Zahlavi

Informatika, kybernetika i robotika. Eva Zažímalová pokračuje v turné

27. 04. 2018

Ústav informatiky, který v rámci svého turné po pracovištích AV ČR navštívila předsedkyně AV ČR prof. Eva Zažímalová s doprovodem, byl založen původně jako Centrální výpočetní středisko ČSAV v roce 1975. “Tehdy jsme sem dostali sovětský sálový počítač VK2M45, přišel na 70 milionů korun, ale dnešní mobilní telefony jsou výkonnější“, s úsměvem připomněl historii ústavu ředitel prof. Emil Pelikán. Na Ústav informatiky AV ČR se pracoviště přejmenovalo v roce 1998 a ústav se postupně transformoval na standardní vědeckou instituci zaměřenou  zejména na základní výzkum v informatice a výpočetní matematice. Informační technologie patří dnes mezi skutečně interdisciplinární vědy. Zhruba stovka pracovníků ústavu se soustředí na řešení složitých problémů mnoha různých oborů od matematiky, informatiky a fyziky, přes biologii a neurovědy až po společenské vědy.

„Není jednouché sehnat špičkové vědce či doktorandy. Informační sektor lidi přeplácí a my jen obtížně soutěžíme s velkými IT firmami,“ pokračuje ve výkladu ředitel Pelikán. Ústav problém řeší spoluprací s  firmami jako AVAST, OTE, DHL a dalšími, navíc se snaží hledat nové, atraktivní směry výzkumu. Příkladem může být založení (společně s dalšími partnery z AV ČR a UK) Centra Karla Čapka, které se zaměřuje na studium etických, právních a filosofickým problémů, spojených s umělou inteligencí a počítačovou bezpečností.

Ředitel Ústavu informatiky AV ČR Emil Pelikán

Zleva místopředseda AV ČR Zdeněk Havlas, předsedkyně AV ČR Eva Zažímalová, místopředseda AV ČR Jan Řídký a členka Akademické rady Lenka Vostrá

Sen o kvantovém počítači

Vedení ústavu zjednodušilo organizační strukturu a vytvořilo nové oddělení transferu technologií a znalostí. Velkým snem je pořízení kvantového počítače. Zatím je vyrábí jen jedna kanadská společnost, pořizovací cena je mimo možnosti pracoviště. „Zkuste se spojit s dalšími ústavy AV ČR“, radí prof. Zažímalová a místopředseda AV ČR dr. Zdeněk Havlas nabízí spoluúčast Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, jehož vědci by možnost výpočtů na kvantovém počítači určitě uvítali.

Právě „kvantové počítání“ by mohlo pomoci při řešení výpočetně velmi složitých úloh, jako jsou například metody strojového učení založené na využití struktur označovaných jako hluboké neuronové sítě a na tzv. genetických algoritmech. Efektivní výpočty pro zpracování velkého množství heterogenních dat s vysokými nároky na výpočetní výkon jsou jedním z limitů pro pokrok v této klíčové oblasti výzkumu.

Co ohřívá Prahu?

Ve spolupráci s Magistrátem hlavního města a jeho dalšími organizacemi pracují vědci Ústavu informatiky na predikci klimatu a mikroklimatu v Praze. Modelují, co udělá zástavba, použitý materiál, drsnost a barva omítky staveb, zelené plochy a celá řada dalších stavebních faktorů s prouděním vzduchu, zářením, znečištěním ovzduší a dalšími jevy. Ústav se také podílí na vytváření tzv. termální mapy Prahy.

Vědec Jaroslav Resler z Oddělení složitých systémů vysvětluje predikci klimatu a mikorklimatu v Praze

 „Díky množství betonu je v Praze leckdy tepleji než v Brně,“ říká dr. Jaroslav Hlinka, vedoucí oddělení složitých systémů. „Architekti po nás chtějí odpovědi, jak se projeví různé typy zeleně v zástavbě, asfalt, dlažba, to všechno má obrovský vliv na mikroklima a na tyto otázky se jim snažíme odpovědět.“ Ústav je zapojený do evropského vývoje modelování měst na mikroměřítkové úrovni. Studované modely jsou díky své výpočetní náročnosti vyvíjeny a provozovány na výkonných výpočetních clusterech a superpočítačích.

Ústav teorie informace a automatizace

Pěšky přecházíme o pár desítek metrů do budovy Ústavu teorie informace a automatizace (ÚTIA). Ten je ještě o několik roků starší, vznikl 1. ledna 1959 spojením dvou pracovišť tehdejší Československé akademie věd – Laboratoře pro automatizaci a telemechaniku a oddělení teorie informace Ústavu radiotechniky a elektroniky. Původně sídlil v pražských Emauzích a v roce 1973 se přestěhoval do nové budovy postavené v areálu ČSAV v Praze 8 – Ďáblicích.

„Už od svého založení se ústav věnoval jak základnímu, tak aplikovanému výzkumu na pomezí kybernetiky, matematiky a robotiky“, představuje ústav ředitelka doc. Jiřina Vejnarová a dodává: „Dnes se kromě matematiky zaměřujeme zejména na umělou inteligenci, digitální zpracování signálů a obrazů, teorii systémů, teorii řízení a ekonometrii.

Sto padesát zaměstnanců v osmi vědeckých odděleních každoročně řeší desítky grantů a projektů a publikují řadu vědeckých prací, ústav mimo jiné vydává už od šedesátých let impaktovaný časopis Kybernetika. Ústav je i významným školícím pracovištěm - jeho pracovníci odpřednáší každoročně kolem 90 semestrálních kurzů na řadě universit v Česku i v zahraničí, v současné době školí ústav 56 doktorandů.

Předsedkyně AV ČR Eva Zažímalová a člen Akademické rady Michal Haindl v laboratoři rozpoznávání obrazu 

Detekce obličeje z obrazu

Výkladní skříní Ústavu informatiky je určitě oblast zpracování signálu a obrazu a zejména rozpoznávání obrazu. Vědci umějí na základě statistického rozpoznávání s důrazem na rozpoznávání založeném na vícerozměrných statistických modelech, modelování náhodných polí, pravděpodobnostní neuronové sítě a statistického výběru příznaků detekovat fotografie, které byly nějak uměle upraveny, nebo které jsou rozmazané, poškozené či neúplné. Umějí zaostřit i rozmazané snímky z bezpečnostních kamer nebo detekovat a rekonstruovat velmi rychle se pohybující objekty. Tyto metody nacházejí velmi široké uplatnění – od medicíny, např. hledání oblastí, kde krvácí tenké střevo, přes mnohočetné policejní a bezpečnostní využití až po restaurování uměleckých děl. V současné době se ústav podílí s Universitou ve Florencii na analýze obrazu mistra Leonarda da Vinci.

V laboratoři rozpoznávání obrazu využívají unikátní „gonioreflektometr“ unikátní robot s kamerou a osvětlením na dvou ramenech. Přístroj, který si vědci sami navrhli, snímá předměty ve 3D s extrémní úhlovou přesností, údajně nejlepší na světě. Zbytek modelování obstará počítač

„Široké uplatnění mají tyto moderní metody i v oblasti automobilového průmyslu ve vývoji autonomních automobilů,“ vysvětluje prof. Jan Flusser, který je zároveň koordinátorem výzkumného programu "Naděje a rizika digitálního věku", Strategie AV21.

Připravil: Jan Martinek, Odbor mediální komunikace Kancleáře AV ČR
Foto: Jan Martinek, Milan Zajíček, Ctirad Matonoha