FOTONIK OCH MODERNA AVBILDNINGSMETODER FORSKNINGSPROGRAM FINLANDS AKADEMI. Programbeskrivning

Transkript

1 FOTONIK OCH MODERNA AVBILDNINGSMETODER FORSKNINGSPROGRAM FINLANDS AKADEMI Programbeskrivning

2 - 2 - INNEHÅLL INNEHÅLL 2 FÖRORD 3 1. BAKGRUND 2. MÅL 3. TEMAOMRÅDEN 3.1 Optiska material och interaktiva processer 3.2 Nya avbildningstekniker 3.3 Biofotonik och medicinsk fotonik 4. GENOMFÖRANDE 4.1 Finansiering 4.2 Nationellt samarbete 4.3 Internationellt samarbete 4.4 Tidtabell 4.5 Programgrupp 4.6 Programkoordinering 4.7 Utvärdering av programmet 5. ANSÖKNINGSFÖRFARANDE OCH BEDÖMNINGSKRITERIER 5.1 Preliminära ansökningar Enskilda forskargrupper Konsortier 5.2 Egentliga ansökningar Enskilda forskargrupper Ansvariga ledare för konsortier Ansvariga ledare för delprojekt inom ett konsortium 5.3 Utvärderingskriterier 6. YTTERLIGARE INFORMATION

3 - 3 - FÖRORD Styrelsen för Finlands Akademi beslöt vid sitt möte den 3 oktober 2006 att i anslutning till verksamhets- och ekonomiplanen för bevilja förhandlingsrätt för beredningen av forskningsprogrammet Fotonik och moderna avbildningsmetoder. I juli 2007 tillsattes en expertgrupp för att bereda programmet. I den ingick som ordförande professor Timo Jääskeläinen (Joensuu universitet, institutionen för fysik, Finlands Akademis forskningsråd för naturvetenskap och teknik), som vice ordförande professor Tatu Juvonen (Uleåborgs universitet, medicinska fakulteten, forskningsrådet för hälsa) och som medlemmar professor Reijo Lahti (Åbo universitet, biokemiska institutionen, forskningsrådet för biovetenskap och miljö), professor Tuula Salo (Uleåborgs universitet, medicinska fakulteten, forskningsrådet för hälsa) och professor Kaisa Sere (Åbo Akademi, institutionen för informationsbehandling, forskningsrådet för naturvetenskap och teknik). Som inbjudna experter ingick dessutom professor John Eriksson (Åbo Akademi), professor Ari T. Friberg (Tekniska högskolan), professor Pekka Hänninen (Åbo universitet), professor Elina Ikonen (Helsingfors universitet), professor Matti Kaivola (Tekniska högskolan), professor Risto Myllylä (Uleåborgs universitet), äldre forskare Tapio Niemi (Tammerfors tekniska universitet), professor Markus Pessa (Tammerfors tekniska universitet) och professor Matti Pietikäinen (Uleåborgs universitet). Gruppen sammanträdde tre gånger. I övrigt sköttes arbetet elektroniskt. Finlands Akademis styrelse har reserverat 9 miljoner euro för finansiering av projekt inom det fyraåriga forskningsprogrammet under Finlands Akademis forskningsråd för naturvetenskap och teknik, biovetenskap och miljö respektive hälsa medverkar i programmet.

