1st Δεκέμβριος 2020

ScienceLab.Gr

Science Communication

Ο Δρ. Καραγιαννίδης Γεώργιος στο ScienceLab.gr

Η ενότητα των συνεντεύξεων διακεκριμένων επιστημόνων έχει ως στόχο να δοθεί ένα κίνητρο σε νέους επιστήμονες ή δυνητικούς ερευνητές που θέλουν να αφιερώσουν την καριέρα τους στις επιστήμες. Επιτυχημένοι και διακεκριμένοι επιστήμονες στο τομέα τους, μας αναδεικνύουν τα θετικά της επιστημονικής κοινότητας και τις πιθανές δυσκολίες της επιστημονικής έρευνας, ενώ δίνουν τα απαραίτητα κίνητρα και εφόδια στους μελλοντικούς ερευνητές της χώρας. Στόχος μας είναι η έμπνευση.

Ο Δρ. Γεώργιος Καραγιαννίδης είναι Καθηγητής Ψηφιακών Τηλεπικοινωνιακών Συστημάτων και Διευθυντής του Τομέα Τηλεπικοινωνιών στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΤΗΜΜΥ) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Έχει συμπεριληφθεί στη λίστα “The world’s most influential scientific minds 2015” και τα τελευταία πέντε χρόνια 2015-2019 κατέχει τον τίτλο “Web-of-Science Highly Cited Researcher”.


Πείτε μας λίγα λόγια για την επαγγελματική σας πορεία μέχρι σήμερα. Πως επιλέξατε τον επιστημονικό σας κλάδο;

Κ.Γ.: Γεννήθηκα στο Πυθαγόρειο της Σάμου και τελείωσα ένα από τα αρχαιότερα σχολεία της Ελλάδας, το Πυθαγόρειο Γυμνάσιο Σάμου, έχοντας εξαιρετικούς Δασκάλους σε όλα τα επιστημονικά πεδία. Εισήλθα στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών το 1981. Ήταν η πρώτη μου επιλογή κυρίως εξαιτίας του υψηλού επιπέδου του ακαδημαϊκού προσωπικού και του γεγονότος ότι ήταν το αρχαιότερο αμιγές Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών στην Ελλάδα. Συνέχισα με μεταπτυχιακό στη Βιοιατρική Τεχνολογία στο Τμήμα Ιατρικής του Πανεπιστημίου Πατρών και στη συνέχεια επανήλθα στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών για την εκπόνηση διδακτορικής διατριβής στις Ασύρματες Οπτικές Επικοινωνίες, ένα ιδιαίτερα φουτουριστικό για την εποχή του θέμα. Σημειώστε ότι το θέμα του διδακτορικού μου έδωσε την δυνατότητα λίγα χρόνια μετά, αρχές του 2000, να επανέλθω σε αυτό το επιστημονικό πεδίο  και σήμερα η ερευνητική μου ομάδα να είναι από τις κορυφαίες στον κόσμο, με σημαντικά επιτεύγματα, όπως η ταυτόχρονη ασύρματη μεταφορά οπτικής ισχύος και πληροφορίας και η χρήση ασύρματων οπτικών επικοινωνιών σε εφαρμογές βιοιατρικής.

Από το 2001 έως το 2004 εργάστηκα ως Ερευνητής Δ’ στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, με αντικείμενο τις δορυφορικές επικοινωνίες. Το 2004 εκλέχθηκα Επικ. Καθηγητής στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΤΗΜΜΥ) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ), και από το 2013 είμαι Καθηγητής Α’ Βαθμίδας με αντικείμενο τα Ψηφιακά Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα. Με την ανάληψη των καθηκόντων μου στο ΤΗΜΜΥ ΑΠΘ δημιούργησα το 2004 την ερευνητική ομάδα Wireless Communications Systems Group (WCSG), η οποία φέτος μετονομάστηκε σε Wireless Communications and Information processing (WCIP) group, προκειμένου να καλύψει τις νέες ερευνητικές δραστηριότητες. Τον Σεπτέμβριο του 2020 εξελέγην Διευθυντής του Τομέα Τηλεπικοινωνιών του ΤΗΜΜΥ ΑΠΘ. Έχω εργαστεί στο εξωτερικό ως Επισκέπτης Καθηγητής στη Κίνα, τα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, την Γερμανία και την Αγγλία.

Στην απόφασή μου να ακολουθήσω την επιστήμη του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού & Μηχανικού Υπολογιστών (ΗΜΜΥ) συνετέλεσε εκτός από αυτά που ανέφερα και η αγάπη μου για τα μαθηματικά, την στατιστική και τους υπολογιστές. Σήμερα η επιστήμη που θεραπεύει, ο ΗΜΜΥ είναι στη καρδιά της ραγδαίας τεχνολογικής εξέλιξης, με σημαντικές επιπτώσεις  στην οικονομία, την εργασία, κλπ. Εκ των υστέρων σήμερα μπορώ να πω ότι η επιλογή μου αυτή ήταν απόλυτα σωστή.


