Výzkumné granty

Spolupráce na experimentech ve Fermilab 2

CZ.02.1.01/0.0/0.0/18_046/0015954 2020 - 2022

Projekt navazuje na OP VVV projekt CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001787 podobného jména a zkratky. Obsahem je pokračování v rekondici a navyšování výpočetních a úložných kapacit pro zpracování dat experimentů ve Fermilab. Cílem je vylepšování infrastruktury pro získání nových vědeckých poznatků na spolupracujících experimentech ve Fermilab. Na projekt je poskytována finanční podpora od EU.

Na projekt je poskytována finanční podpora od EU.

Substrukturální modální logiky pro reprezentaci znalostí

CSIC-20-12 2020 - 2021

Modální logiky jsou dobře známým nástrojem v oblasti Umělé inteligence a v informatice obecně. Jsou užívány k reprezentaci a usuzování s informacemi o možnosti a nutnosti, o čase, akcích, znalostech a schopnostech agentů a o jiných „módech pravdivosti“. Jejich verze založené na klasické logice mají nicméně řadu omezení, kupříkladu při modelování usuzovaní s modálními pojmy v kontextech zahrnujících stupňované vlastnosti, v kontextech citlivých na zdroje, nebo při usuzování o kognitivně limitovaných agentech. Tento projekt přispěje k systematickému budování teorie modálních logik založených na logikách slabších nežli klasická logika. Soustředit se přitom bude na širokou oblast takovýchto neklasických logik, na takzvané substrukturální logiky. Při řešení projektu budou vědecké týmy z IIIA-CSIC v Barceloně a ÚI AV ČR v Praze stavět na své práci v oblasti modálních a substrukturálních logik a na minulé bohaté spolupráci jejich členů. Cíle projektu budou dosaženy pomocí dvouleté intenzivní spolupráce posilované vzájemnými výzkumnými návštěvami a společnými workshopy.

Denní vývoj mozkové konektivity v preiktálním období u intracerebrálních záznamů epileptických pacientů

Mob_France 2020 - 2021

Epilepsie je chronická neurologická porucha, která postihuje přibližně 50 milionů lidí na celém světě, charakterizovaná opakovanými záchvaty mozku, jejíž neurofyziologické mechanismy jsou stále do značné míry neznámé. Nedávné studie dokazují existenci pozměněného stavu mozku před záchvatem. Naším cílem je identifikovat změny v mozkové konektivitě, které odpovídají těmto rozdílům v mozkových stavech během pre-iktálního období. Naměřili jsme vysoce kvalitní intrakraniální EEG a povrchové EEG u 74 pacientů z nichž každý byl sledován déle než týden. Cílem je pochopit změny v interakcích mezi oblastmi mozku, když se mozek blíží záchvatu. Na základě těchto interakcí identifikujeme markery iktogeneze, které mohou napomoci predikci záchvatů a léčbě. Navrhovaný projekt prohloubí současnou spolupráci mezi oběma ústavy.

Interakce a kauzalita ve složitých systémech

2020 - 2025

Street-level urban microclimate modelling using LES principle in north-american cities

MSM100302001 2020 - 2021

Human thermal environment is in researchers’ interest for several decades. At the same time, with increasing computation power is possible to solve more complex problems. One of them, urban climate, demands on resolution raises the question, whether turbulence should be treated as a (partly) resolved or as a (complete) sub-grid scale process. Atmospheric modelling of urban areas usually considers a limited number of relevant processes, alternatively it is performed with coarser resolution which cannot properly describe the conditions in street canyons. PALM-4U is the first open-source meteorological model based on large-eddy simulation (LES) principle with implementation of the most of urban canopy related processes. The recent version of PALM-4U include Urban Surface Model (USM) and Radiative Transfer Model (RTM), necessary modules for calculation of MRT for biometeorology module. Those features open new challenges in street-level scale research of biometeorology.

Náhodné diskrétní struktury

20-27757Y 2020 - 2022

Projekt je zaměřen na problémy na pomezí diskrétní matematiky a teorie pravděpodobnosti. Uvažujeme jednoduché diskrétní struktury: grafy, orientované grafy, stromy a uniformní hypergrafy, které jsou vyžívány v aplikovaných disciplínách jako abstraktní modely pro sítě, populační dynamiku, atd. Budeme studovat náhodně generované diskrétní struktury z teoretické perspektivy. Budeme se zaměřovat na náhodné veličiny počítající výskyt určitých podstruktur (např. kopií daného grafu) a hledat odpovědi na následující otázky: jaké jsou jejich asymptotické distribuce, jak pravděpodobné je, že tyto náhodné veličiny budou mít velkou odchylku od střední hodnoty. Mezi cíli projektu je výzkum podobnosti mezi náhodným regulárním grafem a náhodným binomickým Erdős-Rényiho grafem vyřešením Sendvičové domněnky Kima a Vu; odhad horního chvostu pravděpodobnosti pro počty malých podgrafů v řídkých náhodných grafech; určení limitní distribuce počtu neomezených struktur (např. párování, dominující množiny) v náhodných grafech a Galton-Watsonových stromech.

