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. 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

• aktuální
  • Adaptační výzvy měst: podpora udržitelného plánování s využitím integrované analýzy zranitelnosti
  • Dynamika zpracování prostorové scény v dorzální a ventrální zrakové dráze lidského mozku
  • Národní centrum kompetence – Kybernetika a umělá inteligence
  • Nelineární interakce a přenos informace v komplexních systémech s extrémními událostmi
  • URBI PRAGENSI Urbanizace předpovědi počasí, kvality ovzduší a klimatických scénářů pro Prahu
  • Význam funkční a strukturální reorganizace mozkových sítí v patogenezi kognitivního deficitu a epilepsie po cévní mozkové příhodě
• význačné minulé
  • MovieBrain
  • ClimaNet
  • EpiDyn
  • CompClass
  • BrainSynch
  • NEST BRACCIA
  • InterClimate