Entrevista a Caterina Biscari, directora del Sincrotró ALBA, un dels equipaments científics més avançats del sud d'Europa
“Infraestructures com la nostra són essencials per a l'autonomia estratègica europea”
Amb una inversió històrica de 926 milions d'euros acordada entre la Generalitat i el Govern d'Espanya, que cobrirà el finançament de la infraestructura fins al 2038, el Sincrotró ALBA ha iniciat la seva transformació cap a una font de llum de sincrotró de quarta generació, amb l’objectiu de situar Catalunya i Espanya a l'avantguarda científica mundial el 2050.
ALBA II no és només un projecte científic. És una aposta estratègica per la sobirania tecnològica, la innovació industrial, i l'atracció de talent. També una nova proposta perquè les petites i mitjanes empreses (pimes), que constitueixen la base del teixit industrial català, espanyol i europeu, facin un salt qualitatiu i avancin en la producció de sistemes d'avantguarda.
Conversem amb la directora, Caterina Biscari, per entendre què significa aquest salt, quin impacte tindrà en l'economia i la ciència europees, i com es construeix una infraestructura que aspira a respondre als grans reptes globals: salut, energia, materials i sostenibilitat.
Què significa per a Barcelona, Catalunya i Espanya tenir una infraestructura de llum sincrotró de quarta generació? Quines són les seves utilitats?
Tenir una font de llum sincrotró de quarta generació significa estar a la frontera de les capacitats científiques i tecnològiques i disposar d'una eina estratègica per al progrés tecnològic i social del país.
Els sincrotrons són infraestructures essencials per desenvolupar nous materials, comprendre processos biològics complexos o dissenyar microxips. En un context geopolític com l'actual, disposar d'aquesta eina redueix dependències i enforteix l'autonomia científica i industrial.
Quines noves preguntes científiques permetrà respondre ALBA II?
ALBA II ens permetrà abordar fenòmens que avui encara no podem explorar. Tindrà molta més brillantor en el feix de llum (fins a 100 vegades més gran, segons la longitud d'ona). També tindrà un grau més gran de coherència, la qual cosa implica major precisió en l'experimentació. Tindrem noves línies de llum que aprofitaran al màxim aquestes característiques gràcies també a la seva extensió en longitud, que millora la resolució dels instruments. Tot això amb noves infraestructures de dades i noves metodologies optimitzades amb intel·ligència artificial.
La resolució millorarà fins a un factor x10. És a dir, el nivell de resolució serà 10 vegades millor que l'actual, cosa que permetrà veure coses fins a 10 vegades més petites. Senyals molt febles que ara no es detecten seran visibles gràcies a l'augment de la relació senyal-soroll. Es podrà treballar amb mostres més petites o diluïdes. Els experiments es realitzaran en temps molt curts, augmentant la capacitat de donar servei a noves comunitats. Així mateix, es correlacionaran diferents tècniques i escales per resoldre problemes complexos. Tècniques com la Coherent Diffraction Imaging (CDI) o la Ptycografia donaran pas a l'estudi de les fluctuacions en materials sota diferents condicions ambientals i processos dinàmics.
Per exemple, aquestes noves capacitats seran clau en l'estudi de processos biològics com la connectòmica, el camp científic enfocat a mapejar exhaustivament les connexions neuronals del cervell, així com en el coneixement de les malalties i la producció de noves teràpies.
Naturalment, obrir finestres al món nanomètric i treballar amb sistemes més complexos té un impacte directe en el desenvolupament de les noves generacions de dispositius electrònics, dels sistemes d'espintrònica i de les tecnologies quàntiques.
Quin avantatge competitiu ofereix el Sincrotró ALBA al teixit productiu català i espanyol?
ALBA és un catalitzador d'innovació per a les empreses, ja que els dona accés a unes capacitats analítiques úniques, amb les quals poden millorar els seus processos de producció.
Disposar d'aquesta informació es tradueix en cicles de desenvolupament més ràpids, millor caracterització de productes i una capacitat més gran per innovar. Per als sectors industrials, suposa reduir riscos en R+D i accelerar l'arribada al mercat de noves solucions.
Com col·labora el Sincrotró ALBA amb altres infraestructures europees com MAX IV (Suècia), ESRF (França) o Diamond (Regne Unit)? Quina posició ocupa ALBA dins de l'ecosistema europeu i mundial?
