Jak lidé ve starověku získávali, kombinovali a uchovávali rostlinné esence? A jaké vůně z nich vyráběli? Sean Coughlin z Filosofického ústavu AV ČR chce experimentálně rekonstruovat postup přípravy několika starověkých řecko-egyptských parfémů. Na projektu s názvem Alchymie vůní spolupracuje s týmem historiků, egyptologů, filologů a organických chemiků. V příštích pěti letech chtějí každoročně jednu z těchto starověkých vůní oživit. Výzkum byl podpořen Grantovou agenturou České republiky ve vysoce výběrové soutěž JUNIOR STAR.
„Parfumářské umění starověkého Egypta a Řecka se většinou nedochovalo. Víme přibližně, jaké vůně parfémy obsahovaly: myrhu, skořici, kardamom nebo terebint. Mnohem méně ale víme o tom, jak se vyráběly nebo proč se vyráběly právě takto,“ říká Sean Coughlin.
Při studiu starověkých metod přípravy parfémů se opírá o znalosti moderní chemie a o starověké texty. „Hlavním zdrojem našich receptů na přípravu parfémů jsou starořecké lékařské texty, především z farmakologie,“ vysvětluje badatel. „Parfémy samotné byly často považovány spíše za léky a využívaly se na způsob aromaterapie. Vyráběli je většinou stejní obchodníci, kteří vyráběli léky.“
Voňavkářství jako prapředek moderní chemie, na počátku byla žena
Vůbec první zaznamenaný chemický postup pochází z Babylonie v období kolem roku 1200 př. n. l. Jednalo se o výrobu parfému, jehož autorku, ženu jménem Tapputi, lze považovat za první doloženou chemičku v historii. Parfumářství zahrnovalo kromě chemie i znalosti z biologie, botaniky, ale také psychologie či přírodní filozofie.
Šlo o umění transmutace, ne nepodobné alchymii, kdy se olej nebo tuk měly proměnit a přijmout esenci a vůni něčeho jiného. Vůně se využívaly nejen k očistě těla a provonění šatů či vlasů, ale i k léčbě a k magickým rituálům. Měly i důležitou ekonomickou roli. Egyptské parfémy si získaly ohromnou popularitu ve starověkém Řecku a Římě. V Římské říši se dokonce prodávaly knihy s kosmetickými recepty na výrobu parfémů a voňavých mýdel s Kleopatřiným jménem.
Workshopy na výrobu parfémů
Tým Seana Coughlina se kromě samotných postupů výroby soustředí také na to, jak lidé od dob Alexandra Velikého po Kleopatru VII. (4.–1. stol. př. n. l.) těmto postupům rozuměli, jakým způsobem je předávali dál a jak jejich poznání ovlivňovalo tehdejší přírodní filozofii, medicínu, ale i umění a kulturu vůbec.
Kromě rekonstrukce starověkých parfémů, jako byly Stakte, Mendesion, Metopion, Susinum či „kouřový parfém“, bude výsledkem Coughlinova projektu také slovník egyptského, řeckého a latinského parfumářství, manuál receptů a procedur a tři monografie o výrobě parfémů v kontextu dějin vědy a kultury. V plánu je také pořádat workshopy pro širokou veřejnost.
SEAN COUGHLIN Sean Coughlin v současné době působí ve Filosofickém ústavu AV ČR, kde vede výzkumný projekt Alchymie vůní podpořený v rámci soutěže Junior Star Grantové agentury ČR. Předtím pracoval v Collaborative Research Centre SFB 980 Episteme in Bewegung, v Institutu pro klasickou filologii při Humboldt-Universität v Berlíně, v Excellence Cluster Topoi a na University of Western Ontario. Absolvoval stipendijní pobyty v Berlíně a Jeruzalémě. Jeho práce byly vystaveny v muzeu National Geographic ve Washingtonu DC a v berlínském Muzeu dějin lékařství, zaujaly rozhlasovou stanici BBC, deníky Times, Washington Post a la Repubblica. Je jedním z editorů svazku The Concept of Pneuma after Aristotle (Berlin: Edition Topoi, 2020). Věnuje se starořecké filozofii, vědě a medicíně, zejména se zaměřuje na původ a recepci Aristotelovy přírodní vědy a na vztah mezi uměním a přírodou ve starověku.
