Wydarzenia

03.122018

Polska w elitarnym konsorcjum EPOS-ERIC

EPOS - European Plate Observing System to największe przedsięwzięcie infrastrukturalne w naukach o Ziemi w Europie. Jest to program integracji infrastruktur badawczych, ułatwiającej multidyscyplinarne badania złożonych procesów zachodzących w skorupie ziemskiej.

EPOS łączy sieci obserwacyjne, urządzenia pomiarowe, laboratoria, bazy danych, oprogramowanie dziedzinowe oraz zasoby obliczeniowe. Infrastruktury wyodrębnionych domen badawczych integrowane są w węzłach tematycznych (TCS, Thematic Core Service) – komponentach EPOS. Dostęp do zasobów jednego lub równocześnie kilku węzłów tematycznych umożliwią usługi zintegrowane (ICS, Integrated Core Services). Pełna implementacja programu EPOS doprowadzi do konsolidacji badań, a w konsekwencji pozwoli na lepsze zrozumienie procesów zachodzących we wnętrzu i na powierzchni Ziemi.

Pierwotnie EPOS był pomyślany jako program integracji infrastruktur służących do badań naukowych naturalnych procesów zachodzących w Ziemi - trzęsienia ziemi, tsunami, wulkany, itp. Ta pierwotna tematyka EPOS, aczkolwiek będąca przedmiotem udanych badań w wielu polskich jednostkach naukowych, nie ma dużego utylitarnego znaczenia dla Polski. Dlatego udział Polski w EPOS na tym obszarze musiał być ograniczony.

Sejsmiczność indukowana eksploatacją zasobów naturalnych Ziemi to niezwykle istotny problem w świecie, mający duże znaczenie ekonomiczne i społeczne. Jego znaczenie rośnie wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na energię i surowce. W Polsce zagrożenie sejsmicznością antropogeniczną związane jest przede wszystkim, choć nie wyłącznie, z wstrząsami górotworu towarzyszącymi podziemnej eksploatacji węgla i rud miedzi. Wieloletnie badania tego problemu w naszym kraju zaowocowały powstaniem rozpoznawalnej w świecie polskiej szkoły sejsmologii górniczej, silnie wspieranej współpracą z kopalniami.

Kontynuując badania tej szkoły, kierowany przez Prof. Stanisława Lasockiego zespół z Zakładu Sejsmologii Instytutu Geofizyki PAN rozszerzył zakres badań na całość zagadnień sejsmiczności antropogenicznej. Indywidualnym wkładem wymienionego zespołu w światowe badania zagadnienia jest koncepcja holistycznego podejścia do problemu pękania skał wywołanego działalnością technologiczną, bez separowania problemu na części związane z poszczególnymi przyczynami technologicznymi. Realizacja takiej koncepcji wymaga integracji środowiska zainteresowanego tematyką antropogenicznych zagrożeń sejsmicznych, wspartej zintegrowanymi bazami danych pochodzących z różnych technologii indukujących, udostępnianymi nowoczesnymi narzędziami IT.

Prof. Stanisław Lasocki i prof. Beata Orlecka-Sikora z Instytutu Geofizyki PAN opracowali i przedstawili międzynarodowemu środowisku plan realizacji wspomnianej koncepcji, nazwany THAIS (Teamwork for Hazard Assessment from Induced Seismicity). W skrócie zakładał on tworzenie wirtualnych laboratoriów badawczych dla grup międzynarodowych, każda połączona wspólnym zainteresowaniem szczegółowym tematem naukowym z dziedziny, z wykorzystaniem najnowszych możliwości ICT. Plan ten został dobrze przyjęty przez wielu badaczy ze świata, którzy zgłosili chęć przystąpienia do jego realizacji. Zyskał też oficjalne poparcie Międzynarodowej Asocjacji Sejsmologii i Fizyki Wnętrza Ziemi, IASPEI.