Ποια είναι τα κύρια ερευνητικά σας ενδιαφέροντα;

Κ.Γ.: Τα τελευταία χρόνια η ερευνητική μου ομάδα WCIP δραστηριοποιείται σε τρεις κυρίως ερευνητικούς τομείς: Τα δίκτυα ασύρματης επικοινωνίας 5G και μετά το 5G (beyond 5G), την ασύρματη φόρτιση τερματικών συσκευών, και τις επικοινωνίες- επεξεργασία σήματος για βιοϊατρικές εφαρμογές. 

Σχετικά με τον πρώτο τομέα, το 2025 προβλέπεται 10 φορές αύξηση των δεδομένων που μεταδίδονται μέσω των ασύρματων δικτύων επικοινωνίας σε σχέση με το 2020, ενώ η ίδια πρόβλεψη για το 2030 αναφέρει 80 φορές αύξηση. Οι προβλέψεις αυτές απαιτούν τη σχεδίαση και ανάπτυξη νέων τεχνικών ασύρματης επικοινωνίας, την επέκταση της ενεργειακής αυτονομίας των συσκευών καθώς και τη χρήση πομποδεκτών ικανών να λάβουν «έξυπνες αποφάσεις» σε πραγματικό χρόνο. H έρευνα του WCIP επικεντρώνεται στην ανάπτυξη νέων τεχνικών που θα βελτιώνουν σημαντικά την αξιοπιστία της επικοινωνίας, ώστε να μπορούν να λειτουργήσουν στη πράξη εφαρμογές όπως τα αυτόνομα οχήματα, η αποφυγή αυτοκινητιστικών ατυχημάτων και τα βιομηχανικά δίκτυα με υψηλή αυτοματοποίηση.  Επίσης, ερευνητές του WCIP ασχολούνται με τη χρήση του ορατού φωτός για την ανάπτυξη δικτύων επικοινωνίας εντός κτιρίων, με ρόλο συμπληρωματικό στα υπάρχοντα δίκτυα ραδιοσυχνοτήτων, όπως το WiFi. Τα συστήματα αυτά ονομάζονται Light Fidelity (LiFi) και χρησιμοποιούν τον φωτισμό με LED ενός χώρου (π.χ. αίθουσα διδασκαλίας, αίθουσα εκδηλώσεων, αεροδρόμιο), ώστε να βελτιωθεί σημαντικά η ταχύτητα επικοινωνίας και η αξιοπιστία συγκριτικά με το WiFi.

Σχετικά με την ασύρματη μεταφορά ενέργειας, η έρευνα του WCIP εστιάζεται στη χρήση τόσο των ραδιοσυχνοτήτων όσο και του φωτός για ασύρματη φόρτιση -από απόσταση- τερματικών συσκευών (smartphones, tablets ή αισθητήρες). Μεταξύ άλλων το WCIP έχει συνεισφέρει σημαντικά στη καθιέρωση της ιδέας ότι τα συστήματα επικοινωνιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά για ταυτόχρονη μεταφορά πληροφορίας και ενέργειας και έχει προτείνει πρωτοποριακές τεχνικές για την αποδοτικότερη «εκμετάλλευση» για φόρτιση της εκπεμπόμενης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.

Το τρίτο ερευνητικό πεδίο, οι επικοινωνίες- επεξεργασία σήματος για βιοϊατρικές εφαρμογές περιλαμβάνει δύο κύριους τομείς: την ανάπτυξη της επόμενης γενιάς Κοχλιακών  Εμφυτευμάτων, και την πρόωρη ένδειξη αγγειακών παθήσεων, όπως η στένωση αρτηριών και τα ανευρύσματα, μέσω συσκευών πολύ χαμηλού κόστους και πολυπλοκότητας που θα συνδέονται με το smartphone η το tablet. Η νέα γενιά κοχλιακών εμφυτευμάτων, που παρουσιάστηκε σε δημοσίευση ερευνητών του WCIP το 2018, χρησιμοποιεί φως αντί ραδιοσυχνοτήτων για την επικοινωνία του εξωτερικού με το εσωτερικό τμήμα του εμφυτεύματος, ενώ  τον Ιούνιο 2020 παρουσιάστηκε το πρώτο αποκλειστικά οπτικό (all optical) κοχλιακό εμφύτευμα, στο οποίο εκτός από την οπτική επικοινωνία μεταξύ εξωτερικού τμήματος και εμφυτεύματος, ο ερεθισμός του ακουστικού νεύρου γίνεται με φως, αντικαθιστώντας τα ηλεκτρικά σήματα που χρησιμοποιούν τα σημερινά κοχλιακά εμφυτεύματα. Τα μεγάλα πλεονεκτήματα στη περίπτωση αυτή είναι ο μικρότερος κίνδυνος πρόκλησης βλάβης στο ακουστικό νεύρο και η μικρότερη κατανάλωση ενέργειας, η οποία επιτρέπει την επέκταση του χρόνου ζωής στο εμφύτευμα.