Vírové struktury, stručněji víry, nás v běžném životě doslova obklopují, i když je zpravidla vůbec nevnímáme. Dokonce i v případě jejich dynamických účinků, které na nás působí, je mnohdy nevnímáme jako víry, pokud nejsou dobře viditelné. Nemůžeme ani vyloučit jejich přítomnost v naší dýchací nebo srdečně-cévní soustavě.
Řada vírů bezprostředně souvisí s vlastní lidskou činností, technikou a technologickými procesy a zařízeními – počínaje víry vznikajícími v úplavu nejrůznějších dopravních prostředků, výškových budov a konstrukcí a konče například procesy míchání a vírovými separátory.
Na příkladu tornáda je vidět, že víry hrají významnou roli při makroskopickém transportu hmoty, hybnosti a energie. Z toho plyne základní motivace k jejich výzkumu. Patří nepochybně k nejcharakterističtějším dynamickým strukturám proudění, proto jsou někdy přirovnávány k jeho „šlachám a svalům”. Víry jsou tedy v proudění tekutin zásadní. Ale co vlastně jsou a jak je definovat?
Vírové struktury vznikající v rámci nestacionárního proudění (zpravidla se jedná o proudění turbulentní nebo přechodové do turbulence) jsou doslova schopny „svého vlastního života”: svého vzniku a růstu, interakce s ostatními strukturami proudění, především s dalšími vírovými strukturami, interakce se stěnou či tělesy a konstrukcemi, a konečně podléhají vlastnímu rozpadu, nemají-li ke svému životu dostatečný přísun energie. Jejich rozměry se pohybují od neuvěřitelných několika ångströmů (10-10 m) v supratekutém héliu do rozměrů spirálních galaxií vyjádřených ve světelných letech.
V souvislosti s vírovými strukturami vzniká celá řada zajímavých otázek, a je tudíž s podivem, že vyčerpávající odpověď, byť intuitivně zřejmá, na tu nejzákladnější otázku „Co je vír?” se hledá již více než tři desítky let. Skutečná exaktní matematicko-fyzikální odpověď, tedy vlastní definice víru, respektive identifikace víru, je stále předmětem živé diskuse v odborné literatuře. Je přitom nesporné, že vzhledem k obrovské rozmanitosti proudění vírového charakteru jsou univerzální a fyzikálně dobře opodstatněné nástroje, tedy identifikační metody a kriteriální veličiny sloužící ke stanovení vírových struktur v proudění, nanejvýš potřebné a užitečné. Výše uvedenou otázkou „Co je vír?” se zabývali v nedávném úspěšném projektu „Pokročilá analýza proudových polí” také vědečtí pracovníci dvou spolupracujících akademických ústavů z AV ČR, Ústavu pro hydrodynamiku (ÚH AV ČR) a Matematického ústavu (MÚ AV ČR), pod vedením dvou původem strojních inženýrů, Ing. Václava Koláře, CSc., (ÚH AV ČR) a Ing. Jakuba Šístka, Ph.D. (MÚ AV ČR)
Prvním vážným problémem vírové identifikace je, že standardní intuitivní míry selhávají. Konkrétně uveďme několik takových typických charakteristik: (1) uzavřené nebo spirální proudnice (popř. trajektorie částic) nejsou bohužel galileovsky invariantní (tj. invariantní vůči rovnoměrné přímočaré translaci pozorovatele), (2) vířivost, tj. galileovsky invariantní průměrná úhlová rychlost elementu tekutiny, není schopna rozlišit mezi smykovým a skutečně rotačním pohybem ve víru, (3) lokální minimum tlaku obecně negarantuje existenci víru. Tyto skutečnosti motivovaly vznik celé řady poněkud sofistikovanějších metod, které můžeme zhruba dělit na kinematické a dynamické (podle výchozího popisu), dále na lokální (postačí znalost dat v daném bodě, např. znalost rychlostního gradientu) a nelokální (k vyhodnocení je nutná znalost informace ve více bodech současně), a konečně na metody regionální (popisující objemovou oblast víru) a metody čárové (popisující centrální osovou křivku víru neboli jeho centrální skeleton sestávající z bodů, kde je vírový pohyb v příčném řezu nejintenzivnější).
