2017. március 22. és 24. között zajlott a XV. PRO INVENT Nemzetközi Tudományos, Innovációs és Találmányi Kiállítás, ahol BBTE-s kutatókat díjaztak. A Babeş–Bolyai Tudományegyetem standjánál kiállított „A kémiai folyamatok hőmérsékletének és pH-jának valós idejű, távmonitorizálása különböző eszközökre (személyi számítógép, táblagép, okostelefon) telepített informatikai alkalmazások segítségével” című innovációt az Euroinvent Nagydíjával és Serleggel jutalmazták. Emellett a BBTE a Iuliu Hațieganu Orvosi és Gyógyszerészeti Egyetem részéről Kiválósági Oklevelet és Serleget is kapott a fiatal kutatók által elért találmányi eredményekért.

A kémiai reakció célja hidroxilapatit – Ca₅(PO₄)₃(OH), az apatitok csoportjába tartozó anyag előállítása. A hidroxilapatit bioaktív, biokompatibilis és oszteokonduktív anyag, és orvosi szempontból gyakran alkalmazzák titán és rozsdamentes acél implantátumok bevonataként, ugyanis ezzel növelik annak beépülési arányát. A BBTE Kémia és Vegyészmérnöki Kar vegyészmérnöki tanszékén a hidroxilapatit előállításának egyik legnagyobb technológiai nehézsége a 20–36 óráig is eltartó kémiai reakció, amelynek során a rendszert állandó felügyelet mellett megfelelő hőmérsékleten és pH-értékek között kell fenntartani.

A iotwithchem informatikai rendszer beüzemelés közben (1.)

E fenti nehézségek orvoslására készített és díjazott alkalmazás tejesen illeszkedik az IoT („dolgok internete”) világába, amelynek legfontosabb jellemzője, hogy a környezetünkben található dolgok (things) az internetnek köszönhetően nemcsak kommunikációra képesek, hanem úgy integrálodnak egymással, hogy emberi beavatkozás nélküli automatikus döntéseket, úgymond rendszerlogikát tudnak megvalósítani. Így egy önálló, komplex, intelligens osztott informatikai rendszert hoznak létre.

Általános logikai nézet (2.)

Az (2) ábrán látható az iotwithchem informatikai rendszer általános logikai nézete, és a következő felsorolás rendszer legfontosabb alnézeteit tartalmazza:

• a kémiai reakciót közvetlenül befolyásoló elemek: a (2) ábra (A) része,
• perzisztencia eleme: a (2) ábra (D) része,
• üzenetek küldését és fogadását lehetővé tevő elem: a (2) ábra (E) része,
• felhasználok számára elérhetővé tevő elemek: a (2) ábra (B) része,
• végső felhasználok webkliensei: a (2) ábra (C) része.

A kémiai reakciót közvetlenül befolyásoló hőmérséklet szenzort, pH-értéket mérő szenzort, illetve hőforrás és perisztaltikus szivattyú aktuátorokat egy Raspberry Pi bankkártya méretű számítógép segítségével integráltuk. A Raspberry Pi számítógépen futó alkalmazáson keresztül a felépített architektúrának köszönhetően a rendszer logikáját az események vezérlik. Ez esetben a kémiai reakciót befolyásoló tényezők: hő, pH-értékek változása (események) váltja ki a hőforrás, illetve a perisztaltikus szivattyú ki- és bekapcsolását. A (2) ábra (A) részén láthatóak a felsorolt eszközök:

A teljes kémiai reakció során összegyűjtött valamennyi adatot egy felhőalapú adatbázisban tároljuk: a (2) ábra (D) részén látható. A gyors keresés és a nagy mennyiségű adatok miatt egy dokumentumalapú nem SQL strukturált adatbázist választottunk.

Az informatikai rendszerünk integrálását az elemek közötti kommunikációval tettük lehetővé: REST-alapú, üzenetalapú és socket (WebSocket). Az üzenetalapú kommunikáció esetében egy üzenet brókert használtunk: a (2) ábra (E) része.

Amennyiben a végső felhasználók bepillantást szeretnének nyerni az éppen aktuális kémiai reakcióba vagy netán befolyásolni szeretnék azt, a (2) ábra (C) részén látható bármelyik webklienst futtatható eszközön megtehetik.

A fenti alkalmazás példásan illusztrálja a BBTE Magyar Matematika és Informatika Intézet és a Kémia és Vegyészmérnöki Kar közös innovatív tevékenységét. Az innováció szerzői: Petruț Henrietta, Szabó Róbert és Rigó Melinda vegyészmérnök hallgatók, valamint Kelemen István, Mátyás Róbert, Kovács Zoltán, Váradi Péter, Vincze Dávid és Zsebe Ákos informatikus hallgatók, dr. Barabás Réka (vegyészmérnök) és dr. Barabás László (informatikus) témavezetésével.