Όσον αφορά την πρόωρη διάγνωση σοβαρών αγγειακών παθήσεων, όπως η περιφερική αγγειοπάθεια και τα ανευρύσματα, στόχος είναι η δημιουργία πολύ χαμηλού κόστους και πολυπλοκότητας συσκευών-wearables, που θα μπορεί να προμηθεύεται εύκολα ο υποψήφιος για την εξέταση. Οι συσκευές αυτές θα είναι εντελώς ακίνδυνες αφού θα χρησιμοποιούν φως για την εξέταση, θα συνδέονται ασύρματα με smartphone η tablet και θα είναι σε θέση να δώσουν μια πρώτη ένδειξη για την ύπαρξη ή όχι κάποιου προβλήματος.  Ο εξεταζόμενος θα λαμβάνει το πόρισμα, το οποίο, χωρίς να μπαίνει σε λεπτομέρειες, θα συνιστά περεταίρω εξέταση σε γιατρό η επανάληψη της εξέτασης μετά από κάποιο χρονικό διάστημα. Το χαμηλό κόστος και η ευκολία στη χρήση των παραπάνω συσκευών θα δώσει την δυνατότητα προσωπικής εξέτασης σε μεγάλο μέρος του πληθυσμού και συνεπώς την μείωση της επιβάρυνσης του δημόσιου συστήματος υγείας. Όμως, το πιο σημαντικό είναι ότι ο ασθενής θα μπορεί να αντιμετωπίσει έγκαιρα μια σοβαρή αγγειοπάθεια, το οποίο συνήθως δεν δίνει συμπτώματα και μπορεί να έχει τραγική κατάληξη.


Ποια είναι η πιο σημαντική σας στιγμή στην επιστημονική σας καριέρα μέχρι σήμερα;

Κ.Γ.: Νομίζω ότι η πιο σημαντική στιγμή ήταν η περίληψή μου από τον οργανισμό Thomson-Reuters το 2015 στη λίστα των “The world’s most influential scientific minds”. Στη συνέχεια ακολούθησε η ανάδειξη κάθε χρόνο τα τελευταία πέντε χρόνια 2015-2019 ως «Web-of-Science Highly Cited Researcher».

Οι διακρίσεις αυτές -οι οποίες είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε παγκόσμιο επίπεδο- είναι αποτέλεσμα συλλογικής προσπάθειας της ερευνητικής μου ομάδας τα τελευταία 15 χρόνια. Λαμβάνουν δε μεγαλύτερη διάσταση αν λάβετε υπόψη ότι η έρευνα στην οποία  αναφέρονται πραγματοποιήθηκε εξ ολοκλήρου στην Ελλάδα και ειδικότερα στο ΤΗΜΜΥ του ΑΠΘ. Προσωπικά είναι μία δικαίωση των κόπων πολλών ετών, με μεγάλο προσωπικό και οικογενειακό κόστος.  Για το ΑΠΘ είναι επίσης μία μεγάλη επιτυχία, ενώ οι διακρίσεις αυτές βοηθάνε σημαντικά στη βελτίωση της θέσης του στις διεθνείς κατατάξεις των πανεπιστημίων.

Θα ήθελα να σημειώσω ολοκληρώνοντας την απάντηση στο ερώτημά σας, ότι αποτελέσματα που επηρεάζουν την έρευνα σε παγκόσμιο επίπεδο και μάλιστα σε ένα δύσκολο επιστημονικό πεδίο, όπως αυτό της πληροφορικής και των τηλεπικοινωνιών, κρύβουν πολύ κόπο, έρωτα για την έρευνα, φαντασία, ρίσκο και σοβαρές διεθνείς συνεργασίες. Η δε διατήρηση σε ένα τέτοιο επίπεδο για πολλά χρόνια, όταν δεν ανήκεις σε ένα από τα μεγάλα πανεπιστήμια του εξωτερικού, είναι κάτι που δεν συμβαίνει συχνά. Είναι μία ιδιαίτερη δύσκολη και επίπονη διαδικασία, η οποία -όπως ανέφερα- έχει μεγάλο κόστος προσωπικό και οικογενειακό.

“…αποτελέσματα που επηρεάζουν την έρευνα σε παγκόσμιο επίπεδο και μάλιστα σε ένα δύσκολο επιστημονικό πεδίο, όπως αυτό της πληροφορικής και των τηλεπικοινωνιών, κρύβουν πολύ κόπο, έρωτα για την έρευνα, φαντασία, ρίσκο και σοβαρές διεθνείς συνεργασίες.”