Obrázek 1 – Nestlačitelné proudění okolo nakloněné desky s úhlem náběhu 30° pro Reynoldsovo číslo Re=300 a Re=1200, a okolo rotujícího křídla octomilky pro Re=500. Vizualizace vírů pomocí metod (zleva doprava) λ2, Q, průměrné korotace a trojné dekompozice.
Na identifikační metody se klade celá řada obecných požadavků, které zatím žádná metoda nesplňuje jako celek, a proto se také žádná z metod zatím nestala z fyzikálního hlediska jednoznačnou primární volbou. Z praktického hlediska lze některé metody, zejména některé lokální regionální metody, které jsou rychlé na vyhodnocení, považovat za rozšířené a populární. Obecné požadavky na identifikační metody zahrnují:
platnost pro stlačitelné toky a toky s proměnlivou hustotou
stanovení lokální intenzity rotačního pohybu
stanovení orientace otáčení
stanovení integrální síly víru
identifikace osy víru
specifické požadavky na osu víru: existence a jednoznačnost pro každou spojitou oblast víru
stanovení hranice víru (fyzikální kritérium vs. práh kriteriální veličiny)
orbitální kompaktnost (omezená separace hmotných bodů při pohybu ve víru) vs. neomezené axiální napínání víru
popis nelokálních vlastností víru korelačního charakteru
nezávislost identifikačních výsledků na translaci a rotaci referenčního systému
Ukázky identifikace vírů pomocí dvou velmi oblíbených metod a jejich porovnání se dvěma metodami vyvinutými V. Kolářem a J. Šístkem jsou na Obrázku 1. Ukázka společného zobrazení oblastí vírů a jejich pomyslného protipólu, tedy oblastí s výraznou deformací, je na Obrázku 2.
„V projektu Pokročilá analýza proudových polí jsme se mimo jiné zaměřili na kritické zkoumání vlastností nedávno navržené a mimořádně citované metody z roku 2018, definující jistou lokální veličinu v anglosaské literatuře nazývanou vortex vector nebo Rortex, v čínské literatuře zpravidla pod názvem Liutex. Jejím hlavním přínosem je její vektorový charakter. Projekt myšlenkově navazoval na zásadní práce Václava Koláře, kdy okolo roku 2007 navrhl metodu trojné dekompozice tenzoru rychlostního gradientu na část rotační, smykovou a elongační. Tato metoda stále budí značnou pozornost a je základem pro další metody vyvíjené jak v rámci tohoto projektu, tak i na řadě pracovišť ve světě. Rovněž metoda Rortex převzala některé základní rysy z dřívějších metod vyvinutých na Ústavu pro hydrodynamiku a Matematickém ústavu AV ČR,“ uvádí důležité souvislosti Jakub Šístek.
Kritická analýza Rortexu ukázala, že jako vírovou strukturu tato metoda identifikuje i strukturu s neomezeným radiálním či axiálním napínáním. Toto zjištění bylo nejprve publikováno v časopise AIP Advances a následně uvedeno v širších souvislostech v prestižním časopise Physics of Fluids. Bylo zejména poukázáno na důsledky nesplnění orbitální kompaktnosti vedoucí na tzv. „disappearing vortex problem“, tedy problém s nespojitým chováním vírové identifikace.
Obrázek 2 – Zobrazení vírů (vlevo), zón s vysokou mírou deformace (vpravo) a jejich společné duální zobrazení (uprostřed) pro případ interakce Burgersových vírů pro Machovo číslo Ma=0,8.
Pro účely otestování nově vyvinutých identifikačních metod bylo potřeba provést řadu rozsáhlých simulací trojrozměrných úloh proudění. V těchto numerických experimentech se jednalo o řešení základních bilančních rovnic proudění, tedy Navierových-Stokesových rovnic. Za tím účelem tým okolo J. Šístka z MÚ AV ČR vylepšil metody rozkladu oblasti a provedl vysoce paralelní výpočty na počítači Salomon, největším paralelním superpočítači centra IT4Innovations v Ostravě.
