Akademická prémie 2016

Nejvýznamnější vědecký grant v ČR, prestižní Akademickou prémii, udělil ve středu 22. června předseda AV ČR prof. Jiří Drahoš vynikajícím českým vědcům prof. Ladislavu Kvaszovi z Filosofického ústavu AV ČR a dr. Pavlu Jelínkovi z Fyzikálního ústavu AV ČR. „Doposud byly všechny Akademické prémie směrovány na vědce z oblasti přírodních nebo matematicko-fyzikálních věd, dnes poprvé poputuje prémie do oblasti věd humanitních,“ uvedl na slavnostním ceremoniálu prof. Drahoš. 

Akademická prémie představuje nástroj finanční a morální podpory skutečné vědecké excelence, je určena mimořádným vědeckým osobnostem, které v mezinárodním měřítku patří ke špičce svého oboru a vytvářejí prestiž AV ČR jako celku. Finanční prémie do výše pěti milionů korun ročně zahrnuje po dobu šesti let náklady spojené s výzkumem, pořízením přístrojů a mzdami pro nositele a jeho spolupracovníky. Laureát Akademické prémie získává i statut hosta Akademického sněmu AV ČR.

Ing. Pavel Jelínek, Ph.D., je uznávaným odborníkem v oblasti studia fyzikálních a materiálových vlastností nanostruktur pomocí kombinace teoretických simulací a experimentálních technik, zejména rastrovacích mikroskopů. Jeho práce zaznamenaly značný citační ohlas (přes 2500 citací, h-index 23). Od roku 2009 je vedoucím vědecké skupiny NANOSURF ve Fyzikálním ústavu AV ČR.

Zaměření Akademické prémie: Udržitelný vývoj moderní společnosti je v současnosti kriticky spjatý s technologiemi umožňujícími přenos informací nebo konverzi energie na bázi křemíku. Udržitelnost současného technologického rozvoje je ale úzce spjatá s vývojem nových technologií, které křemíkové technologie překonávají. Tyto nové technologie jsou podmíněné hlubším pochopením a využitím kvantověmechanických jevů v nanostrukturách (uměle vytvořené objekty čítající řádově jednotky až tisíce atomů nebo molekul).

V rámci zamýšleného výzkumu podpořeného Akademickou prémií se tým Ing. Pavla Jelínka, Ph.D., pokusí posunout současné poznání chemických a fyzikálních procesů v molekulárních nanostrukturách. Výzkum bude primárně směřován do tří základních směrů, které by ve svém důsledku měly umožnit konstrukci nanoelektronických součástek nové generace v blízké budoucnosti na bázi molekulární elektroniky (nový směr, který využívá jako stavební jednotky jednotlivé molekuly).

„Budeme se zabývat studiem rozložení náboje v jednotlivých molekulách v excitovaných stavech. Za tímto účelem budeme dále rozvíjet vlastní metodu, která umožňuje zobrazení elektrostatického potenciálu na jednotlivých molekulách. Ta je založena na analýze obrázků rastrovacích mikroskopů, které umožňují zobrazit chemickou strukturu jednotlivých molekul na povrchu pevné látky. Možnost získání detailní znalosti rozložení náboje v excitovaných stavech v jednotlivých molekulách může vést k hlubšímu pochopení transportu náboje v organických solárních článcích a jejich případné budoucí miniaturizaci na molekulární úroveň,“ vysvětluje první směr svého výzkumu Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.

V druhé oblasti se jeho tým zaměří na studium nových chemických reakcí na povrchu pevné látky, které umožňují nové chemické reakce nerealizovatelné v tradiční chemii v roztocích. Využije přitom schopnosti zobrazit chemickou strukturu jednotlivých molekul, které vstupují do reakce, meziproduktů a finálních produktů. „Tato schopnost nám umožňuje popsat detailně průběh dané chemické reakce. Zejména se zaměříme na formování uspořádaných 2D molekulárních struktur, které mohou mít velmi zajímavé transportní a mechanické vlastnosti nebo být základem stavebním kamenem pro molekulární elektroniku,“ dodává.

