6
OSMIČKA / MĚSÍČNÍK MĚSTSKÉ ČÁSTI PRAHA 8 / březen 2019
www.praha8.cz
Jak se dělá věda na osmičce
Ústav teorie informace a automatizace
Informace ze všech
stran, pokaždé jinak
nnNa stránkách Osmičky pravidelně
v seriálu Jak se dělá věda na osmičce představujeme instituce, které
sídlí na území naší městské části.
Dnes je na řadě Ústav teorie informace a automatizace (ÚTIA).
Ústav teorie informace a automatizace je
výzkumný ústav Akademie věd ČR, kde se již
šedesát let zkoumá informace ve všech jejích
podobách od jejího vzniku a přenosu přes
její zpracování až po její dopad na člověka.
Teorie informace je velice abstraktní vědní
disciplína, přitom její výsledky jsou tak
praktické, že se bez nich dnes již těžko obejdeme, ať už pereme prádlo, telefonujeme
nebo letíme na Měsíc. Teorie informace úzce
souvisí s dalšími vědními obory jako například teorie pravděpodobnosti, teorie chaosu,
teorie řízení nebo informatika. Žádný z nich
se neobejde bez pokročilé matematiky.
Všechny tyto obory jsou v ÚTIA pěstovány
a rozvíjeny za účelem návrhu efektivních
algoritmů pro zpracování informací založených na reálných datech o světě kolem nás.
Tento výzkum v ÚTIA zajišťuje osm vědeckých oddělení v úzké spolupráci s tuzemskými i zahraničními univerzitami, vědeckými
institucemi a s podnikatelskou sférou.
Digitální obrazy nejsou
jen fotografie
Nejsrozumitelnějším způsobem záznamu
informace je pro člověka obrázek nebo
videosekvence. Obrazová informace může
být zachycena i jinými způsoby snímání než
fotoaparátem, např. rentgenovým zářením,
ultrazvukem nebo magnetickou rezonancí.
V ÚTIA se věnují zpracování obrazové informace vědecké týmy dvou oddělení: Zpraco-
vání obrazové informace a Rozpoznávání
obrazu. Byly zde vyvinuty algoritmy pro
rozpoznávání tkání různých orgánů snímaných lékařskými zobrazovacími přístroji, pro
vyhledávání a analýzu astronomických
objektů pozorovaných dalekohledy nebo pro
vylepšení kvality obrazu z bezpečnostních
kamer. Dalším příkladem zpracování obrazové informace jsou univerzální matematické
metody realistického modelování vzhledu
různých materiálů ve virtuální realitě, které
byly v praxi použity např. při návrhu interiéru automobilů nebo při dokumentaci unikátních historických památek.
Svět řízení a rozhodování
Ve světě kolem nás se často vyskytují složité, v čase se měnící systémy, které je třeba
cíleně řídit. Takovým systémem může být
např. obchodování na burze, složitý průmyslový stroj, systém pro diagnostiku stavu
pacienta či počítačová síť. K popisu a řízení
těchto systémů jsou v oddělení Adaptivních
systémů používány pravděpodobnostní
modely, které umí pracovat s nepřesnou či
nejistou informací a jsou schopny přizpůsobit se nepředvídatelným změnám chování
těchto systémů i změnám okolního
prostředí.
K řešení závažných problémů současné
společnosti jako energetika nebo robotika
lze použít teorii deterministického chaosu.
Vědci z oddělení Teorie řízení pomocí ní
zkoumají chaotické chování komplexních
sítí, které je podobné kolísání dodávky
energie v elektroenergetické soustavě.
Na základě tohoto výzkumu pak navrhují
nové metody řízení toku v těchto sítích,
které by ono kolísání omezily na minimum
a udržely ho na přijatelné úrovni. Mezi další
výzkumné aktivity tohoto oddělení patří
vývoj řídicího systému kráčejícího robota.
Ekonomické jevy, jako např. ekonomické
krize, propojenost světových ekonomik
nebo situace na finančním trhu vykazují
i přes svoji rostoucí složitost určité zákonitosti, které jsou důležité pro rozhodování
ekonomických subjektů včetně vládních
organizací. Tyto zákonitosti se vědci z oddělení Ekonometrie snaží odhalit pomocí
pokročilých matematicko-statistických
metod a následně je ověřit na dostupných
datech. To umožňuje lépe pochopit racionální, ale i iracionální chování v rozhodování
ekonomických subjektů.
Signál stokrát jinak
HLAVA KELTA je unikátní historická památka
dokumentovaná pomocí virtuální reality.
Všude kolem nás proudí elektronické signály. Jejich úkolem je zaručit spolehlivé fungování nejrůznějších přístrojů od mikrovlnné
trouby v kuchyni po kooperující průmyslové
roboty v továrně. Oddělení Zpracování
signálů se věnuje vývoji komplexních elek-
Kráčející robot z oddělení Teorie řízení.
tronických systémů, ve kterých jsou signály
zpracovávány speciálními, superrychlými
počítačovými procesory. Výsledky výzkumu
tohoto oddělení jsou prakticky využívány
např. při testování spolehlivého přenosu dat
mezi řidičem a ovládacími prvky
automobilu.
Některé matematické problémy jsou
natolik abstraktní a obecné, že jejich možné
aplikační oblasti dnes ještě nejsou patrné.
Přesto má smysl se jimi zabývat, neboť
jedině tak lze dospět k převratným objevům, které mohou přinést překvapivě účinné způsoby řešení reálných problémů v naprosto nečekaném, vzdáleném oboru lidské
činnosti. Takovýto vzrušující typ výzkumu,
nazývaný základní výzkum, převládá v oddělení Matematické teorie rozhodování
a v oddělení Stochastické informatiky.
Přesto mají tato oddělení významné praktické výsledky již nyní. Příkladem je modelování nových typů materiálů s výjmečnými
vlastnostmi (např. materiály s tvarovou
pamětí) nebo metoda separace signálu,
s jejíž pomocí lze rozlišit řeč dvou lidí, kteří
mluví současně jeden přes druhého, nebo
analyzovat biosignály v medicíně.
ÚTIA se podílí na řešení národních i mezinárodních výzkumných projektů podporovaných grantovými agenturami i soukromými zdroji. Kromě výzkumu je ústav široce
zapojen do vysokoškolského vzdělávání
na bakalářské, magisterské i postgraduální
úrovni, vydává časopis Kybernetika a je
soudně-znaleckým ústavem v oboru kybernetika a výpočetní technika. ÚTIA je také
aktivní v popularizaci vědy. Každoročně se
účastní Týdne vědy a techniky a Veletrhu
vědy. Sídlem ÚTIA je modrá budova Pod vodárenskou věží 4 poblíž stanice metra Ládví.
Podrobnější informace o činnosti ústavu
naleznete na www.utia.cas.cz.
Lubomír Soukup