4 BAKGRUND Fotonik används numera allmänt som en samlande term för optik och optoelektronik. Fotoniken studerar alstring, detektion och styrning av ljus. Forskningens praktiska mål är att i allt större utsträckning möjliggöra utnyttjandet av ljus både inom industrin och i människornas vardag. En viktig del av fotoniken är tillämpningarna, vilket också framgår av definitionen ovan. Det är alltså inte endast fråga om att detektera en signal, utan även om att modifiera den så att den information den innehåller kan tolkas och användas så som tillämpningen i fråga kräver. Ett av de bredaste delområdena inom tillämpad fotonik är avbildning. Fotoniken har tillkommit genom tvärvetenskaplig interaktion, men den har starka rötter i fysiken. Inom området verkar idag fysiker, ingenjörer, kemister, ITexperter, läkare, biovetenskapare och till och med psykologer. Dessutom kommer människorna dagligen i kontakt med fotonikprodukter utan dem skulle dagens samhälle se mycket annorlunda ut. De vetenskapliga och teknologiska projekten inom fotonik och avbildning har och kommer även framöver att ha en växande samhällelig betydelse de står för de snabbast växande industriella branscherna såväl globalt som i Finland genomförde Finlands Akademi och Tekes ett gemensamt framsynsprojekt, Finnsight 2015, med ledande experter från olika områden. Projektet granskade olika förändringsfaktorer som påverkar det finländska näringslivet och samhället och identifierade framtida utmaningar för innovations- och forskningsverksamheten. Dessutom analyserades kompetensområden med anknytning till vetenskap, teknik, näringsliv och samhälle. Många av de kompetensområden som ansågs viktiga med tanke på framtiden har kopplingar till fotonik och avbildning. Likaså har de av statsrådet tillsatta strategiska kompetensklustren flera temaområden med direkt anknytning till fotonik och avbildning: informations- och kommunikationsteknik, energi, skog samt hälsa och välfärd. Nya avbildningsbehov kan skönjas i takt med den ökande integreringen av elektronik, utvecklingen av kortdistansradiokommunikation samt användningen av mikro- och nanoteknik i olika tillverkningsmetoder. I kombination med olika beräkningsmetoder och metoder för tolkning av bildinformation kan dessa tekniker ge upphov till visuella sensorer som reellt kan integreras i omgivningen. Man har redan tidigare försökt ta fram dylika lösningar med traditionell teknik, men denna tillåter inte massproduktion av tillämpningar med ytterst låg effektförbrukning. Utnyttjandet av nya metoder för att framställa avbildande sensorer kräver motsvarande innovationer inom de beräkningsvetenskapliga metoderna, till och med sådana som idag inte kan förutses. Detta inverkar

5 - 5 - oundvikligen även på utvecklingen av tolkningsmetoderna. De tekniker som eftersträvas kan ha en mycket bred tillämpningspotential. Europa har haft och vill fortsättningsvis ha en pionjärställning inom fotoniken. En europeisk teknikplattform, Photonics21, har inrättats för att samordna utvecklingen på området i syfte att göra Europa till ledande aktör inom följande områden där fotoniken spelar en stor roll för forskningen 1 : informations-, avbildnings- och kommunikationsteknik belysnings- och bildskärmteknik produktions- och tillverkningsteknik samt kvalitet biologiska vetenskaper och hälsovård trygghet och säkerhet Dessa områden överlappar givetvis varandra i mycket. Via denna plattform vill man koordinera forsknings- och utvecklingsaktiviteten i Europa inom alla dess delområden, från utbildning, grundforskning och tillämpad forskning ända till produktion och tillämpningar. Inom EU:s sjunde ramprogram bedrivs fotonikforskning dels i programmet för informations- och kommunikationsteknik (ICT), dels i programmet för nanovetenskap, material och nya produktionsmetoder (NMP). Japan och USA är vid sidan av de stora europeiska länderna centrala aktörer på området. Finlands ställning inom grundforskningen är mycket bra och inom vissa områden representerar vi världstoppen. Forskningen i fotonik har således både relevans och aktualitet, och Finlands Akademis forskningsprogram kommer vid rätt tidpunkt med tanke på utvecklingen av den finländska vetenskapliga kunskapen och landets internationella konkurrenskraft. 2. MÅL Forskningsprogrammets temaområden har valts så att de mångsidigt täcker avbildningsprocessens olika delområden, allt från alstringen av en optisk signal till interaktionen mellan ljus och materia och dess användning i olika tillämpningar. Som ett särskilt tillämpningsområde undersöks fotoniska metoder för biovetenskapens och medicinens behov. Temaområdena beskrivs i avsnitt 3. Förutom att skapa högklassig vetenskaplig kunskap är det meningen att programmet ska fördjupa dialogen mellan forskarsamhället och industrin på 1 Photonics21 - European Technology Platform Towards a Bright Future for Europe, Strategic Research Agenda in Photonics