EPOS, największy program infrastrukturalny w dyscyplinie Nauki o Ziemi w Europie był praktycznie jedyną, niepowtarzalną szansą zbudowania zaplecza infrastrukturalnego dla planu THAIS. Dlatego autorzy planu podjęli intensywne i niełatwe negocjacje ze społecznością EPOS, aby zakres tematyczny EPOS, pierwotnie ograniczony do naturalnych procesów geofizycznych, poszerzyć o sejsmiczność indukowaną i inne niebezpieczne geofizyczne procesy antropogeniczne. Zwolna udało się uzyskać coraz lepszą akceptację ze strony społeczności EPOS. Co ważniejsze, polskim naukowcom udało się skupić i zorganizować międzynarodową grupę naukowców i praktyków, zajmujących się wspomnianymi procesami antropogenicznymi i zainteresowanych integracją w EPOS infrastruktur badawczych z tej tematyki. Rozumiejąc wagę ekonomiczno-społeczną problematyki zagrożeń geofizycznych implikowanych eksploatacją zasobów naturalnych oraz odrębność metodyczną tej problematyki EPOS utworzył nową grupę roboczą poświęconą wspomnianym zagadnieniom, „Infrastructures for Georesources”, a jej kierowanie powierzył prof. Beacie Orleckiej-Sikorze. Wprowadzenie do środowiska nauk o Ziemi w Europie zagadnień zagrożeń antropogenicznych w oparciu o polską wiedzę i przykłady udanej współpracy wzajemnej nauki i przemysłu, stało się jednym z wyróżników programu EPOS.

Udział Polski w EPOS to nie tylko udział Polski w grupie związanej z procesami antropogenicznymi aczkolwiek fakt, że w tej właśnie grupie reprezentanci polskich jednostek naukowych mieli i mają role kierownicze i wiodące, pozycjonował Polskę w EPOS oraz EPOS w Polsce. Utworzone zostało Konsorcjum do spraw EPOS - EPOS-PL w składzie: Instytut Geofizyki PAN – koordynator, Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH, Główny Instytut Górnictwa, Instytut Geodezji i Kartografii, Instytut Geologiczny PAN, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu oraz Wojskowa Akademia Techniczna. Konsorcjum wystąpiło z sukcesem o wpisanie EPOS na Polską Mapę Drogową Infrastruktur Badawczych.  

Grupa robocza Infrastructures for Georesources rozpoczęła pracę w 2012 roku, znacznie później niż pozostałe grupy EPOS. W roku 2015 EPOS miał zakończyć swą fazę przygotowawczą i wejść w fazę implementacji. W tej sytuacji konieczne było udowodnienie, że rozwiązania opracowane przez grupę Infrastructures for Georesources osiągnęły dojrzałość implementacyjną. Dowód taki udało się uzyskać i przedstawić dzięki realizacji krajowego projektu infrastrukturalnego: IS-EPOS: Cyfrowa przestrzeń badawcza sejsmiczności indukowanej dla celów EPOS, współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w latach 2013-2015. W skład konsorcjum realizującego ten projekt weszły trzy jednostki reprezentujące naukę: Instytut Geofizyki PAN, Główny Instytut Górnictwa i Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH oraz jednostka przemysłowa - Kompania Węglowa S.A.

W ramach projektu zbudowano prototyp rozwiązania technicznego integrującego infrastruktury badawcze sejsmiczności indukowanej. Powstała platforma cyfrowa IS-EPOS, która wraz z węzłami danych jest dedykowanym narzędziem pracy dla badaczy z dziedziny, integrującym dane, specjalistyczne oprogramowanie, dokumentację branżową oraz środowisko obliczeniowe. Taka konstrukcja pozwala na zdalne prowadzenie wirtualnych eksperymentów naukowych. Sukces projektu wynikał zarówno z wcześniejszej pracy koncepcyjnej w grupie międzynarodowej Infrastructures of Georesources EPOS, jak i dzięki zróżnicowaniu kompetencyjnemu członków konsorcjum: Instytut Geofizyki – projekt całości i rozwiązania dziedzinowe, ACK Cyfronet –  implementacja IT, Główny Instytut Górnictwa – innowacyjność przedsięwzięcia, Kompania Węglowa – potrzeby i oczekiwania przemysłu. Platforma IS‑EPOS jest współwłasnością Instytutu Geofizyki PAN i ACK Cyfronet.