Třetím směrem bude studium cílené manipulace jednotlivých elektronů v rámci jedné molekuly nebo molekulárních nanostruktur. „Chceme navázat na současný výzkum, který nám umožnil kontrolovaně ukládat či odejímat jednotlivé elektrony z dané molekuly a tím vytvářet tzv. jednoelektronové nábojové stavy uvnitř vybrané molekuly. Právě možnost cílené manipulace jednotlivých elektronů na vybrané molekule otevírá zcela nové možnosti v oblasti kvantového počítání (tzv. kvantové celulární automaty) nebo ukládání energie na molekulární úrovni. Vzhledem k tomu, že se pohybujeme na hraně současného poznání, je velmi pravděpodobné, že zamýšlené směry výzkumu nás zavedou na cestu nových, nečekaných fyzikálních a chemických jevů, které nebyly původním cílem výzkumného záměru. Nicméně tyto nové poznatky mohou ovlivnit naše chápaní nanosvěta, který je řízen výlučně zákony kvantové mechaniky. Tudíž se mohou stát krokem k novým nanotechnologiím,“ uzavírá Ing. Pavel Jelínek, Ph.D.

Obr. 1 Možnost manipulace jednotlivých atomů na povrchu pevné látky nám umožňuje vytvářet přesně definované nanostruktury tvořené stovkami atomů požadovaného tvaru, viz. atomární panáček nebo logo Akademie věd.

Obr. 2 Zobrazení chemické struktury Perylenetetracarboxylic dianhydride(PTCDA) molekul na povrchu pevné látky pomocí mikroskopu atomárních sil. Metoda umožňuje nejen zobrazení jednotlivých benzenových jader, ale také stanovit rozložení elektrostatického potenciálu na jednotlivými molekulami.

Obr. 3 Schéma chemické transformace Dibenzo[7]helicene molekuly na povrchu pevné látky, včetně identifikace jednotlivých produktů chemické reakce identifikovaných pomocí obrázků s submolekulárním rozlišením pořízených rastrovacím mikroskopem. 

Obr. 4 Samoorganizované molekulární struktury vytvořené v důsledku chemické reakce Dibenzo[7]helicenena povrchu pevné látky. 

Prof. RNDr. Ladislav Kvasz, Dr., patří mezi přední světové odborníky v oblasti filozofie vědy, především teorie změn vědeckých paradigmat. Formuloval vlastní teorii změn jazyka vědy, jíž se dostalo mezinárodního uznání (Fernando Gil International Prize for the Philosophy of Science).

Zaměření Akademické prémie: Logika se jako filozofická disciplína zrodila ve starověkém Řecku zhruba ve stejné době, kdy se matematika konstituovala jako deduktivní věda. Z antiky se dochovaly dva logické systémy – aristotelská sylogistická logika a stoická výroková logika. Trvalo však dalších téměř dva tisíce let, než v díle George Boolea, Gottloba Fregeho a Giuseppa Peana došlo k proměně logiky ve formální disciplínu. Epistemologie, tedy teorie poznání (co je to vědění, jakým způsobem získáváme vědění, jaké jsou hranice a možnosti poznání…) se jako filozofická disciplína etablovala v průběhu 17. a 18. století pod vlivem René Descarta, Johna Locka, David Huma a Immanuela Kanta, tedy zhruba ve stejném období, kdy se konstituovala fyzika jako empirická věda. Zdá se, že epistemologii čeká podobná formalizace, jaké se dostalo logice v 19. století.

„Od dob zakladatelů epistemologie uplynula dostatečně dlouhá doba na to, abychom se mohli pokusit o přeměnu epistemologie ve formální disciplínu. Cílem výzkumu v rámci Akademické prémie bude rozpracovat návrh formalizace epistemologie analogické Fregově formalizaci logiky. Logika musela na cestě k formalizaci projít řadou zásadních změn a osvobodit se od několika hluboce zakořeněných přesvědčení. Přesvědčení analogická těm, která bránila logice v její formalizaci, se vyskytují také v epistemologii,“ vysvětluje záměr své práce prof. RNDr. Ladislav Kvasz, Dr., který také definoval pět tezí vytyčujících cestu k formální epistemologii. Ty jsou založeny na přesvědčení, že současný trend formalizace epistemologie je nesprávný, protože není dostatečně radikální. Místo aby se pokoušel odhalit matematický základ procesu poznávání, spokojuje se s tím, že na různé aspekty poznání aplikuje již existující matematiku. Z tohoto důvodu je cílem projektu především vypracovat nový matematický formalismus, který umožní exaktně popsat proces poznání, podobně jako prostředky formální logiky umožňují popsat logickou argumentaci. Rozpracování formální epistemologiemůže zásadním způsobem změnit to, jak rozumíme poznání a tím nepřímo i jak rozumíme sami sobě.