V rámci projektu vznikla celá řada publikací včetně dvou monografií o numerických metodách. Projekt pomohl rozvíjet i open-source software. Jedná se především o softwarovou knihovnu Vortex Analysis Library (VALIB), do které byly všechny vyvinuté metody pro identifikaci vírů naprogramovány, a jsou tak k dispozici celosvětové komunitě. Druhým softwarem, který využívá výsledky projektu, je knihovna BDDCML řešící soustavy lineárních rovnic pomocí víceúrovňových metod rozkladu oblasti, a jejíž vývoj probíhá v Matematickém ústavu AV ČR již více než deset let.
Projekt se zabýval i dalšími neméně významnými tématy, například Z. Skalák zkoumal kvalitativní vlastnosti řešení Navierových-Stokesových rovnic a M. Křížek zkoumal geometrické vlastnosti výpočetních sítí využívaných v numerických simulacích.
Václav Kolář je absolventem strojní fakulty ČVUT v Praze a od roku 1979 pracovníkem Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR. V roce 1991 dokončil dlouhodobý postdoktorální pobyt (stipendium Nadace Alexandera von Humboldta, 17 měs.) na technické univerzitě v německém Karlsruhe (Institut für Hydromechanik). Nejprve se zajímal hlavně o laminární a turbulentní smyková proudění, zejména tryskové proudy a úplavy. Opakovaně absolvoval kratší studijní pobyty v Anglii, Indii a Japonsku. Byl řešitelem řady grantových projektů (GA AV ČR a GA ČR). Autorský tým ÚH, ve složení Ing. Václav Kolář, CSc., a doc. RNDr. Zdeněk Skalák, CSc., obdržel cenu Akademie věd ČR za zvláště úspěšné řešení programových a grantových projektů za rok 2008. Od roku 2003 do současnosti je editorem pro mechaniku tekutin v časopise Open Physics (De Gruyter), dříve Central European Journal of Physics. Více než deset let se zabývá analýzou proudových polí, zejména identifikací vírových struktur. U velkých badatelů obdivuje vedle nadání hlavně nezlomnou houževnatost a někdy až neuvěřitelnou odvahu.
Jakub Šístek získal titul Ph.D. na Fakultě strojní ČVUT v Praze. Od roku 2009 pracuje v Matematickém ústavu AV ČR. Jako postdok také pracoval v USA na University of Colorado Denver a ve Velké Británii na University of Cambridge a University of Manchester. Několik měsíců strávil v superpočítačových centrech v Edinburghu a v Bologni. Za svou doktorskou práci získal v roce 2009 Cenu Prof. Babušky a Cenu Zvoníčkovy nadace a v roce 2013 získal od AV ČR Prémii Otty Wichterleho. Jeho hlavním zájmem jsou algoritmy numerické matematiky šité na míru výkonným paralelním superpočítačům. Tyto metody aplikuje převážně v oblasti proudění tekutin a při analýze proudových polí. Podílel se jako člen týmu na několika mezinárodních a národních projektech a byl spoluřešitelem dvou standardních projektů GA ČR. Je spoluautorem softwarových projektů VALIB, BDDCML a PLASMA. Od roku 2020 se podílí na výuce matematiky na Fakultě informačních technologií ČVUT v Praze. K jeho dalším zájmům patří rodina, sport a cestování.
Granty JUNIOR STAR mají za cíl umožnit excelentním začínajícím badatelům se vědecky osamostatnit, tedy začít se zaměřovat na vlastní výzkumné téma, a případně založit i novou vědeckou skupinu. Soutěž je vysoce výběrová a uspějí v ní jen vědci, kteří nejen předloží kvalitní projekt, ale také již dosáhli významných badatelských úspěchů. Granty mají nadstandardní míru podpory (až 25 milionů Kč) a délku řešení (5 let). Letos začaly být poprvé řešeny projekty vzešlé z této soutěže. Další nadějní vědci získají podporu od příštího roku – vybrané projekty byly oznámeny již na začátku listopadu.
S vybranými projekty, jejichž řešení začalo letos, se můžete seznámit v tomto – již čtvrtém – dílu seriálu o projektech JUNIOR STAR.