ALBA ocupa una posició molt sòlida a Europa, al nivell d'altres institucions nacionals, amb una producció científica per instrument, en termes de qualitat i quantitat, que la situa entre les millors del món. Som un actor clau en LEAPS (la lliga europea de fonts de fotons basades en acceleradors), de la qual he estat presidenta i vicepresidenta durant quatre anys.
Mantenim una col·laboració molt productiva amb aquestes institucions europees i també amb altres internacionals, a través de la participació en projectes finançats per la Comunitat Europea, en l'impuls de reptes comuns com el desenvolupament de noves tecnologies d'acceleradors, la gestió i el processament de dades, la sostenibilitat i el suport a la innovació per a les empreses.
"ALBA és un 'catalitzador' d'innovació per a les empreses i vol ajudar que les pimes s'incorporin a les tecnologies del futur"
Quins sectors industrials es beneficien principalment de les possibilitats en R+D que ofereix ALBA? Quin tipus d'investigacions utilitzen la infraestructura que dirigeix?
Els sectors als quals el Sincrotró ALBA dona el seu suport són cada vegada més nombrosos i, per tant, esmentaré només alguns.
El sector farmacèutic és un dels que tradicionalment fa servir els sincrotrons i és el nostre primer usuari industrial. La llum de sincrotró serveix per determinar l'estructura 3D de proteïnes, enzims i receptors biològics, per a l'optimització de formulacions i l’alliberament controlat de fàrmacs. És un poderós instrument per a la visualització de com un fàrmac s'uneix al seu objectiu molecular i per a estudis en teixits, cèl·lules i òrgans. Finalment, ajuda en la formulació de patents. En resum, redueix costos, temps i augmenta la probabilitat d'èxit de nous medicaments.Un altre sector amb un pes rellevant és el que inclou materials per a energia i catalitzadors, com per exemple bateries, plaques solars, superconductors o hidrogen verd. A ALBA es poden fer experiments 'in situ' (operant), és a dir, durant una reacció catalítica, mentre una bateria càrrega/descàrrega, sota condicions de temperatura i pressió reals. La llum de sincrotró permet veure materials en acció, identificar què funciona i per què, millorar eficiència, selectivitat i estabilitat.
Cal esmentar també, per la seva importància estratègica, el sector de xips i semiconductors i les tecnologies quàntiques. Interessant també és la contribució en altres camps, que tenen molt pes en el teixit industrial de les pimes, com l'alimentació, els materials d'embalatge i la cosmètica.
Com s'articula la col·laboració amb empreses (farmacèutiques, energia, materials, automoció)? Com se'n poden beneficiar també les petites i mitjanes empreses d'aquesta infraestructura científica?
A ALBA les empreses contacten directament amb l'Oficina Industrial, un equip de personal científic i tècnic que fa de pont entre les necessitats de l'empresa i la instrumentació i els serveis que els posem a disposició. L'accés industrial és ràpid, es manté tota la confidencialitat que l'empresa necessita i es pot gestionar com una col·laboració a llarg termini o com un servei puntual.
Després del primer contacte, s'analitzen els reptes que l'empresa ens planteja, es comprova que les nostres tècniques són les adequades per donar-los resposta i finalment es fa l'experiment, en el qual podem donar també suport a l'hora d'analitzar els resultats.
Per a les PIMES hi ha a més programes específics, finançats a través de projectes europeus, que permeten obtenir un primer accés gratuït a ALBA o a altres sincrotrons de la xarxa LEAPS, perquè puguin comprovar els beneficis de les nostres tècniques per al seu sector. Aquesta modalitat, proposada per ALBA a la Comissió Europea i coordinada per nosaltres en l’àmbit de LEAPS, ha tingut molt èxit, i la Comissió Europea està considerant d'ampliar el seu impacte en el futur programa marc.
Quin retorn econòmic s'espera de la inversió pública? Tenen estudis d'impacte? Quin ordre de magnituds es barallen?
Les infraestructures com ALBA generen un retorn significatiu, tant directe com indirecte. L'últim estudi d'impacte socioeconòmic d'ALBA II demostra que cada euro invertit té una rendibilitat social anual d'1,5 euros.
Aquest retorn es materialitza en innovació, creació d'empreses, atracció de talent i millora de la competitivitat industrial. És un impacte molt sòlid a mitjà i llarg termini.
Quin paper juga ALBA en l'estratègia de Barcelona i Catalunya com a hub científic europeu? Quantes nacionalitats treballen a ALBA? Com capten el talent?