6 - 6 - grundforskningens område. Samtidigt skapas mekanismer för snabb och effektiv exploatering av ny kunskap. Programmet ska också stödja forskarutbildningen på detta område och stärka forskaryrkets ställning. Dessutom vill programmet öka forskarnas medverkan i internationella nätverk och främja det nationella tvärvetenskapliga samarbetet. Forskningsprogrammets primära mål är att ta fram internationellt betydelsefull vetenskaplig kunskap inom fotonikens olika delområden att inrikta den finländska forskningen på utveckling av innovativa metoder och helhetslösningar inom fotonik och avbildning att förstärka det vetenskapliga kunnandet och forskningsmiljöerna inom sådana delområden som gagnar forskningen i fotonik och dess utveckling i Finland. Andra syften med programmet är att skapa nya tvärvetenskapliga forskningsgrupper och såväl nationella som internationella forskningsnätverk att öka mobiliteten bland forskare och forskarstuderande att stärka forskningens och industrins internationella konkurrenskraft att höja den finländska forskningen till internationell spetsnivå inom vissa delområden. 3. TEMAOMRÅDEN Programmet omspänner fotonikens olika delområden, från interaktion mellan elektromagnetisk strålning och materia, från bildskärms- och belysningsteknik och från teknik för signaldetektorer via nya avbildningsmetoder till forskning i nya tillämpningar. På detektorteknikens område kan man utveckla nya, optiskt känsliga material och interaktiva processer. Nya avbildningstekniker kan användas t.ex. vid registrering, lagring och analys av bildsignaler, även med hjälp av modellering. Ett särskilt tillämpningsområde är användningen av fotonik inom biovetenskap och medicin. Sökandena uppmanas att skapa tvärvetenskapliga projekt. Forskningsprogrammets teman indelas i tre huvudgrupper Optiska material och interaktiva processer Nya avbildningstekniker Biofotonik och medicinsk fotonik 3.1 Optiska material och interaktiva processer

7 - 7 - Utöver grundforskning avses här med forskning i optiska material forskning i syfte att utveckla sådana material som behövs i fotoniktillämpningar. De fenomen som studeras kan vara antingen lineära eller icke-lineära. De kan utgöras av fenomen i nano- eller mikroskala eller fenomen inne i materialet med vilka man kan alstra och processera ljus. Materialen kan vara biologiska, oorganiska eller organiska. Materialens inre struktur eller deras ytstruktur kan modifieras för att styra ljuset på önskat sätt eller för att alstra ljus. Likaså kan forskningen gälla modifieringen av egenskaper hos ljuskänsliga material. Exempel på lämpliga forskningsobjekt Forskning i optiskt aktiva material, till exempel metamaterial och optiskt känsliga biomaterial Användningen av koherens, polarisation och kvantfenomen vid avbildning Bildskärms- och belysningstekniker Funktionella material 3.2 Nya avbildningstekniker Med nya avbildningstekniker avses tekniker som utnyttjar till exempel spektroskopi, koherens, polarisation eller annan tilläggsinformation som kräver att informationen behandlas flerdimensionellt (till skillnad från tvådimensionellt bildmaterial). Ett viktigt område är också att förbättra plats- och tidsresolutionen i de kända avbildningsmetoderna när man i tillämpningarna eftersträvar avbildning i realtid av fenomen på cell- och molekylnivå. På grund av den stora mängden data kan dylik bildinformation kräva att signalen behandlas på ett nytt sätt samt att teknikerna för att packa bilder och metoderna för att föra över data utvecklas. Analogt måste metoderna för tolkning och sortering av bildmaterial utvecklas. De nya avbildningsteknikerna är inte nödvändigtvis inskränkta endast till optiska signaler; i och med att metoderna är generiska kan de tillämpas även på andra observationer som behandlas på motsvarande sätt. Temaområdet kan ha t.ex. följande underteman: utveckling av metoder som använder sig av nya mätningar samt fenomen i närfältet packning, lagring, sortering och identifiering av bildinformation lösningar för avbildningsbehov inom biologiskt relevanta tillämpningsområden inom medicin och biovetenskap i allmänhet nya avbildningsmetoder som kommer ur tillämpningar med närvarande intelligens (ubicomp)

