Výzkum v oddělení složitých systémů je zaměřen na rozvoj a aplikaci metod analýzy a modelování dat pocházejících z měření komplexních systémů reálného světa.
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.
Skupiny
V oddělení působí tři spolupracující skupiny: skupina environmentální informatiky J. Reslera, skupina nelineární dynamiky M. Paluše a skupina komplexních sítí a mozkové dynamiky J. Hlinky (COBRA).
Projekty
- aktuální
- Predikce funkčního vyústění schizofrenie z multimodálních neurozobrazovacích a klinických dat (2021-2024) NU21-08-00432
- Síťové modely komplexních systémů: od korelačních grafů k informačním hypergrafům (2021-2023) 21-17211S
- Modelování kvality ovzduší a tepelného komfortu s rozlišenou turbulencí v městském prostředí (2021-2023) TO01000219
- Integrovaný systém výzkumu, hodnocení a kontroly kvality ovzduší (2020-2026) SS02030031
- Interakce a kauzalita ve složitých systémech (2020-2025)
- Denní vývoj mozkové konektivity v preiktálním období u intracerebrálních záznamů epileptických pacientů (2020-2021) Mob_France
- Adaptační výzvy měst: podpora udržitelného plánování s využitím integrované analýzy zranitelnosti (2018-2022) TL01000238
- Dynamika zpracování prostorové scény v dorzální a ventrální zrakové dráze lidského mozku (2019-2021) GA19-11753S
- Národní centrum kompetence – Kybernetika a umělá inteligence (2019-2021) TN01000024
- Nelineární interakce a přenos informace v komplexních systémech s extrémními událostmi (2019-2021) GA19-16066S
- Naděje a rizika digitálního věku (2015-2021)
- význačné minulé projekty