Powstała platforma cyfrowa IS-EPOS wraz z węzłami danych dowiodła dojrzałości, opracowanych w grupie Infrastructures for Georesources z wiodącym udziałem polskich grup naukowych, koncepcji dla EPOS. Niezwykle ważny również z punktu widzenia EPOS i Polski w EPOS był udział partnera przemysłowego – Kompanii Węglowej SA, dowodzący, że możliwa jest, oparta na wzajemnym zrozumieniu i zaufaniu, synergiczna współpraca nauki z przemysłem.

Po zakończeniu fazy przygotowawczej w jesieni 2015 roku program EPOS wszedł w fazę implementacyjną finansowaną przez Komisję Europejską w ramach projektu EPOS-IP „European Plate Observing System - Implementation Phase” (H2020-INFRADEV-1-2015-1). Faza implementacyjna zakończy się we wrześniu 2019. Wykazana dojrzałość grupy roboczej Infrastructures for Georesources, zajmującej się infrastrukturami sejsmiczności i zagrożeń antropogenicznych, skutkowała tym, że w projekcie EPOS IP powierzone jej została budowa jednego z 10 europejskich węzłów tematycznych EPOS – Thematic Coreservice Anthropogenic Hazards (TCS AH). Rezultat wspomnianego krajowego projektu IS-EPOS – platforma cyfrowa IS-EPOS została wkładem własnym Polski w TCS AH i EPOS i stała się podstawową infrastrukturą techniczną TCS AH. W budowę TCS AH, w tym w dalszy rozwój platformy, zaangażowani są specjaliści z 14 instytucji naukowych z 10 krajów Europy. Pracą kieruje prof. Beata Orlecka-Sikora z Instytutu Geofizyki PAN, a wiodący udział mają zespoły z Instytutu Geofizyki PAN i ACK Cyfronet AGH. Warto również zaznaczyć, że niektóre rozwiązania IT zaproponowane przez ACK Cyfronet AGH i zastosowane przy budowie platformy IS-EPOS są obecnie wdrażane w innych węzłach tematycznych i usługach zintegrowanych EPOS, w tym w kluczowym dla całego EPOS systemie uwierzytelniania użytkownika i monitorowania wykorzystania zasobów. Polskie jednostki naukowe są aktywne również w innych węzłach tematycznych EPOS, udostępniając społeczności międzynarodowej zbierane dane geodezyjne, sejsmologiczne, geomagnetyczne i inne służące badaniom Ziemi.

Na początku bieżącego roku Koordynator i ciała kierownicze EPOS wystąpiły do Komisji Europejskiej z wnioskiem o powołanie Konsorcjum Europejskiej Infrastruktury Badawczej (European Research Infrastructure Consortium - ERIC) dla EPOS. Do konsorcjów ERIC wchodzą kraje, które zobowiązują się utrzymywać i wspierać rozwój infrastruktur badawczych mających znaczenie strategiczne dla Europy. Nasza aktywność w obrębie węzła TCS AH oraz rosnąca aktywność polskich jednostek naukowych w innych węzłach tematycznych EPOS spowodowała, że konsorcjum EPOS PL wystąpiło do Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Pana Jarosława Gowina z wnioskiem o przystąpienie Polski do mającego powstać konsorcjum EPOS-ERIC. Po pozytywnym wyniku wszechstronnej zewnętrznej oceny zaangażowania polskich jednostek naukowych w EPOS oraz obecnych i oczekiwanych korzyści dla Polski wynikających z tego zaangażowania, wniosek został skierowany dalej pod obrady Rządu RP. 