MOLEKULÁRNÍ MECHANISMY NAVÁDĚNÍ AXONU
Mgr. Daniel Rozbeský, Ph.D., BIOCEV
„Cílem podpořeného projektu je objasnit fungování mechanismů navádění nervových buněk v mozku člověka, a přinést tak nové důležité poznatky o jejich komunikaci, které mohou pomoci při léčbě závažných nemocí.“
V lidském mozku se nachází téměř 100 miliard nervových buněk, neuronů, které jsou základní nervovou jednotkou tkáně. Můžeme si je představit jako strom – z jeho koruny se rozvětvují četné výběžky, jejichž funkcí je přivádět do neuronu informace v podobě signálů, které vyvolávají nervový vzruch. Část neuronu, kterým se zabývá projekt Daniela Rozbeského, se nazývá axon. Právě axonem se nervový vzruch šíří až na samotný konec neuronu připomínajícího kořeny.
Každý z nás má v mozku 100 biliónů neuronových kontaktů, které definují jeho intelekt, paměť, emoce, řeč, nebo smyslové vnímaní. Daniel Rozbeský se snaží s týmem v BIOCEVU zjistit na úrovni atomů, jak takovéto velké množství kontaktů mezi nervovými buňkami vzniká.
„Zkoumáme, jakým způsobem mění výběžky nervových buněk směr a jak vědí, kdy je potřeba zahnout vlevo nebo vpravo. Molekuly, které studujeme, hrají důležitou roli v některých formách epilepsie, autismu a neurodegenerativních a nádorových onemocnění. Existuje tedy možnost, že by výsledky našeho výzkumného projektu JUNIOR STAR mohly přispět k lepšímu pochopení mechanismů těchto závažných nemocí, a pomoci tak k jejich léčbě,“ říká slovenský biochemik Daniel Rozbeský, kterého téma výzkumu napadlo během jeho sedmiletého postdoktorského pobytu na Oxfordské univerzitě. Po studiu se rozhodl vrátit zpět do České republiky, kde původně studoval na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy, a založit vědeckou skupinu působící v Biotechnologickém a biomedicínském centru Akademie věd a Univerzity Karlovy BIOCEV ve Vestci.
Mgr. Daniel Rozbeský, Ph.D.
HYDRODYNAMICKÉ INTERAKCE PLANET S PROTOPLANETÁRNÍMI DISKY A PŮVOD TĚSNÝCH EXOPLANETÁRNÍCH SOUSTAV
RNDr. Ondřej Chrenko, Ph.D., Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy
„Snažíme se porozumět procesům, které vedly ke zrodu exoplanet nízkých hmotností obíhajících v těsné blízkosti mateřských hvězd.“
Projekt JUNIOR STAR Ondřeje Chrenka se zabývá vznikem planetárních soustav. Planety vznikají v tzv. protoplanetárních discích, což jsou oblaky plynu a prachu ve vesmíru, které rotují kolem vznikající nebo právě zformované hvězdy. Během této vývojové fáze se planety a disk vzájemně gravitačně ovlivňují a planety pak mohou migrovat, tedy přibližovat se ke své mateřské hvězdě nebo se od ní vzdalovat. Samotný průběh migrace planet tedy přímo určuje, jaké bude po rozplynutí disku výsledné uspořádání planetárních oběžných drah. Z protoplanetárního disku vznikla před 4,56 miliardami let rovněž sluneční soustava, ve které se nachází planeta Země.
„Pro výzkum používám simulace na superpočítačích, s jejichž pomocí modeluji proudění a energetické procesy v plynném disku s vnořenými planetami. Mým cílem je popsat fyzikální procesy, které jsou určující pro průběh migrace planet,“ říká astronom Ondřej Chrenko působící na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy a dodává: „Téma výzkumu, kterým se zabývám, nemá na vědeckých institucích v České republice příliš široké zastoupení, takže je potřeba spojit se s velkými zahraničními výzkumnými skupinami věnujícími se dlouhodobě tomuto tématu. Proto si cením toho, že mi grant Junior Star umožní realizovat stáže na zahraničních pracovištích, a rozvíjet tak mezinárodní spolupráci, která nepochybně zvýší kvalitu výsledků projektu.“
Projekt si klade za cíl objasnit původ některých soustav exoplanet, které jsou pozorovány v naší galaxii, zejména se zaměří na početnou skupinu exoplanet nízkých hmotností (tzv. superzemě a minineptuny) obíhajících v těsné blízkosti svých mateřských hvězd. Výsledky výzkumu přispějí k pochopení podmínek, za kterých exoplanety doputovaly na těsné oběžné dráhy v důsledku migrace. Porozumění migraci je důležité rovněž v souvislosti s otázkou, zda na pozorovaných exoplanetách mohly krátce po jejich vzniku panovat podmínky potřebné pro vznik života.
