Research and development of advanced analysis and interpretation of atomic force microscopy (AFM) data using artificial intelligence and machine learning

Provider

Ministry of Industry and Trade

Programme

—

Call for proposals

SMPO202500001

Main participants

Activair s.r.o.<br>Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta<br>Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava / IT4Innovations

Contest type

VS - Public tender

Contract ID

FY01010025

Project name in Czech

Výzkum a vývoj pokročilé analýzy a intepretace dat z mikroskopie atomárních sil (AFM) pomocí umělé inteligence a strojového učení

Annotation in Czech

Cílem projektu je využití umělé inteligence (AI) pro pokročilou analýzu dat získaných při měření povrchů materiálů (tenkých vrstev epitaxního grafenu a vzorků kostí) pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM). AFM umožňuje získání velkého množství informací ze studovaného povrchu např. informace o topografii, elektrických, magnetických nebo mechanických vlastnostech. Zpracování takového množství informací je časově velmi náročné a závisí na zkušenostech operátora (významný vliv lidského faktoru). Jedinečné propojení výstupu z měření pomocí AFM s vysoce výkonným počítačovým clusterem (superpočítačem), kdy za pomoci strojového učení a umělé inteligence dojde k automatizaci zpracování dat, přinese výrazné zefektivnění a urychlení analýzy dat a tím i výrazné finanční úspory. Půjde zejména o odstranění obrazového šumu, korekci zkreslení, automatickou klasifikací sledovaných jevů nebo detekci anomálií. Očekává se časová úspora při zpracování dat z jednoho měření cca 80% (z 1h na 12 min) při přesnosti analýzy až 95 % (dle metodik Precision a Recall). Využití specializovaných, prediktivních AI modelů umožní zlevnit a zefektivnit experimentální nebo výrobní procesy, které se aktuálně vyhodnocují metodou pokus/omyl. Očekává se zkrácení iteračních cyklů o cca 50 % což přinese významnou finanční úsporu ve výši 30-50 % nákladů dle konkrétního případu. Zde lze např. uvést optimalizaci parametrů jako jsou teplota, čas, napětí nebo parciální tlaky reaktivních plynů při depozici tenkých vrstev ve vakuových aparaturách. Výstupy projektu “Ověřená technologie pokročilého zpracování dat z mikroskopů atomárních sil (AFM) za využití umělé inteligence (AI)” a digitální řešení „API propojení AFM a vzdálených výpočetních zdrojů“, jenž tvoří pokročilé uživatelské, rozhraní tvoří společně jedinečný nástroj umožňující rychlou a přesnou analýzu dat získaných pomocí měření AFM. Takové pokročilé řešení má vysoký potenciál pro komercializaci bez ohledu na geografické omezení různých států.

R&D category

VV - Exeperimental development

OECD FORD - main branch

10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)

OECD FORD - secondary branch

21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)

OECD FORD - another secondary branch

—

CEP - equivalent branches <br>(according to the <a href="http://www.vyzkum.cz/storage/att/E6EF7938F0E854BAE520AC119FB22E8D/Prevodnik_oboru_Frascati.pdf">converter</a>)

AF - Documentation, librarianship, work with information<br>BC - Theory and management systems<br>BD - Information theory<br>IN - Informatics<br>JJ - Other materials

Realization period - beginning

Sep 1, 2025

Realization period - end

Aug 31, 2027

Project status

Z - Beginning multi-year project

Latest support payment

—

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Data delivery code

CEP25-MPO-FY-R

Data delivery date

Sep 30, 2025

Total approved costs

18,399 thou. CZK

Public financial support

12,876 thou. CZK

Other public sources

0 thou. CZK

Non public and foreign sources

5,523 thou. CZK