotechnologie jsou široká oblast s obtížně definovatelnými hranicemi. Za pokročilé materiály se obvykle považují nové nebo významně zlepšené materiály, které mají požadované vlastnosti nebo specifické funkce. Do této skupiny patří například materiály pro extrémní podmínky, lehké materiály, kompozitní materiály, pokročilé kovy, polymery, keramika, ochranné povlaky a odolné materiály (proti různým vlivům a podmínkám), inteligentní materiály apod. Dále se jedná o materiály, které mají přednosti oproti tradičním (konvenčním) materiálům. Do této skupiny lze například zařadit cenově efektivní materiály nahrazující tradiční materiály, inovativní materiály s využitím v produktech a službách s vysokou přidanou hodnotou, materiály snižující energetickou a materiálovou náročnost výroby, materiály umožňující recyklaci, materiály snižující uhlíkovou stopu apod.
Za nanotechnologie jsou považovány technologie pro struktury s rozměry od 1 do 100 nanometrů alespoň v jednom rozměru. Do této oblasti je řazeno široké spektrum nanomateriálů, nanovrstev a nanostruktur, které jsou využitelné v různých technologických oblastech a odvětvích, jako je například zpracovatelský průmysl, péče o zdraví, energetika, životní prostředí, zemědělství, výroba potravin apod. Kromě nanomateriálů jsou sem řazeny i návrhy těchto struktur, systémy pro jejich charakterizaci (analytická zařízení, systémy pro testování na úrovni nanometrů apod.), a dále aplikace struktur, prvků a systémů na úrovni nanometrů.
Příklady témat výzkumu a inovací:
Pokročilé materiály: nové nebo významně zlepšené materiály ♦ mají požadované vlastnosti nebo specifické funkce ♦ materiály pro extrémní podmínky ♦ lehké materiály ♦ kompozitní materiály ♦ pokročilé kovy ♦ polymery ♦ keramika ♦ ochranné povlaky ♦ odolné materiály (proti různým vlivům a podmínkám) ♦ inteligentní materiály ♦ cenově efektivní materiály nahrazující tradiční materiály ♦ inovativní materiály ♦ materiály snižující energetickou a materiálovou náročnost výroby ♦ materiály umožňující recyklaci ♦ materiály snižující uhlíkovou stopu
Nanotechnologie: technologie pro struktury s rozměry od 1 do 100 nanometrů ♦ nanomateriály ♦ nanovrstvy ♦ nanostruktury ♦ využití pro zpracovatelský průmysl ♦ péče o zdraví ♦ energetika ♦ životní prostředí ♦ zemědělství ♦ výroba potravin ♦ systémy pro testování na úrovni nanometrů ♦ aplikace struktur, prvků a systémů na úrovni nanometrů
KET Pokročilé výrobní technologie
Za pokročilé výrobní technologie lze považovat inovativní a znalostně náročné technologie využitelné ve výrobě nových produktů a zařízení nebo pro podstatné zlepšení parametrů produktů a procesů, které jsou hnací silou inovací. Zahrnují dva typy technologií – procesní technologie, které se používají zejména k výrobě některé z dalších pokročilých technologií (resp. KETs), a technologie, které jsou založeny na digitálních, informačních a komunikačních technologiích.
Do procesních technologií jsou řazeny inovativní výrobní technologie, zařízení, systémy a postupy využívané pro výrobu specifických materiálů, součástek a systémů. Další skupinou jsou technologie pro čistý průmysl, jako jsou technologie snižující odpady výroby, emise a znečištění prostředí, inovativní technologie snižující spotřebu materiálů a energií (zejména neobnovitelných energií), technologie a procesy směřující k zefektivnění výroby apod.
Mezi technologie založené na digitálních technologiích a ICT patří například automatizovaná výroba, robotika, aditivní výroba (3D tisk), integrace počítačů do výroby (včetně využití high performance computing), technologie využívající umělé inteligence, výrobní technologie a procesy využívající virtuální/rozšířené reality a další. Další skupinou jsou technologie využívané pro řízení výroby, jako je například zpracování signálu a informací, kontrola výroby, měřicí, řídicí a zkušební zařízení pro stroje, kontrola výrobních procesů, testování produktů a zařízení, modelování a simulace apod.