Modelování spícího mozku: směrem k neurálnímu masovému modelu spánkových rytmů a jejich interakcí

CZ.02.2.69/0.0/0.0/19_074/0016209 2019 - 2021

Konsolidace paměti, jako prominentní příklad vyšších kognitivních procesů, se spoléhá na dva důležité neurální jevy: spánek s pomalými vlnami s množstvím odlišných rytmů a mezi-frekvenční jevy mezi těmito rytmy. Žádný z těchto procesů není dodnes plně pochopen. Podle tzv. dvoustupňového modelu konsolidace paměti se však zdá, že souhra mezi pomalými oscilacemi a spánkovými “spindles" pomocí fázové-amplitudové vazby, stejně jako souhra mezi spánkovými “spindles" a hippocampální “ripples" s ostrými vlnami, podporuje nervovou plasticitu a zahájit kortikálně-hippocampální dialog, který vede k opakování, přehrávání a nakonec k migraci nově zakódovaných vzpomínek do dlouhodobějšího úložiště (mozková kůra). Celkovým cílem tohoto projektu je objasnit souhru pomalé oscilace se spánkovýmí “spindles" pomocí biologicky realistického modelu neuronové hmoty (neural mass model) a navíc reprodukovat mezi-frekvenční jevy pozorované v reálných datech.

Na projekt je poskytována finanční podpora od EU.

Strukturální vlastnosti viditelnosti terénů a Voroného diagramů nejvzdálenější barvy

GJ19-06792Y [Registrované výsledky] 2019 - 2021

Předkládaný výzkumný projekt se zabývá dvěma populárními tématy v Kombinatorické a výpočtové geometrii: viditelností a Voroného diagramy. První konkrétní téma je viditelnost v terénu za přítomnosti několika pozorovatelů. Tato varianta, které se dostalo méně pozornosti než případu s jedním pozorovatelem, poskytuje velké množství aplikací. Pro daný terén a množinu pozorovatelů je nejzákladnějším problémem schopnost určit, které části terénu jsou viditelné pro alespoň jednoho pozorovatele; pokusíme se zlepšit současný nejrychlejší algoritmus na řešení tohoto problému. Zároveň budeme studovat aproximační verze viditelnosti map, a reální nastavení, kde pozorovatelé nebo terén splňují některé přirozené předpoklady. Druhé téma se zabývá Voroného diagramem nejvzdálenější barvy, který nebyl dosud studován tolik jako jiné typy Voroného diagramů. Chceme získat nový vhled na strukturu tohoto diagramu, a prozkoumat jeho algoritmické důsledky.

Národní centrum kompetence - Kybernetika a umělá inteligence

TN01000024 [Registrované výsledky] 2019 - 2020

Projekt NCK KUI cílí na vznik nové platformy pro kybernetiku a umělou inteligenci, které synergicky propojuje excelentní výzkumná a aplikačně orientovaná centra v oblasti robotiky a kybernetiky pro Průmysl 4.0, “Smart cities”, inteligentních dopravních systémů a kybernetické bezpečnosti. Propojením stávajících inovačních lídrů (výzk. center a prům. partnerů) dojde ke zvýšení potenciálu a efektivity aplikovaného výzkumu pro klíčová národní odvětví, jako jsou vyspělé technologie pro globálně konkurenceschopný průmysl (Průmysl 4.0), rozvoj komunikačních a informačních technologií či transportní systémy 21. století. NCK KUI je úzce spjato s aplikačním sektorem a umožní tak vzájemnou mezioborovou spolupráci, vznik inovací a transfer technologií.

Vnořování, Pakování a Limity v Grafech

GA19-08740S [Registrované výsledky] 2019 - 2021

Grafy patří mezi nejjednodušší matematické struktury. Jsou základem velké části informatiky a jejich význam značně rostl s rozvoji počítačových sítí. V tomto projektu se soustředíme jak na centrální problémy v extremální teorie grafů, stejně tak nové příbuzné oblasti limit grafů. Budeme užívat klasické metody z extremální teorie grafů a také pravděpodobnostní a analytické metody. Naše hlavní témata jsou vnořovací problémy, pakovací problémy a studium limitů grafů pomocí slabé* topologie.

