Oblast našeho výzkumu

Chování složitých systémů, které se obvykle skládají z mnoha interakčních prvků, nelze vysvětlit jednoduchou extrapolací zákonů popisujících chování jejich částí. Proto je důležité zkoumat, jak vztahy mezi těmito částmi systému dají vzniknout pozorovanému kolektivnímu chování a jak systém interaguje a vytváří vztahy s okolním prostředím. Studium složitých systémů považuje kolektivní nebo systémové chování za základní předmět studia. Therefore complex systems can be understood as an alternative paradigm to reductionism, which attempts to explain systems in terms of their constituent parts and individual interactions between them. Proto lze komplexní systémy chápat jako alternativní paradigma k myšlenkám redukcionismu, která se pokouší vysvětlit systémy z hlediska jejich součástí a vzájemných interakcí mezi nimi.

Obor složitých systémů, jako ze své podstaty interdisciplinární oblast, využívá příspěvky z mnoha různých oborů, jako je například studium sebeorganizace z fyziky, analýza spontánního řádu ve společenských vědách, výsledky teorie chaosu a teorie grafů z matematiky, či poznatky o adaptaci z biologie a mnoho dalších. Z toho také plyne, že komplexní systémy se jako oblast výzkumu snaží řešit otevřené problémy v různých oborech, včetně statistické fyziky, teorie informací, nelineární dynamiky, antropologie, informatiky, věd o Zemi, sociologie, ekonomie, psychologie a biologie.

Klíčové výzkumné trendy v naší oblasti

Klíčové trendy odpovídají hlavním vědeckým a technologickým výzvám při výzkumu složitých systémů:

• potřebě existence spolehlivých metod analýzy komplexních systémů,
• usilí  o pochopení systémů v různých prostorových a časových měřítkách,
• dostupnost stále obsáhlejších observačních / experimentálních datových souborů a související potřeby využití vysoce výkonných počítačů a efektivních algoritmů,
• potřebě integrace datově a teoreticky orientovaných přístupů v modelování komplexních systémů,
• stále se rozšiřující interdisciplinaritě související s interakcí modelování mezi složitými systémy.

Vize

Oddělení se zaměřuje na výzkum s vysokým dopadem ve vybraných klíčových oblastech problémů:

• Vývoj a detailní posouzení vlastností moderních metod analýzy komplexních systémů a jejich využití v aplikačních oblastech s vysokou společenskou přidanou hodnotou,
• Studium interakcí v různých časových měřítkách v klíčových aplikačních oblastech,
• Efektivní výpočty pro zpracování velkého množství heterogenních dat s vysokými nároky na výpočetní výkon zahrnující problémy jednak v oblastech realizace vysoce výkonných výpočtů, tak i v oblasti analýzy složitosti algoritmů,
• Vývoj a optimalizace postupů integrujících data a realistické teoretické poznatky,
• Rozvíjení fyzickálně realistických modelů, které překlenují mezeru mezi tradičními aplikačními poli.

Aplikace

Teoretický výzkum metod pro charakterizaci a modelování komplexních systémů je těsně spjat s výzkumem v řadě oblastí základního či aplikovaného výzkumu, zejména:

• neurovědy
• klimatologie
• environmentální modelování
• počítačová bezpečnost

Seminář

Oddělení organizuje nepravidelný seminář, kde přednášejí členové i tuzemští a zahraniční hosté.

Projekty

• MovieBrain
• ClimaNet
• EpiDyn
• CompClass
• BrainSynch
• NEST BRACCIA
• InterClimate