8 Biofotonik och medicinsk fotonik Med biofotonik avses användning av fotoniska tekniker i biovetenskap och medicin. En tvärvetenskaplig approach är ett naturligt sätt att lösa problem inom tillämpad forskning av detta slag. Exempel på forskningsobjekt fotondiagnostik och fotonterapi optiska manipulatorer (optiska pincetter, modifiering och förstöring av objekt) nya angreppssätt för att avbilda levande och följa rörliga objekt i realtid (avbildning av organ, följning och avbildning av enstaka molekyler) nya metoder inom medicinsk diagnostik och cellbiologiska tillämpningar 4. GENOMFÖRANDE 4.1 Programfinansiering Fotonik och moderna avbildningsmetoder är ett forskningsprogram som finansieras av Finlands Akademi. Programmet koordineras vid Akademin av en programchef. Forskningsprogrammet har planerats för fyra år med finansiering under åren Styrelsen för Finlands Akademi har beviljat programmet nio miljoner euro. 4.2 Nationellt samarbete Forskningsprogrammet anknyter till det forskningsprogram om funktionella material som finansieras av Tekes samt till avbildningstemat i programmet Pharma. Det praktiska samarbetet ordnas av en programgrupp. Forskningsprogrammet tangerar Finlands Akademis pågående forskningsprogram för nanovetenskap (FinNano, ) och hållbar energi (SusEn, ) samt forskningsprogrammet om beräkningsvetenskaper, som startar samtidigt. 4.3 Internationellt samarbete Genom internationellt finansieringssamarbete vill Akademin stärka den finländska forskningens aktiva utlandskontakter. Finlands Akademis centrala samarbetsländer under de närmaste åren är Indien, Japan, Kina och Ryssland samt Kanada, USA, Brasilien och Chile, med vilka finansieringssamarbetet

9 - 9 - kommer att stärkas. Vetenskapsråden har föreslagit samarbete på fotonikens område med Brasilien, Indien, Japan, Kina och Ryssland. De gemensamma utlysningarna med Brasilien, Japan och Kina i anknytning till programmet är tänkta att genomföras Dessutom torde ERA-NETutlysningen 2009 (ERA-Neuron) kopplas ihop med forskningsprogrammet. Preliminära diskussioner har även förts med Ryssland om gemensamma projekt och om en eventuell gemensam utlysning Också samarbete med andra länder är både möjligt och önskvärt. 4.4 Tidtabell Inom forskningsprogrammet finansieras projekt under åren Finansieringsperioden börjar senast och upphör senast Forskningsprogrammet utvärderas För programmet anordnas en utlysning i två steg. De preliminära ansökningarna i det första steget ska lämnas in till Finlands Akademi senast kl Bland dessa utser programgruppen de projekt som går vidare till steg två på basis av deras vetenskapliga kvalitet samt lämplighet för programmets mål och omfattning. För dessa begär programgruppen in egentliga ansökningar som ska vara inlämnade senast kl Finansieringsperioden för de projekt som får finansiering börjar De gemensamma internationella utlysningarna har följande preliminära tidtabell. Under 2009 genomförs i mån av möjlighet bilaterala utlysningar med Brasilien (mikro- och optoelektronik), Kina (signalbehandling) och Japan (funktionella material) samt med ERA-NET:s projekt Neuron (avbildning inom neurovetenskap). En utlysning 2010 tillsammans med Ryssland bereds. Teman och tidtabeller preciseras senare och läggs ut på programmets webbplats Programgrupp Forskningsprogrammet leds av en programgrupp som består av medlemmar i Akademins forskningsråd, representanter för andra medverkande organisationer samt av expertledamöter. Till programgruppens möten kan dessutom andra experter inbjudas. Programgruppens sammansättning läggs ut på programmets webbplats i januari Programgruppens uppgift är att leda och övervaka programmet att bereda processen för bedömning av ansökningarna att föreslå projekt för finansiering för ansvariga finansiärer