FoNeCo: Analytické základy neurovýpočtů

GA19-05704S [Registrované výsledky] 2019 - 2021

Výpočetní paradigma se v poslední době posouvá směrem k inteligentnímu zpracování informací, což lze prokázat obrovským úspěchem (hlubokých) neuronových sítí (NS), které v umělé inteligenci dosahují nejlepších výsledků. Většina technik používaných v NS má heuristickou povahu, a proto je jen částečně teoreticky zdůvodněná. FoNeCo je projektem základního výzkumu, jehož ambicí je přispět k rozvoji analytických základů vybraných praktických modelů neurovýpočtů. Jeho cílem je zejména charakterizovat výpočetní sílu subrekurzivních NS mezi celočíselnými a racionálními váhami s využitím kvazi-periodicity a biologicky inspirovaných NS založených na synfire rings, zkoumat aproximační vlastnosti (např. modelovou složitost) a robustní aproximace různých regresních NS a analyzovat složitost ládování hlubokých NS. Analýza příslušných modelů NS bude základem nových architektur a účinnějších, spolehlivějších a teoreticky více podložených učících algoritmů, které budou implementovány jako otevřený software a experimentálně testovány na referenčních problémech.

Reprezentace booleovských funkcí úplné vzhledem k jednotkové propagaci

GA19-19463S [Registrované výsledky] 2019 - 2021

Jde o projekt základního výzkumu, v němž plánujeme pracovat na problémech z oblasti kompilace znalostí. Uvažujeme speciální případ kompilace znalostí, kde znalostní báze je reprezentovaná booleovskou funkcí, obvykle reprezentovanou formulí v konjunktivní normální formě (KNF). Plánujeme studium takové kompilace, kde je formule upravována do jiné KNF formule, jež je úplná vzhledem k jednotkové propagaci. Přesněji, budeme uvažovat situaci, kde cílovým jazykem kompilace je jazyk formulí úplných vzhledem k zamítání pomocí jednotkové propagace (unit refutation complete, URC) a jazyk formulí úplných vzhledem k odvozování literálů pomocí jednotkové propagace (propagation complete, PC). Cílem projektu je řešení teoretických otázek souvisejících s kompilací do URC nebo PC reprezentace či kódování a vývoj kompilátoru pro tuto úlohu. Za tím účelem budeme navrhovat a testovat algoritmy a heuristiky pro automatickou kompilaci. Výstupy projektu budou publikovány formou článků ve vědeckých časopisech a konferenčních sbornících.

Dynamika zpracování prostorové scény v dorzální a ventrální zrakové dráze lidského mozku

GA19-11753S [Registrované výsledky] 2019 - 2021

Cílem projektu je popis dynamiky mozkových procesů při vizuálním zpracování prostorové scény v dorzální a ventrální zrakové dráze. Zatímco dorzální dráha, vedoucí z vizuální kůry do temenního laloku, zpracovává především prostorové uspořádání, zpracování vizuální informace ve ventrální dráze vedoucí do spánkového laloku je zaměřené na rozpoznání objektů. Tato představa je podporována řadou výsledků, není ale zřejmá míra oddělení těchto dvou proudů ani předávání informace mezi nimi. Oba proudy se setkávají ve spánkovém laloku, což umožňuje vytvoření reprezentace prostředí obsahující orientační body, ale přesná lokalizace a dynamika tohoto propojení není popsána. Projekt ověří několik modelů o spolupráci těchto dvou vizuálních proudů a toku informace mezi týlním, temenním a spánkovým lalokem a retrospleniální kůrou. Pomocí zanořených elektrod u pacientů s refrakterní epilepsií určíme fáze aktivace těchto mozkových oblastí a jejich synchronizace s vysokým časovým rozlišením. Projekt přinese výsledky týkající se dynamiky mozkových procesů zásadní pro teorie zpracování prostorové scény.

Nelineární interakce a přenos informace v komplexních systémech s extrémními událostmi

GA19-16066S [Registrované výsledky] 2019 - 2021

Teorie synchronizace nelineárních dynamických systémů a teorie informace pomáhají pochopit projevy kooperativního chování ve složitých systémech. Avšak známé metody detekce kauzálních informačních toků v experimentálních časových řadách neřeší problémy multiškálové dynamiky a rozdělení pravděpodobnosti s těžkými konci. V navrhovaném projektu použijeme a dále rozvineme metody teorie informace a superstatistiky v detekci a kvantifikaci interní dynamiky a informačních toků ve skutečných složitých systémech s extrémními událostmi. Zaměříme se zejména na přenos informace v mnohorozměrných multiškálových časových řadách měřený pomocí entropií Shannona a Rényiho a rozvinutí metod superstatistiky ve studiu složité dynamiky s negaussovskými fluktuacemi. Primární aplikační oblastí bude analýza mnohorozměrných meteorologických časových řad, odrážejících měnící se pozemské klima a jeho variabilitu v mnoha časových a prostorových měřítkách.