Příklady témat výzkumu a inovací:
Procesní technologie: výrobní technologie, zařízení, systémy a postupy pro výrobu specifických materiálů, součástek a systémů ♦ technologie pro čistý průmysl ♦ technologie snižující odpady výroby, emise a znečištění prostředí ♦ inovativní technologie snižující spotřebu materiálů a energií ♦ technologie a procesy směřující k zefektivnění výroby
Technologie založené na ICT: automatizovaná výroba ♦ robotika ♦ aditivní výroba (3D tisk) ♦ integrace počítačů do výroby ♦ high performance computing ♦ technologie využívající umělé inteligence ♦ výrobní technologie a procesy využívající virtuální/rozšířené reality ♦ technologie pro řízení výroby ♦ zpracování signálu a informací ♦ kontrola výroby ♦ měřicí, řídicí a zkušební zařízení pro stroje ♦ kontrola výrobních procesů ♦ testování produktů a zařízení ♦ modelování a simulace
KET Biotechnologie
KET Biotechnologie zahrnuje průmyslové („bílé“) biotechnologie, tj. aplikace biotechnologií pro průmyslové zpracování a výrobu bioproduktů a chemických stavebních bloků v sektorech, jako je chemický průmysl, materiálová výroba, energetika, potravinářství/výživa, zdravotní péče, textilní a papírenský průmysl apod., a to zejména v oblastech, kde nelze efektivně využít „konvenční“ procesy. Jedná například o biotechnologie využitelné pro průmyslové zpracování a výrobu chemikálií, materiálů a paliv (biopaliv), biotechnologie využívající mikroorganismy nebo enzymy, technologie zvyšující účinnost výroby s využitím enzymů a mikroorganismů, výrobu chemických látek a stavebních bloků s využitím enzymů a mikroorganismů, využití enzymů v potravinářství, výrobě krmiv a detergentů, výrobu biochemikálií a biopolymerů z odpadů ze zemědělství a lesnictví apod.
Další skupinu tvoří biotechnologie z oblasti lékařských a přírodních věd, do níž patří například technologie z oblasti biomedicíny, včetně analytických metod a analytické techniky, bioinženýrství, bioelektronika, technologie z oblasti neurověd apod. Dále je sem řazena například genomika, proteomika, genové inženýrství, buněčné a tkáňové inženýrství, včetně umělých (syntetických) buněk, bioaktivátory, biotechnologie využitelné ve farmaceutickém průmyslu, neurotechnologie, bioinformatika a biomedicína (včetně nanomedicíny). Další významnou skupinu tvoří systémy využitelné v analytické technice, jako jsou například biosensory a biočipy, laboratoř na čipu („Lab on Chip“), a dále orgán na čipu („Organ-on-a-Chip“).
Příklady témat výzkumu a inovací:
Průmyslové („bílé“) biotechnologie: aplikace biotechnologií pro průmyslové zpracování ♦ výroba bioproduktů ♦ výroba chemických látek ♦ výroba stavebních bloků ♦ chemický průmysl ♦ materiálová výroba ♦ energetika ♦ potravinářství/výživa ♦ zdravotní péče ♦ textilní a papírenský průmysl ♦ efektivní využití „nekonvenčních“ procesů ♦ biotechnologie pro výrobu chemikálií, materiálů a paliv (biopaliv) ♦ biotechnologie využívající mikroorganismy nebo enzymy ♦ technologie zvyšující účinnost výroby s využitím enzymů a mikroorganismů ♦ využití enzymů v potravinářství ♦ výroba krmiv ♦ výroba detergentů ♦ výroba biochemikálií a biopolymerů z odpadů ze zemědělství a lesnictví
Biotechnologie z oblasti lékařských a přírodních věd: biomedicína ♦ analytické metody ♦ analytické techniky ♦ bioinženýrství ♦ bioelektronika ♦ technologie z oblasti neurověd ♦ genomika ♦ proteomika ♦ genové inženýrství ♦ buněčné a tkáňové inženýrství ♦ umělé (syntetické) buňky ♦ bioaktivátory ♦ biotechnologie ve farmaceutickém průmyslu ♦ neurotechnologie ♦ bioinformatika ♦ biomedicína (včetně nanomedicíny) ♦ systémy využitelné v analytické technice ♦ biosensory a biočipy ♦ laboratoř na čipu („Lab on Chip“) ♦ orgán na čipu („Organ-on-a-Chip“).
KET Umělá inteligence
Umělá inteligence je oborem informatiky zabývajícím se tvorbou strojů a systémů s kognitivními funkcemi jako má člověk, řešících komplexní úlohy například z oblastí logistiky, zpracování přirozeného jazyka, rozhodování, zpracování velkých objemů dat apod. Tato KET zahrnuje jednak oblast softwaru, do níž patří například metody a nástroje umělé inteligence umožňující kognitivní a rozhodovací funkce, algoritmy a software, strojové učení, neuronové sítě, hluboké učení, genetické algoritmy, high performance computing apod.
