Na MFF UK putuje pět výzkumných grantů ERC CZ

Grantová soutěž Evropské výzkumné rady (ERC) patří k těm nejprestižnějším a zároveň nejkompetitivnějším – o omezené množství prostředků soutěží ti nejlepší vědci a vědkyně více než 85 národností. Ti, kteří působí na českých institucích a v evropské soutěži získají špičkové hodnocení, ale nejsou podpořeni pro nedostatek peněz, mohou od ministerstva školství získat podporu ERC CZ. V letošním roce bylo takto podpořeno devatenáct projektů; deset z nich s celkovou hodnotou přes 205 milionů korun míří na Univerzitu Karlovu.

Za MFF UK získalo výzkumnou podporu hned pět vědců, konkrétně fyzici Martin Spousta, Marco La Mantia a Martin Setvín, a informatici Jan Vitek a Zdeněk Dvořák.

„Je možné na libovolné mapě obarvit čtyřmi barvami čtyři státy tak, aby sousedící státy měly vždy jinou barvu?“ Tuto otázku si již v polovině 19. století položil Augustus De Morgan a jeho studenti. Odpověď byla nalezena až v 70. letech 20. století s využitím výpočetní techniky. V roce 1890 Percy Heawood začal studovat variantu této otázky pro jiné počty barev a pro mapy nakreslené na jiných plochách, například na toru (povrchu pneumatiky). Na přelomu 20. století dal Carsten Thomassen téměř úplnou odpověď na toto zobecnění, s výjimkou možná nejzajímavějšího případu: barvení map na obecných plochách použitím čtyř barev. Dokonce i první zajímavá otázka – lze efektivně rozhodnout, zda je danou mapu nakreslenou na toru možné obarvit čtyřmi barvami – zůstává otevřená. Právě na tuto otázku se ve svém projektu zaměří prof. Zdeněk Dvořák z Informatického ústavu UK. „Cílem projektu je vyřešit tuto otázku s použitím nově vyvinutých algoritmických, strukturálních a topologických metod,“ říká prof. Dvořák, pro kterého je to již druhý ERC CZ projekt.

Také docent Martin Spousta bude hledat odpověď na jednu ze stále nezodpovězených otázek, tentokrát však z oblasti současné fyziky. „V rámci grantu budeme zkoumat průchod elementárních částic kvark-gluonovým plasmatem, což je hustá a horká forma hmoty, která byla přítomna ve vesmíru v prvních fázích jeho vývoje. Měřením energetických ztrát částic v tomto prostředí můžeme zkoumat konkrétní procesy, které jsou spojené s přechodem elementárních částic do hadronů (proton, neutron a podobně), z kterých je tvořena většina pozorované hmoty v současném vesmíru. Tento přechod není úspěšně teoreticky popsán a patří k otevřeným otázkám současné fyziky,“ popisuje téma svého výzkumu doc. Spousta, který působí na Ústavu částicové a jaderné fyziky.

Jeho kolega docent Marco La Mantia z Katedry fyziky nízkých teplot se v podpořeném projektu zaměří na supratekuté helium-4. „Supertekuté helium-4 je unikátní kvantová kapalina, která existuje výhradně při teplotě blízké absolutní nule. Překvapivě se za určitých podmínek svými vlastnostmi podobá klasickým kapalinám o pokojové teplotě, jako je voda. Fyzikální původ těchto vlastností je v současné době neznámý. Abychom zodpověděli tuto základní otázku, potřebujeme detailně vyřešit i takzvaný kanonický problém za extrémně nízkých teplot. Výzkum by také mohl odhalit podmínky, za kterých se může stát aerodynamický tunel v supratekutém stavu životaschopný pro studium klasických turbulentních proudění vznikajících například kolem letadel,“ vysvětluje doc. Mantia.

Cílem projektu dalšího úspěšného fyzika, docenta Martina Setvína z Katedry fyziky povrchů a plazmatu, je zobrazení jednotlivých polaronů v pevných látkách budoucnosti. „Polaron je elektron, který se v látce zastaví na místě, místo aby se šířil jako vlna. V posledních letech se ukazuje, že polarony hrají zásadní roli v řadě důležitých technologií jako fotokatalýza, elektrické vlastnosti materiálů nebo optické vlastnosti,“ říká doc. Setvín, který byl loni mimo jiné oceněn Cenou Neuron pro nadějné vědce v oboru fyzika. Ideálním výsledkem jeho ERC CZ projektu bude zobrazit jednotlivé polarony v reálném prostoru a sledovat jejich pohyb. To by umožnilo získat úplné informace o jejich vlastnostech. „Unikátní myšlenka projektu spočívá v tom, že budeme polarony studovat přímo pomocí mikroskopie atomárních sil. Předchozí práce vždy zkoumaly makroskopické vlastnosti materiálů a z nich dovozovaly závěry o vlastnostech polaronů,“ dodává Martin Setvín.

Profesor Jan Vitek z Katedry distribuovaných a spolehlivých systémů se ve svém projektu zaměří na oblast data science. Termín ‚data science‘ označuje analýzu experimentálních dat s cílem získat poznatky o nějakém jevu. Jde většinou o kombinaci statistiky a informatiky, kterou využívá většina experimentálních oborů, jako je biologie, experimentální fyzika, informatika, ale i ekonomie či sociologie. „Ačkoliv součástí ‚data science‘ je informatika, téměř nikdo z dnešních datových vědců není vystudovaný informatik. To znamená, že mohou snadno chybně využívat nástroje, které mají k dispozici, a dojít tak k nesprávným závěrům. Představte si, že analyzujete data pro příští pandemii a kvůli malé programátorské chybě skončíte s doporučením, které způsobí více škody než užitku,“ popisuje prof. Vitek (MFF UK), jehož projekt se na ‚data science‘ dívá z pohledu informatiky. „Naším cílem je vyvinout nástroje, které pomohou odborníkům na ‚data science‘ psát správný kód, a když udělají chybu, umožní jim tuto chybu najít a opravit. Naším cílem je podpořit důvěryhodnost datové vědy,“ dodává prof. Vitek.

podle UK Forum, foto Vladimír Šigut