W dniu 30 października Komisja Europejska przyznała status prawny Konsorcjum EPOS-ERIC. W dniach 6-7 listopada 2018 ustanowione zostało Zgromadzenie Ogólne EPOS-ERIC, uzgodnione przez rządowych przedstawicieli w EPOS, oraz odbyło się pierwsze posiedzenie Zgromadzenia. W tych samych dniach Premier Mateusz Morawiecki podpisał wniosek o przystąpienie Polski do EPOS-ERIC. Wniosek uzyskał aprobatę Komisji Europejskiej i jednogłośną akceptację Zgromadzenia Ogólnego EPOS-ERIC 8 listopada br. Polskę w Zgromadzeniu Ogólnym EPOS-ERIC będą reprezentowali Pan Michał Rybiński, Główny Specjalista w Departamencie Innowacji i Rozwoju MNiSW oraz prof. Stanisław Lasocki z Instytutu Geofizyki PAN. Oprócz Polski do konsorcjum EPOS-ERIC przystąpiły: Belgia, Dania, Francja, Holandia, Norwegia, Portugalia, Słowenia, Wielka Brytania i Włochy. Przedstawiciele Grecji, Islandii i Szwajcarii zostali członkami obserwatorami.

Zbliżając się do utworzenia EPOS-ERIC, ciała kierownicze EPOS przeprowadziły wszechstronną, wewnętrzną i zewnętrzną ocenę węzłów tematycznych. Miało to na celu sprawdzenie, które z 10-ciu węzłów tematycznych będą gotowe do wejścia od 2020 roku w następną fazę – fazę operacyjną, a które wymagają dalszych działań implementacyjnych. Kierowany przez polską jednostkę naukową – Instytut Geofizyki PAN TCS Anthropogenic Hazards otrzymał wyróżniającą ocenę gotowości technicznej i bardzo dobrą ocenę spodziewanej użyteczności. W efekcie TCS AH znalazł się w gronie sześciu węzłów tematycznych uznanych za gotowe do otwarcia się na międzynarodową społeczność nauki. Kierowniczą rolę w TCS AH EPOS powierzono Instytutowi Geofizyki PAN. Tym samym Instytut zarządza częścią europejskich infrastruktur badawczych z European Strategy Forum on Research Infrastructures in Europe (ESFRI). Jądro techniczne TCS AH, platforma IS-EPOS jest zlokalizowana na infrastrukturze IT ACK Cyfronet, a największy węzeł danych TCS AH znajduje się w IGF PAN.

W Polsce rozwój infrastruktury badawczej z zakresu nauk o Ziemi, przeznaczonej do integracji w ramach programu EPOS wspierany jest również w ramach projektu „EPOS - System Obserwacji Płyty Europejskiej” – EPOS-PL, współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój w latach 2017-2021. Projekt ten jest realizowany przez konsorcjum w składzie: IGF PAN, ACK Cyfronet AGH, GIG, IGiK, UPWR, WAT oraz Polska Grupa Górnicza (partner przemysłowy). Jednostką koordynującą jest IGF PAN, a koordynatorem dr inż. Dorota Olszewska z IGF. Celem projektu jest utworzenie bądź rozwój Centrów Infrastruktury Badawczej w zakresie sejsmiczności antropogenicznej, magnetyzmu, laboratoriów analitycznych, geodezji, geologii, sejsmologii oraz innych węzłów tematycznych EPOS. Powstanie infrastruktura badawcza EPOS-PL, gdzie dane zbierane z rozproszonych sieci pomiarowych będą opracowywane, standaryzowane i integrowane w bazy danych ze szczegółowymi metadanymi. Ujednolicony dostęp do baz zapewniony będzie poprzez strony web wraz z odpowiednimi serwisami/aplikacjami analitycznymi oraz dedykowanymi wizualizacjami. W ten sposób powstaną krajowe kluczowe elementy węzłów tematycznych EPOS: węzła tematycznego Zagrożeń Antropogenicznych (TCS AH), Danych GNSS i ich produktów (TCS GNS Data and Products), Obserwacji Geomagnetycznych (TCS Geomagnetic Observations), Laboratoriów Multiskalowych (TCS Multi-Scale Laboratories), Sejsmologii (TCS Seismology) oraz Geologii (TCS Geology). Ścisła integracja infrastruktur badawczych w skali kraju nastąpi także dzięki budowie specjalistycznych poligonów pomiarowych zintegrowanych obserwacji procesów geodynamicznych. Pierwsze poligony z grupy tzw. MUSE (Multidyscyplinary Upper Silesian Episode) są tworzone w ramach projektu EPOS-PL na terenach górniczych i pogórniczych w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Tym samym projekt EPOS-PL przyczyni się również do wzmocnienia partnerstwa z przemysłem i zbudowaniu stałego procesu transferu technologii w zakresie nauk o Ziemi z jednostek naukowych do przemysłu.  