Další skupinou je zabudovaná umělá inteligence, tj. prvky, stroje, technologie, postupy apod., které využívají umělou inteligenci. Do této skupiny patří například systémy pro řešení problémů, rozhodování a plánování, systémy využívající analýzu velkých dat, inteligentní roboti, virtuální agenti a distribuované systémy. Dále je sem řazena problematika interakce člověka se strojem a zařízení a procesy využívající virtuální a rozšířenou realitu. Další významnou skupinou jsou autonomní dopravní prostředky a technologie v oblasti dopravy a dopravních systémů, které využívají pro svou činnost umělou inteligenci (například autonomní vozidla, letadla/drony, inteligentní systémy pro řízení provozu, apod.)
Příklady témat výzkumu a inovací:
Software: tvorba strojů a systémů s kognitivními funkcemi jako má člověk ♦ řešení komplexních úloh ♦ logistika ♦ zpracování přirozeného jazyka ♦ rozhodování ♦ zpracování velkých objemů dat ♦ software na vývoj metod a nástrojů umělé inteligence ♦ algoritmy a software na vývoj kognitivních a rozhodovacích funkcí ♦ strojové učení ♦ neuronové sítě ♦ hluboké učení ♦ genetické algoritmy ♦ high performance computing
Zabudovaná umělá inteligence: prvky, stroje, technologie, postupy využívající umělou inteligenci ♦ systémy pro řešení problémů, rozhodování a plánování ♦ systémy využívající analýzu velkých dat ♦ inteligentní roboti ♦ virtuální agenti w distribuované systémy ♦ interakce člověka se strojem ♦ zařízení a procesy využívající virtuální a rozšířenou realitu ♦ autonomní dopravní prostředky ♦ technologie v oblasti dopravy a dopravních systémů
KET Digitální bezpečnost a propojenost
Digitální bezpečnost a propojenost zahrnuje problematiku zabezpečení informačních systémů a zařízení využívajících IT, informací v uložených počítačích a úložištích, včetně odhalení a zmenšení rizik spojených s jejich používáním. Tyto technologie jsou pro KKO zcela zásadní, protože mohou sloužit například k autentizaci uživatelů informačních systémů, zajištění bezpečnosti uložených dat a zejména zamezení ztrátě a zneužití těchto dat. V KKO představují „data“ většinou autorská díla, která v digitální podobě bývají velmi často předmětem pirátství a nelegálního využívání.
Technologie týkající se propojenosti (konektivity) zahrnují síťovou infrastrukturu, technologie a služby, které umožňují koncovým uživatelům připojit se k této síti. Bezpečné zpřístupnění digitálního kulturně-kreativního obsahu, které je vytvořeno a chráněno autorskými právy, je rovněž pro KKO velmi důležité. Aplikovaný výzkum a experimentální vývoj my měl KKO nabídnout nová řešení, která zajistí bezpečné připojení a autentizaci, zabrání krádeži identity a ochrání data i soukromí. Kromě toho lze tuto KET zakomponovat také do různých internetových služeb, pro KKO to může být např. elektronické obchodování s uměleckými díly.
Příklady témat výzkumu a inovací:
Digitální bezpečnost: zabezpečení informačních systémů a zařízení využívajících IT ♦ zabezpečení informací v uložených počítačích a úložištích ♦ odhalení a zmenšení rizik spojených s používáním počítače ♦ autentizace uživatelů ♦ zajištění bezpečnosti dat ♦ bezpečnost ukládání dat ♦ zamezení ztráty dat ♦ bezpečnost cloudů (cloudová úložiště, cloud computing) ♦ zabezpečení kyberfyzikálních systémů ♦ bezpečné rozhraní člověk-stroj ♦ interakce člověka s počítačem a robotem ♦ technologie pro internet věcí (IoT).
Propojenost: síťová infrastruktura ♦ a technologie a služby umožňující připojení k síti ♦ zabezpečení komunikační infrastruktury ♦ bezpečné připojení a autentizace ♦ zabránění krádeži identity ♦ ochrana dat a soukromí ♦ kryptografie ♦ zajištění bezpečnosti komunikace a komunikačních systémů ♦ ochrana před viry, malware aj ♦ zabezpečení pevných, mobilních i 5G sítí ♦ internetové služby ♦ e-Government ♦ e-Administration ♦ elektronické obchodování ♦ blockchain
