TeChBioT

Οι απειλές που σχετίζονται με χημικούς, βιολογικούς, ραδιολογικούς και πυρηνικούς κινδύνους (ΧΒΡΠ) περιλαμβάνουν φυσικές καταστροφές, ατυχήματα κατά την εγκατάσταση ή μεταφορά επικίνδυνων υλικών καθώς και τρομοκρατικές επιθέσεις. Την τελευταία δεκαετία, τέτοιου είδους απειλές που προέρχονται από προμελετημένες ενέργειες έχουν παρουσιάσει μια σταθερή αύξηση. Ωστόσο, η πανδημία COVID-19 προσέλκυσε τη μεγαλύτερη προσοχή όσον αφορά τις κοινωνικές, πολιτικές και οικονομικές συνέπειες σχετικών με ΧΒΡΠ γενικά, καθώς και τις βιολογικές/υγειονομικές καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και τους μηχανισμούς πολιτικής προστασίας. Σημαντικά κενά και αδυναμίες συνεχίζουν να υφίστανται στη γρήγορη ανίχνευση, αναγνώριση και παρακολούθηση παραγόντων χημικού πολέμου χαμηλής πτητικότητας (CWA) και μη-πτητικών παραγόντων βιολογικού πολέμου (BWA), κυρίως σε πολύπλοκα φυσικά περιβάλλοντα.

Η αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας (GC-MS) ή φασματομετρία κινητικότητας ιόντων (IMS), είναι αναγνωρισμένες αναλυτικές τεχνολογίες στις ένοπλες δυνάμεις για την ανίχνευση και ταυτοποίηση πτητικών οργανικών ενώσεων και μικροβιακών βιοδεικτών, τόσο σε εργαστήρια όσο και στο πεδίο δράσης. Έχει επίσης αποδειχθεί ότι το GC-IMS σε συνδυασμό με ένα μέσο πυρόλυσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να διασπάσουν βιολογικούς παράγοντες σε συστατικά που είναι συμβατά με την εφαρμοσμένη τεχνολογία και να αναγνωρίσουν τη μοναδική χημική τους σύσταση μέσα σε λίγα λεπτά.

Το έργο TeChBioT στοχεύει στην ανάπτυξη μιας γενικής τεχνολογίας ανίχνευσης που βασίζεται στη φασματομετρία κινητικότητας ιόντων υψηλής θερμοκρασίας (IMS) με προαιρετικό αέριο χρωματογραφικό προ-διαχωρισμό (GC) και πυρόλυση (Py) για τη γρήγορη ανίχνευση και ταυτοποίηση μη-πτητικών βιολογικών και χαμηλών πτητικών χημικών παραγόντων. Η συγκεκριμένη καινοτόμος τεχνολογία ανίχνευσης συνδυάζεται με μοντέλα Τεχνητής Νοημοσύνης (AI) και βαθιάς μάθησης (DL) για να μειώσει τις διαστάσεις των φασματικών δεδομένων 2D και να επιτρέψει τη διάκριση βακτηρίων, μυκήτων, ιών, CWA χαμηλών πτητικών και τοξικών βιομηχανικών ενώσεων σε επίπεδα συγκέντρωσης pptV, με βάση το μοναδικό τους αποτύπωμα μέσα σε ένα σύνθετο περιβάλλον.

Αξιοποιώντας το εξειδικευμένο προσωπικό και την γνώση τους στον χώρο, θα συλλεχθούν πολύτιμα στοιχεία για την ανάπτυξη βασικών δεικτών ανίχνευσης αποδοτικών ταξινομητών που είναι σε θέση να παράγουν ουσιαστικά αποτελέσματα. Θα συλλεχθεί ένα μεγάλο σύνολο χημικών και βιολογικών δειγμάτων, καθώς και σχετικοί προσομοιωτές και φυσικά υλικά, για την ανάπτυξη των μεθοδολογικών εργαλείων.

Το ΙΠΤΗΛ-ΕΚΕΤΑ είναι υπεύθυνο για τον σχεδιασμό και την εφαρμογή προηγμένων μεθόδων μηχανικής και βαθιάς μάθησης (ML και DL) για την ανίχνευση CWA και BWA, ενώ θα συμβάλει στην ανάπτυξη ροής εργασιών ML (προεπεξεργασία δεδομένων, επιλογή χαρακτηριστικών, εκπαίδευση, αξιολόγηση και ανάπτυξη). Τα αναπτυγμένα μοντέλα ML και DL θα συγκριθούν και θα αντιπαραβληθούν ως προς την ακρίβεια, την προσαρμοστικότητα, την επεκτασιμότητα και την ερμηνευσιμότητα. Επιπλέον, θα αναπτυχθούν πίνακες οπτικής ανάλυσης για την βέλτιστη εκτίμηση των απειλών και του επιπέδου επικινδυνότητας από τις χημικές/βιολογικές ουσίες.

Κοινοπραξία

Ecole Royale Militaire / Koninklijke Militaire School, Βέλγιο
Bundesministerium der Verteidigung, Γερμανία
Ethniko Kentro Erevnas kai Technologikis Anaptyxis, Ελλάδα
Exus Software Monoprosopi Etairia Periorismenis Evthinis, Ελλάδα
Gottfried Wilhelm Leibniz Universitaet Hannover, Γερμανία
Interscience BV, Ολλανδία
T4I Engineering Single Member Private Company, Ελλάδα
Tallinna Tehnikaülikool, Εσθονία