Infrastruktura badawcza wytworzona i zintegrowana w ramach EPOS i związanych z nim projektów pozytywnie wpływa na jakość i ilość publikacji naukowych pozwalając na prostszy dostęp do danych i oprogramowania, które mogą zostać użyte w pracy badawczej. Mimo, że platforma IS-EPOS węzła TCS AH jest ciągle na etapie wdrażania docelowych rozwiązań, przy użyciu dostępu do zgromadzonych tam danych oraz zaimplementowanego oprogramowania można już wykonywać analizy naukowe. Do chwili obecnej przy pomocy danych i aplikacji dostępnych na platformie powstał 1 doktorat i 1 habilitacja, a kolejne 3 doktoraty i 1 habilitacja są przygotowywane. Przygotowano kilkanaście prac naukowych opublikowanych w czasopismach z listy JCR. Potencjał platformy jako narzędzia wspomagającego badania naukowe dostrzegło europejskie środowisko naukowe z zakresu nauk o Ziemi i zagrożeń antropogenicznych. IS-EPOS stał się docelowym repozytorium danych zebranych w naukowym projekcie Horyzontu 2020 „SHale gas Exploration and Exploitation induced Risks (SHEER). IS-EPOS świadczy usługi dostępu wirtualnego (Virtual Access) w dwóch innych europejskich projektach H2020: Seismology and Earthquake engineering Research infrastructure Alliance for Europe (SERA) i Science for Clean Energy (S4CE).

Platforma IS-EPOS jest również świetnym narzędziem edukacyjnym oraz narzędziem upowszechniania wyników naukowych. Na studiach doktoranckich w IGF PAN oraz na Uniwersytecie w Oulu, Finlandia IS-EPOS służy do zapoznania studentów zarówno z podstawowymi analizami sejsmologicznymi jak również zaawansowanymi analizami zmiennego w czasie zagrożenia sejsmicznego. Ponadto warsztaty z sejsmiczności antropogenicznej z użyciem wirtualnego dostępu do danych i aplikacji naukowych przez platformę IS-EPOS były przeprowadzone jak do tej pory dla studentów w Finlandii, Niemczech, Polsce, Szwecji i USA, a na początku przyszłego roku takie warsztaty organizowane są przez Keel University w Wielkiej Brytanii. W projekcie edukacyjnym ERIS (Exploitation of Research results In School practice), którego celem jest zwiększenie zainteresowania uczniów gimnazjów i szkół ponadgimnazjalnych naukami matematyczno-przyrodniczymi oraz podjęciem kariery naukowej wykorzystano zasoby platformy do przygotowania pakietów edukacyjnych do wykorzystania na lekcjach we Francji, Polsce i Rumunii. Projekt ten finansowany jest przez Komisję Europejską w ramach programu Erasmus+. Tak wszechstronne zastosowanie elementu składowego EPOS jakim jest platforma IS-EPOS węzła TCS AH doskonale wpisuje się w szerokie założenia programu EPOS jako flagowego projektu europejskiego w zakresie nauk o Ziemi, który ma służyć do podnoszenia wiedzy społeczeństwa na temat geosfery i zagrożeń z nią związanych.

Dorota Olszewska, Grzegorz Lizurek (Zakład Sejsmologii, IGF PAN)

 

  • prof. S. Lasocki, kierownik Zakładu Sejsmologii IGF PAN

    prof. S. Lasocki, kierownik Zakładu Sejsmologii IGF PAN

  • prof. Beata Orlecka-Sikora, dyrektor IGF PAN

    prof. Beata Orlecka-Sikora, dyrektor IGF PAN

  • dr D.Olszewska, koordynator projektu EPOS-PL

    dr D.Olszewska, koordynator projektu EPOS-PL

Prowadzone projekty

  • chihe