10 att vid behov för vetenskapsråden och övriga finansiärer föreslå kompletterande utlysningar och/eller tilläggsfinansiering att föreslå projekt som senare kopplas till programmet att planera och organisera den slutliga utvärderingen av programmet att styra och stödja samordningen av programmet samt att främja nyttiggörandet av forskningsrönen. 4.6 Programkoordinering Programmet vill med hjälp av aktivt informationsutbyte och samarbete länka samman de antagna forskningsprojekten till en helhet. Av ledarna för dessa projekt förutsätts därför att de förbinder sig att arbeta för programmets mål och samhälleliga genomslag samt att aktivt samarbeta under programmets gång och vid utvärderingen av programmets resultat. De ansvariga ledarna för de antagna projekten har till uppgift att i enlighet med programkoordineringens och finansiärernas anvisningar svara för och rapportera om projektets vetenskapliga framsteg och om användningen av de beviljade medlen (inkl. årsrapporter och slutrapporter) att se till de själva och/eller de forskare som ingår i programmet deltar i de möten, seminarier och verkstäder som programmet anordnar och att främja informationsutbytet och samarbetet mellan programmets olika forskargrupper att medverka i framtagandet av översikter, synteser och informationsmaterial om forskningsprogrammet att aktivt informera om programmets framsteg och resultat på offentliga och vetenskapliga forum. Forskningsprogrammets programchef samarbetar med de medverkande projekten i syfte att uppnå programmets mål. Programchefen koordinerar informationsgången och främjar samarbetet mellan forskarna inom de olika projekten. Vid sidan av elektronisk kommunikation är gemensamma seminarier, verkstäder och forskarutbildningar viktiga sätt att kommunicera. Finlands Akademi och programchef, fil. dr D Anssi Mälkki svarar för koordineringen av forskningsprogrammet. 4.7 Utvärdering av programmet Efter att forskningsprogrammet har avslutats utvärderas dess genomförande och resultat. Vid utvärderingen beaktas bl.a. följande omständigheter: hur programmets mål har uppnåtts

11 genomförandet (koordineringen, programgruppens roll, medverkan i programmet) resultatens vetenskapliga kvalitet resultat och effekter, integrering av resultaten och syntes på programnivå programmets vetenskapliga, samhälleliga och ekonomiska genomslag forskarutbildning och främjande av forskarkarriären nationellt och internationellt samarbete informationsverksamheten. De forskningsgrupper som finansieras ska årligen eller enligt programgruppens anvisningar rapportera om hur deras projekt framskrider samt tillställa Finlands Akademi en slutrapport när projektet har avslutats. Av rapporterna ska framgå bland annat vilka vetenskapliga publikationer och lärdomsprov som har gjorts inom projekten. 5. ANSÖKNINGSFÖRFARANDE OCH BEDÖMNINGSKRITERIER Ansökningsproceduren för forskningsprogrammet är indelad i två steg. En preliminär ansökan lämnas in elektroniskt senast kl Ansökningstiden är ovillkorlig. Ansökan med bilagor görs på engelska på adressen > svenska > För forskare > Söka bidrag > Logga in på e-tjänsten. Välj Ny ansökan och namnet Fotonik och moderna avbildningsmetoder. De projekt som går vidare till den egentliga utlysningen väljs senast i början av mars 2009 på basis av de planskisser de lämnat i det första steget. De egentliga ansökningarna kan lämnas in elektroniskt tidigast , och ansökningstiden utlöper kl Ansökningstiden är ovillkorlig. Både enskilda forskargrupper och konsortier som består av flera forskargrupper kan ansöka om bidrag inom programmet. För programmet anordnas en utlysning i två steg. Sökandena bör följa: 1. Akademins allmänna anvisningar i januariutlysningen Detaljerade anvisningar om hur ansökningar lämnas in, > svenska > För forskare > Anvisningar 3. Detaljerade anvisningar om bilagornas form och längd, > svenska > För forskare > Bilagor 4. Denna programbeskrivning 5.1 Preliminära ansökningar Akademins e-tjänst öppnas De preliminära ansökningarna ska lämnas in elektroniskt senast kl Ansökningstiden är