Zavedení cílené ochrany porostů obilnin proti hmyzím škůdcům v precizním zemědělství

QK1910281 [Registrované výsledky] 2019 - 2022

Projekt směřuje k zavedení cílené ochrany proti vybraným škůdcům obilnin v podmínkách precizního zemědělství. Základem projektu jsou dlouhodobé řady pozorování početnosti škůdců obilnin (mšice, kohoutci a další druhy) a jejich přirozených nepřátel a existence předběžných modelů prognózy maximální abundance škůdců v závislosti na kvalitě porostu. Budou vytvořeny statistické modely předpovědi maximální abundance vybraných druhů škůdců v závislosti na kvalitě porostu a početnosti přirozených nepřátel. Založeny budou na semiparametrickém regresním přístupu a formalizované selekci mezi vysvětlujícími proměnnými a faktory. V závislosti na těchto faktorech budou doporučeny postupy cílené ochrany a ověřeny v podmínkách precizního zemědělství.

Adaptační výzvy měst: podpora udržitelného plánování s využitím integrované analýzy zranitelnosti

TL01000238 [Registrované výsledky] 2018 - 2022

Cílem navrhovaného multidisciplinárního projektu je zpracování analýz zranitelnosti a tvorba metodiky integrovaného hodnocení zranitelnosti města a jeho obyvatel vůči teplotním extrémům s využitím klasifikace městských povrchů (termín dosažení 02/2022), která bude sloužit jako nástroj podpory adaptací a plánování adaptačních opatření ve městech. Pro pilotní města (Praha, Brno, Ostrava) bude zpracováno podrobné prostorové hodnocení zranitelnosti na základě klimatických analýz teplotních extrémů, s využitím participativních přístupů a projekcí budoucího vývoje (budoucího klimatu, změny land cover a předpokládaného socio-demografického vývoje měst), dalším výstupem budou specializované mapy s odborným obsahem. Cílem integrovaného hodnocení je přispět k udržitelnému plánování ve městech ČR.

Schopnosti a omezení mělkých a hlubokých sítí

GA18-23827S [Registrované výsledky] 2018 - 2020

Cílem projektu je přispět k vývoji neuropočítání kombinací teoretického a experimentálního výzkumu zkoumajícího schopnosti a omezení mělkých a hlubokých umělých neuronových sítí z hlediska jejich modelové složitosti a robustnosti jejich učení.

URBI PRAGENSI Urbanizace předpovědi počasí, kvality ovzduší a klimatických scénářů pro Prahu

UH0383 [Registrované výsledky] 2018 - 2020

Projekt Urbi Pragensi se zabývá zpřesněním předpovědi počasí, zavedením předpovědi kvality ovzduší a zpřesněním vyhodnocení důsledků klimatické změny pro území hl. m. Prahy s použitím moderních metod založených na zahrnutí parametrizace procesů na úrovni městských struktur do modelů s vysokým rozlišením. Mikroměřítkové simulace pak detailně ukáží situaci ve vybraných oblastech s výraznou zátěží tepelného ostrova města i zvýšenou koncentrací škodlivin, což přispěje k odhadům zdravotních rizik a opatřením proti nim. ÚI je zapojen do řešení konceptů KK1 (meteorologická předpověď), KK2 (předpověď znečištění ovzduší) a je hlavním koordinátorem konceptu KK4 (mikroměřítkové simulace). Hlavním řešitelem projektu je Univerzita Karlova, dalším spoluřešitelem je Český hydrometeorologický ústav. Při řešení projektu úzce spolupracujeme s partnerskými vědeckými institucemi v ČR a v zahraničí (Německo, Finsko) i s partnery, kteří budou výsledky využívat (např. Magistrát hl. města Prahy, Institut plánování a rozvoje hl. m. Prahy, Operátor ICT a další).

Na projekt je poskytována finanční podpora od EU.

Usuzování se stupňovanými vlastnostmi

GA18-00113S [Registrované výsledky] 2018 - 2020

The goal of the grant is to create logical framework to model reasoning with graded predicates. We distinguish several types of such predicates, discuss their ubiquity in rational interaction and the logical challenges they may pose. We plan to utilize mathematical fuzzy logic as a set of logical tools that allow to model reasoning with graded predicates and concentrate on a philosophical account of the vagueness problem that makes use of these tools. Other aim is to generalize this approach to other kinds of graded predicates a lay foundation for a general research program towards a logic-based account of reasoning with graded predicates.