Aristotelská logika byla součástí filozofie a vyvíjela se odděleně od matematiky jako jedna z filozofických disciplín. Její zastánci považovali logiku za něco zásadně odlišného od matematiky a podobného názoru byli i matematici. Booleovou zásluhou bylo překonání předsudků oddělujících matematiku od logiky. Boole přišel s myšlenkou využít jazyk algebry k zápisu soudů aristotelské logiky. Vytvořil první variantu formální logiky, která byla milníkem na cestě přeměny logiky v matematickou disciplínu. „Když se z tohoto hlediska podíváme na epistemologii, vidíme, že klasická epistemologie byla od matematiky a ostatních exaktních disciplín izolovaná ve stejné míře, jako byla aristotelská logika izolována od matematiky. První tezí vytyčující cestu k formální epistemologii je proto teze o nutnosti sblížit epistemologii s matematikou, fyzikou a ostatními exaktními obory,“ říká prof. Kvasz.

Aristotelská logika ale představuje pouze fragment logiky. Je to logika, která připouští pouze jednoargumentové predikáty. „Dříve než mohla vzniknout formální logika, bylo nutné zásadně rozšířit rámec toho, co do logiky zahrnujeme – o logiku relací, o teorii logických spojek a o kvantifikaci. Druhou tezí vytyčující cestu k formální epistemologii je proto teze o nutnosti zásadně rozšířit rámec toho, co do epistemologie zahrnujeme. Zmíněné úzké pojetí předmětu logikysouvisí se svázaností tradiční aristotelské logiky s přirozeným jazykem. Aristotelská teorie výroků a sylogismů je do značné míry předurčena strukturou věty v přirozeném jazyce. Pomocí aristotelských sylogismů nelze formalizovat téměř žádný matematický důkaz.Pro zrod formální logiky bylo tedy rozhodující, že se logika od této závislosti osvobodila. Formalizace epistemologie bude zřejmě vyžadovat osvobození od problémů běžného poznávání a zaměřit se na epistemologickou rekonstrukci poznávacích procesů v exaktních disciplínách,“ vysvětluje prof. Kvasz.

Do 19. století byla logika chápána jako popis správného myšlení. Z psychologického pohledu je myšlení vždy zaměřeno na něco, čemu ve větě, kterou vyjadřujeme myšlenku, odpovídá subjekt. „Gottlob Frege pochopil, že logika se má zabývat vztahy vyplývaní mezi propozicemi, tedy objektivními vztahy mezi abstraktními objekty, nezávisle na jakýchkoli subjektivních myšlenkových aktech. Na rozdíl od psychologistického pojetí logiky formální logika není empirickou disciplínou o myšlení reálných subjektů, ale formální vědou. Ze stejných důvodů požadujeme, aby se formální epistemologie nezabývala poznávacími akty empirických subjektů, nýbrž objektivními vztahy mezi vědeckými teoriemi. Z toho vyplývá nutnost nahradit chápání poznání jako aktivity subjektu pojetím poznání jako objektivních vztahů mezi teoriemi.Pátou tezí je pak teze o nutnosti nahradit používání již existující matematiky při popisu poznání systematickým úsilím o odhalení matematické struktury poznání, které může vést k objevu matematiky nového druhu. Podobně i v logice bylo třeba odmítnout aristotelovský rámec logiky a vytvořil nový matematický kalkul – predikátový počet,“ uzavírá prof. Kvasz.

Přečtěte si také

• Magnesii Literu získala kniha Louky. Dobrodružství poznávání. Vyšla v Academii
• Věda musí mít podporu, aby přinášela výsledky, zaznělo na Akademickém sněmu
• Hodnocení „šité na míru“: vědecké naděje se seznámily s jeho principy
• Umění spojovat. Tři vědci převzali za svou práci medaile Akademie věd ČR
• Tým z Akademie věd objasnil modrou hádanku a získal Cenu Wernera von Siemense
• Podílel se na přelomovém výzkumu. Nyní archeolog Vitalii Usyk působí v AV ČR
• Program Akademie věd PRAK usnadní cestu jedenácti projektů do praxe
• Liberecký kraj přispěje na výstavbu nové budovy výzkumného centra TOPTEC
• Akademii věd navštívil šachový velmistr a ruský exilový politik Garry Kasparov
• Akademie věd ČR podpoří vědce, kteří nemohou ve své zemi svobodně bádat