ALBA és una peça clau en l'ecosistema científic de Barcelona i Catalunya. És pol d'atracció de talent internacional i un node de col·laboració amb universitats, centres de recerca, hospitals i empreses.
ALBA té una plantilla fixa d'unes 300 persones, amb més de 20 nacionalitats diferents. A això cal sumar els equips d'usuaris que venen setmanalment a realitzar experiments. El 60% provenen d'institucions ubicades a Espanya, el 25% d'Europa i el 5% de la resta del món. Al llarg de l'any passat vam tenir més de 3.800 visites d'investigadors.
La captació de talent és una àrea molt important, ja que el nostre és un equip altament especialitzat, amb coneixements tècnics i científics molt avançats. Per això recorrem, d'una banda, a les nostres xarxes de col·laboració internacionals i, de l'altra, fem una tasca important de formació amb estudiants universitaris i de formació professional, a través del nostre programa anual de pràctiques o a través d'activitats docents en col·laboració amb diverses universitats.
"El xip europeu del futur serà el resultat d'un ecosistema col·laboratiu on la nova planta de semiconductors InnoFAB jugarà un paper clau'"
Els Estats Units i la Xina protagonitzen una carrera tecnològica sense precedents. Com afecta aquesta situació a la transferència de tecnologia en el camp de la física i de la llum sincrotró? Quina posició juga Europa?
La ciència continua sent, en gran manera, un espai de col·laboració internacional, però és cert que en aquesta situació geopolítica la necessitat de mantenir una autonomia estratègica a Europa és cada vegada més evident, com bé ha explicat Mario Draghi en el seu informe sobre la competitivitat. Europa, que ha apostat molt per la lliure circulació del coneixement, té cada vegada més clar que necessita desenvolupar tecnologies pròpies en aquells sectors que són necessaris per al benestar dels ciutadans. Les infraestructures com ALBA són instruments essencials per aconseguir aquesta autonomia.
En què consisteix l'acord de col·laboració entre ALBA i el projecte HEPS a la Xina?
HEPS és la primera font de llum de sincrotró de quarta generació de la Xina. L'acord que signem entre ALBA i HEPS es basa en la col·laboració científica i tecnològica entre les dues institucions. Permet l'intercanvi de personal, l'organització de simposis i congressos, i fer experiments conjunts sobre ciència de sincrotró. Significa un pas cap endavant per connectar la ciència entre continents, millorant l'intercanvi de coneixements i la capacitat de recerca conjunta.
Quins reptes de gestió implica una infraestructura d'aquesta escala?
Gestionar una infraestructura tan complexa com ALBA implica conjugar necessitats tècniques i científiques de màxim nivell amb la gestió econòmica i de personal de l'equip necessari per dur-lo a terme.
Requereix una planificació molt detallada a llarg termini, per a la qual el suport de les administracions és essencial, com s'ha demostrat en el nostre cas amb la recent aprovació del pressupost fins al 2038.
I es necessita una bona coordinació interna, així com amb la comunitat d'usuaris i amb els col·laboradors externs.
Com evolucionarà la relació entre sincrotrons, IA i computació? Quina és la seva relació amb el Barcelona Supercomputing Center (BSC)? Qui dissenyarà el xip europeu del futur?
La computació i la intel·ligència artificial són avui dia un dels components principals dels sincrotrons. Els sincrotrons incorporem els processos de machine learning en el desenvolupament dels nostres experiments i en el disseny dels acceleradors. Generem volums massius de dades, l'anàlisi avançada de les quals és possible gràcies a les metodologies d'IA.
La nostra relació amb el Barcelona Supercomputing Center, amb qui compartim algunes característiques, sent ambdues institucions dos de les ICTS (Infraestructures Científic Tècniques Singulars) més destacades del país, està evolucionant cap a una col·laboració més gran en termes de desenvolupament de metodologies per a l'anàlisi de dades i les simulacions, i participació en programes europeus amb diferents partners.
Quant al xip europeu del futur, serà el resultat d'un ecosistema col·laboratiu on la nova planta de semiconductors InnoFAB –-situada al costat del Sincrotró ALBA, la qual cosa li permetrà analitzar els xips a escala nanomètrica–- jugarà un paper clau, amb la col·laboració d'infraestructures com ALBA i altres centres d'investigació per al desenvolupament i caracterització de materials.