Objevování znalostí v datech o aktivitách člověka založené na fúzi

GA18-18080S [Registrované výsledky] 2018 - 2020

Navrhovaný projekt základního výzkumu v oblasti vytěžování multimediálních dat se pokouší přispět k dalšímu rozvoji metod pro objevování znalostí ve videodatech o aktivitách člověka. Soustřeďuje se na jedné straně na kombinování znalostí o detekovaných lidských tělech, jejich částech a jejich pohybu s dalšími znalostmi získatelnými z dat, která jsou k dispozici, jako je znalost o scéně, kontextu nebo interakci osob a objektů, na druhé straně na výzkum různých způsobů fúze více klasifikátorů a regresních modelů, včetně fúze založené na umělých neuronových sítích. Tyto cíle jsou podporovány experimentálním vybavením a složením projektového týmu. Na Fakultě informačních technologií ČVUT byla nedávno uvedena do provozu moderní Laboratoř zpracování obrazu, a tým zahrnuje kromě vedoucího laboratoře a několika doktorandů, kteří v ní provádí svůj výzkum, také dva mezinárodně uznávané výzkumníky v oblasti vytěžování dat.

Neklasické logické modely informační dynamiky

GJ18-19162Y [Registrované výsledky] 2018 - 2020

Usuzování o změnách informací dostupných kognitivním agentům (o informační dynamice) je klíčovou součástí mnoha každodenních aktivit. Lepší pochopení mechanizmů takového usuzování je důležité z praktického hlediska, i v epistemologickém kontextu. Projekt zkoumá logické modely informační dynamiky založené na neklasických logikách. Tyto modely jsou adekvátnější než standardní model založený na klasické logice. Jejich výhodou je zejména to, že lépe zachycují změny jež jsou výsledkem usuzování kognitivně nedokonalých agentů, že můžou lépe zachytit míru akceptace informací a také to, že popisují dynamiku otázek v kontextu logicky nedokonalých agentů. Projekt přinese ucelený obraz o některých takových modelech. Přineseme nové poznatky o jejich klíčových vlastnostech a prozkoumáme jejich aplikace v epistemologii. Projekt tak poslouží jako technicky propracovaný základ budoucího výzkumu na pomezí formální epistemologie a filozofické logiky.

Význam funkční a strukturální reorganizace mozkových sítí v patogenezi kognitivního deficitu a epilepsie po cévní mozkové příhodě

NV17-28427A [Registrované výsledky] 2017 - 2021

Kognitivní deficit a epilepsie jsou jedny z nejčastějších následků ischemické cévní mozkové příhody, které vedou k dramatickému snížení kvality života pacientů, snižují účinnost rehabilitace a začlenění pacienta do běžného života. Vážné poruchy pozornosti, post-ischeická demence a epilepsie představují příklady komorbidit, jejich vznik není možné vysvětlit jako přímý následek lokální ischemické léze. Moderní poznatky naznačují, že pochopení těchto komorbidit vyžaduje aplikaci moderních paradigmat, které vychází z konceptu, že hlavním organizačním principem funkce mozku je globální konektivita. Cílem projektu je studium dopadu mozkové ischémie na strukturu a funkce globálních cerebrálních sítí a především na význam poškození oblastí, které jsou charakterizované vysokou úrovní propojení a vysokým přenosem informace, tzv. hubs. Poznatky získané s pomocí těchto inovativních konceptů mají předpoklad postatně přispět k pochopení následků ischémie na globální funkce mozku a k rozvoji časných léčebných intervencí k prevenci a léčbě těchto závažných komorbidit.

Analýza efektivity prenatální diagnostiky vrozených vad a přežívání dětí narozených s vrozenou vadou v České republice v období 1994-2015

NV17-29622A [Registrované výsledky] 2017 - 2021

Retrospektivní analýza dat z konsekutivní řady prenatálně diagnostikovaných případů vrozených vad (VV) a narozených dětí s VV z celé ČR za období (1994 - 2015), na kterých bude provedena: 1. analýza incidencí prenatálně diagnostikovaných VV v ČR. 2. analýza incidencí postnatálně diagnostikovaných VV v ČR (incidence VV u narozených). 3. stanovení efektivity prenatální diagnostiky pro jednotlivé diagnózy vrozených vad. 4. analýza mrtvorozenosti, perinatální, neonatální a kojenecké úmrtnosti u dětí narozených s vrozenou vadou.