12 ovillkorlig. Till ansökan fogas endast begärda bilagor, som bör vara uppgjorda enligt Akademins anvisningar. De preliminära ansökningarna bedöms enligt följande kriterier: projektets lämplighet med avseende på forskningsprogrammets tema, hur programmets målsättningar genomförs samt projektförslagets nyhetsvärde och användbarhet. Akademin beslutar senast i början av mars 2009 vilka projekt som går vidare till andra steget. Information om detta läggs ut på Akademins webbsidor, och sökandena meddelas också skriftligt Enskilda forskargrupper Elektronisk ansökningsblankett Bilagor: planskiss, högst fyra sidor meritförteckning för den ansvariga ledaren, högst fyra sidor publikationsförteckning för sökanden, fri längd. Sökandena ombeds markera de tio viktigaste publikationerna med avseende på forskningsplanen Konsortier Endast konsortiets ledare lämnar in en ansökan. Elektronisk ansökningsblankett Bilagor: konsortiets planskiss, högst fyra sidor meritförteckningar för konsortiets ledare och de medverkande projektens ansvariga ledare. Lämnas in som ett enda dokument, högst fyra sidor per forskare publikationsförteckningar för konsortiets ledare och de medverkande projektens ansvariga ledare. Lämnas in som ett enda dokument, för projektledarnas del markeras de tio viktigaste publikationerna med avseende på forskningsplanen 5.2 Egentliga ansökningar För de projekt som går vidare till andra steget öppnas e-tjänsten , och ansökningstiden utlöper kl Ansökningstiden är ovillkorlig.

13 Till ansökan fogas endast begärda bilagor som, bör vara uppgjorda enligt Akademins anvisningar Enskilda forskargrupper Elektronisk ansökningsblankett Bilagor: abstrakt, högst en sida forskningsplan, högst tolv sidor meritförteckning för den ansvariga ledaren, högst fyra sidor publikationsförteckning för den ansvariga ledaren, högst fyra sidor och med de tio viktigaste publikationerna med avseende på forskningsplanen markerade vid behov ett utlåtande av en etisk kommitté eller djurförsöksnämnden situationsrapport för den ansvariga ledarens forskningsprojekt som finansieras av Akademin och som inte har lämnat in sin slutrapport ifall arbetet sker utomlands: inbjudan från det utländska universitetet eller forskningsinstitutet Ansvariga ledare för konsortier Elektronisk blankett, ansökan görs endast för konsortieledarens egen forskargrupp. Bilagor: abstrakt uppgjord enligt anvisningarna för konsortier, högst en sida forskningsplan uppgjord enligt anvisningarna för konsortier, högst 15 sidor meritförteckningar för konsortiets ledare och de medverkande projektens ansvariga ledare. Lämnas in som ett enda dokument, högst fyra sidor per forskare publikationsförteckningar för konsortiets ledare och de medverkande projektens ansvariga ledare. Lämnas in som ett enda dokument, för projektledarnas del markeras de tio viktigaste publikationerna med avseende på forskningsplanen vid behov ett utlåtande av en etisk kommitté eller djurförsöksnämnden situationsrapport för den ansvariga ledarens och projektledarnas forskningsprojekt som finansieras av Akademin och som inte har lämnat in sin slutrapport. Rapporterna lämnas in som ett enda dokument ifall arbetet sker utomlands: inbjudan från det utländska universitetet eller forskningsinstitutet.

14 Ansvariga ledare för delprojekt inom ett konsortium Elektronisk blankett, ansökan görs endast för projektledarens egen forskargrupp. Inga bilagor; konsortiets ledare fogar samtliga bilagor i konsortiet till sin egen ansökan 5.3 Utvärderingskriterier Ansökningarnas vetenskapliga nivå bedöms av en internationell expertpanel. Bedömningskriterier är bl.a.: hur projektet passar in i forskningsprogrammet forskningsplanens vetenskapliga kvalitet och innovativitet forskningsplanens genomförbarhet sökandens/forskningsgruppens/konsortiets nationella och internationella samarbetsnätverk forskarutbildningen och utvecklingen av forskningsmiljön sökandens/forskningsgruppens/konsortiets kompetens och lämplighet samt ifall ansökan gäller ett konsortieprojekt, det mervärde konsortiet tillför forskningen. Akademins detaljerade anvisningar till de experter som utvärderar ansökningarna finns på adressen > svenska > För forskare > Bedömer du ansökningar? Det är värt att bekanta sig med dem. 6. YTTERLIGARE INFORMATION Denna programbeskrivning fås både på Finlands Akademis webbsidor och på Akademins registratorskontor. Registratorskontorets adressuppgifter: Finlands Akademi PB 99 (Vilhelmsbergsgatan 6) Helsingfors Telefon: Fax: E-post: kirjaamo@aka.fi Programchef Projektsekreterare Anssi Mälkki Hanna-Kaisa Kronström Tfn Tfn Fax: E-post: fornamn.efternamn@aka.fi