Cílem našeho výzkumu je vytvořit a dále rozvíjet výkonné nástroje pro budoucí vývoj společnosti. Věnujeme se zpracování a analýze rozsáhlých dat a simulacím pro různá využití v reálném životě. Jedná se například o podporu řízení a rozhodování v mimořádných situacích, inteligentní navigace, predikce zatížení provozu, modelování šíření záplav, inteligentní města, bioinformatiku a analýzy spolehlivosti. Výzkum se zaměřuje i na oblast workflow systémů a efektivního plánování. Dále vyvíjíme nástroje pro usnadnění přístupu klientských aplikací k vysoce výkonným výpočetním technologiím. Všechny tyto záležitosti vyžadují dlouhodobě orientovaný výzkum a vývoj soustředěný do oblastí, jako jsou výpočetní matematika, inteligentní systémy, softwarové inženýrství, internetové technologie a distribuované aplikace.
Portfolio
Smart-city: dopravní modelování
Efektivní řešení dopravy ve městech je jedno z velmi diskutovaných témat poslední doby. V této oblasti využíváme a modifikujeme algoritmy pro dopravní modelování s cílem sledování globálního stavu dopravní sítě a následné optimalizace dopravního proudu ve městech. S tímto souvisí také vývoj pokročilých algoritmů pro serverovou navigaci. Při výzkumu klademe důraz na propojení dopravního modelování s jinými doménami, jakými jsou například predikce záplav či šíření znečištění ve městech. Nedílnou součástí je zde spolupráce s firemním sektorem, jakožto hlavním odběratelem navigačních služeb. V oblasti dopravního modelování se zabýváme také problematikou optimalizačních úloh. Jeden z námi vyvinutých algoritmů je uplatněn v oblasti odpadového hospodářství.
- globální pohled na dopravní infrastrukturu
- inteligentní navigace
- řízení dopravního proudu ve městech
- optimalizace rozvozu/svozu zboží k zákazníkovi
Radarové pozorování Země
Na základě měření zpoždění odrazu vlastního záření v mikrovlnném pásmu získávají radarové družice citlivé informace o pohybech objektů a terénu. Měření intenzity a změny polarizace tohoto záření, které bezztrátově prochází oblačností, nám umožňuje identifikovat území postižené katastrofou či sledovat změny vegetace. Vyvíjíme modul s vazbou na národní úložiště dat družice Sentinel-1, který umožňuje tyto jevy vyhodnocovat pro území České republiky.
- identifikace aktivity sesuvů
- sledování (vertikálních) pohybů staveb
- mapování zaplaveného území skrz oblačnost
- vyhodnocení změn ve vegetaci, například odlesňování
Bioinformatika
Bioinformatika je moderní obor na pomezí biologie, chemie, medicíny a informačních technologií. V rámci bioinformatiky se zabýváme genomikou a molekulární diagnostikou, kde pomáháme řešit základní otázky z populační genetiky obratlovců, detekce mutací spojených se vznikem a růstem nádorů, hledáme mutace spojené s neurodegenerativními nemocemi a v neposlední řadě také sledujeme proces křížení v minulosti od sebe oddělených druhů. Dále se zabýváme vývojem rozhraní pro usnadnění přístupu k bioinformatickým nástrojům nasazeným na výpočetní infrastruktuře IT4Innovations.
- genomika a molekulární diagnostika
- spolupráce s pracovišti z lékařské a akademické sféry
- vývoj a testování bioinformatických nástrojů
- rozhraní pro přístup k výpočetní infrastruktuře
Průmysl 4.0: řízení skladových zásob
Řízení zásob je proces efektivního řízení materiálových toků, který zajišťuje plynulou činnost podniku s minimálními náklady na pořízení a skladování zásob. Námi vyvinutý modul pomáhá snižovat rozhodovací čas, usnadňuje práci na skladě a zmenšuje náklady díky optimalizaci skladových zásob. Slouží k určení bodu objednávky, pojistné zásoby a optimálního množství objednávky na základě predikcí prodejů z historických dat. Predikce jsou založeny na moderních statistických metodách analýzy časových řad.
- efektivní řízení materiálových toků
- predikce prodejů na základě historických dat
- optimalizace skladových zásob
- statistické metody analýzy časových řad
Teorie chaosu
Teorie chaosu se zabývá chováním trajektorií, které mohou být generovány spojitými i diskrétními dynamickými systémy. Cílem je detekovat charakter pohybu daného objektu, zkoumat vlastnosti takového systému na parametrech, případně odhalovat citlivost na počátečních podmínkách. Mezi oblasti, kde se nám podařilo dosáhnout významných výsledků, patří dynamika mechanických soustav, ekologických, ekonomických a jiných modelů a aplikace metod na dopravní, socio-geoinformatické i biologické časové řady.
- diskrétní dynamické systémy
- spojité dynamické systémy
- testy chaosu
- citlivost na počátečních podmínkách
Strojové učení
Poskytujeme podporu pro nasazování nových nástrojů, které umožňují efektivní a snadné použití infrastruktury IT4Innovations v úlohách využívajících strojové učení. Aktivně se podílíme na vývoji nových aplikací strojového učení, jež dovolují modelování komplexních systémů pomocí regresních, klasifikačních a shlukovacích metod. Dále také vyvíjíme nástroje pro verifikaci přesnosti těchto modelů. S farmaceutickým průmyslem spolupracujeme v oblasti prediktivních modelů používaných pro vývoj nových léčiv pomocí hlubokého učení, ale i tradičních statistických metod.
- modelování komplexních systémů
- ověřování přesnosti modelů
- analýza a zpracování velkých dat
- vývoj specializovaných programových modelů
Podpora krizového řízení: FLOREON+
Vyvíjíme systém Floreon+ pro podporu rozhodování v krizovém řízení, který byl primárně určen pro využití v Moravskoslezském kraji. Systém aktuálně integruje několik rozdílných domén krizového řízení a obsahuje procesy pro běh automatizovaných a uživatelem spouštěných simulací, které využívají výpočetní infrastrukturu centra IT4Innovations. Systém je možno využívat jak v režimu monitoringu a automatizovaných predikcí, tak pro řešení úloh odpovídajících na otázku: „Co se stane, když...?“
Systém aktuálně integruje:
- hydrologické modelování
- sledování aktuální dopravní situace
- modelování úniku nebezpečných látek
- monitorování mobility obyvatel
Analýzy biologických obrazů
Jsme zapojeni do výzkumu zpracování rozsáhlých biologických dat pomocí vysokovýkonných výpočetních systémů (HPC). Výzkum je zaměřen na paralelizaci zpracování dat například z light sheet mikroskopie. Rozšiřujeme možnosti platformy Fiji. Upravujeme jednotlivé postupy pro analýzu dat tak, aby platforma Fiji mohla být bezproblémově spuštěna na HPC, což umožní uživatelům plně využít její potenciál na velkých biologických obrazových datech.