Δρ. Καραγιαννίδης Γεώργιος

Ποια είναι η συμβουλή σας στους νέους επιστήμονες που θέλουν να ασχοληθούν με την έρευνα στον τομέα σας;

Κ.Γ.: Έκανα ήδη μια αναφορά στο γιατί επέλεξα τον επιστημονικό κλάδο του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού & Μηχανικού Υπολογιστών (ΗΜΜΥ). Μετά από 20 χρόνια ερευνητικής εμπειρίας μπορώ σήμερα να ισχυριστώ ότι η επιστήμη που θεραπεύω  δεν έχει εσωτερικά σύνορα. Αυτό που την χαρακτηρίζει  είναι το λεγόμενο cross-technology  design, δηλαδή η συνέργεια και αλληλοκάλυψη μεταξύ διαφορετικών επιστημονικών πεδίων. Για παράδειγμα σήμερα δεν μπορούν να υπάρξουν Τηλεπικοινωνίες χωρίς Επεξεργασία Σήματος ενώ ο κλάδος της Ρομποτικής βασίζεται στην αλυσίδα: Αυτόματος Έλεγχος και Τεχνητή Νοημοσύνη- Μικροεπεξεργαστές υψηλών επιδόσεων και ενεργειακής αποδοτικότητας -Επεξεργασία εικόνας και ήχου- Επικοινωνία δεδομένων με υψηλή ταχύτητα- Ηλεκτρικοί Κινητήρες υψηλής ακρίβειας-Ενεργειακή αυτονομία.  Τα τμήματα αυτής της αλυσίδας αποτελούν σχεδόν το σύνολο της επιστήμης του ΗΜΜΥ.  Έτσι, υπάρχει ένα ευρύτατο πεδίο έρευνας για νέους επιστήμονες, σε τομείς που βρίσκονται στη κορυφή της τεχνολογίας.

Τους νέους που θέλουν να ασχοληθούν με την έρευνα θα συμβούλευα: 

  • Να αποκτήσουν όσο το δυνατόν περισσότερη βασική γνώση από το πανεπιστήμιο.
  • Να ακούνε τις συμβουλές των αρχαιότερων σε μια ερευνητική ομάδα. 
  • Να ακούνε τη καρδιά τους όταν πρόκειται να λάβουν μια σημαντική απόφαση.
  • Να εργάζονται σκληρά και με αφοσίωση.  
  • Να βλέπουν το «δάσος» σε ένα πρόβλημα αλλά ταυτόχρονα να προσπαθούν να ανακαλύψουν και τα «δένδρα».
  • Να έχουν φαντασία και να μη φοβούνται να ρισκάρουν.

“Υπάρχει ένα ευρύτατο πεδίο έρευνας για νέους επιστήμονες, σε τομείς που βρίσκονται στη κορυφή της τεχνολογίας.”

Δρ. Καραγιαννίδης Γεώργιος

Ποια είναι τα μελλοντικά ερευνητικά σας σχέδια;

Κ.Γ.: Πριν απαντήσω στο ερώτημά σας, θα ήθελα να σημειώσω ότι σαν ερευνητική ομάδα σκοπεύουμε στη δημιουργία νέας θεωρητικής γνώσης με σκοπό την εφαρμογή της σε πρακτικά συστήματα. Δηλαδή, μας ενδιαφέρει εξίσου η θεωρητική και η εφαρμοσμένη έρευνα και αυτό χαρακτηρίζει κάθε μας προσπάθεια.

Τώρα στην ερώτησή σας: Στα μελλοντικά ερευνητικά μου σχέδια κυριαρχεί το ερώτημα πως μπορούν να συνδεθούν θεωρητικά προβλήματα από -φαινομενικά- μη-σχετικά επιστημονικά πεδία, με σκοπό την ανάπτυξη καινοτόμων τεχνικών και συστημάτων στις Τηλεπικοινωνίες και την Βιοϊατρική. Για παράδειγμα, με ενδιαφέρει πολύ η σύνδεση τομέων στα μαθηματικά, όπως η Στοχαστική Γεωμετρία, η Αλγεβρική Γεωμετρία και η Θεωρία Αριθμών, με προβλήματα που προκύπτουν στις τηλεπικοινωνίες και τα δίκτυα. Ένα άλλο σχετικό παράδειγμα είναι το πως μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά η θεωρία Στοχαστικών Διαδικασιών σε συνδυασμό με τεχνικές Μηχανικής Μάθησης (Machine Learning) στη Μοριακή Βιολογία, με σκοπό την έγκαιρη διάγνωση κάποιων σοβαρών ασθενειών.


Το ScienceLab.Gr ευχαριστεί θερμά τον Δρ. Καραγιαννίδη Γεώργιο για την παραχώρηση της συνέντευξης.