RNDr. Ondřej Chrenko, Ph.D.
LEWISOVY KYSELINY A FRUSTROVANÉ LEWISOVY PÁRY PRO REDUKČNĚ KONDENZAČNÍ REAKCE OXIDU UHLIČITÉHO S AMINY
Mgr. Martin Hulla, Ph.D., Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy
„Projekt hledá možnosti využití oxidu uhličitého s cílem zmírnit nežádoucí dopad chemického průmyslu na životní prostředí, a usiluje tak o rozvoj udržitelné chemie.“
Chemický průmysl, založený na využívání fosilních zdrojů, poškozuje životní prostředí a prohlubuje naši závislost na neobnovitelných zdrojích energie. Podpořený projekt JUNIOR STAR má potenciál tuto závislost snížit. Zkoumá totiž recyklaci chemického odpadu – oxidu uhličitého, který produkuje zejména průmysl a obchod. Oxid uhličitý se uvolňuje do ovzduší při každém spalování, což vede k jeho značnému nárustu v atmosféře, a tím ke změně klimatu. Oxid uhličitý je však možné využít v chemickém průmyslu jako zdraví neškodný zdroj uhlíku, a tím pomoci snížit emise.
Cílem projektu Martina Hully je narušit chemické vazby oxidu uhličitého tak, aby byl dále komerčně využitelný a bylo díky tomu možné nahradit nebezpečné látky v průmyslu.
„Syntetická chemie je trochu jako hra s legem, kde oxid uhličitý představuje kus stavebnice o třech dílech – dva atomy kyslíku a jeden atom uhlíku. Oxid uhličitý je částečně využitelný k přípravě jakékoliv chemikálie obsahující alespoň jeden z těchto tří atomů. My se soustředíme na přípravu látek s primárním využitím ve farmakologickém a agrochemickém průmyslu, kde by oxid uhličitý mohl nahradit řadu velmi jedovatých látek, jako je například formaldehyd. V rámci výzkumu se proto snažíme vyvinout katalyzátory, tedy látky, které by chemické reakce urychlily,“ přibližuje projekt Martin Hulla z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Má za sebou již několik vědeckých úspěchů. V Oxfordu spolupracoval na přeměně bioodpadu na letecké palivo a v Cambridge se podílel na výzkumu ohebných obrazovek do mobilů a televizí, ve Švýcarsku zase na přeměně plastového odpadu na chemické zdroje. Poslední zmiňovaný výzkum měl blízko k předmětu jeho současného projektu JUNIOR STAR – recyklaci oxidu uhličitého.
Vláda jmenovala do funkce předsedy Grantové agentury České republiky (GA ČR) doc. RNDr. Petra Baldriana, Ph.D. Současně se stal členem předsednictva prof. MUDr. Mgr. Milan Jirsa, CSc., který bude mít na starost lékařské a biologické vědy.
„Je mi ctí, že mohu navázat na dobrou práci paní doktorky Alice Valkárové a pana profesora Jaroslava Koči. Jako jeden z členů předsednictva jsem se podílel na aktuálním nastavení grantového prostředí, které zahrnuje zejména nové grantové příležitosti pro začínající vědce a financování excelentních projektů s potenciálem přinést průlom ve své oblasti. Do budoucna plánuji zaměřit činnost Grantové agentury ČR obzvláště na další rozvoj mezinárodní spolupráce a finalizovat přípravy nového typu grantové soutěže, která nám umožní bezprostředně reagovat na aktuální celospolečenské výzvy, jako byla například pandemie nemoci covid-19,“ shrnuje své plány docent Petr Baldrian.
Pozice předsedy GA ČR a člena předsednictva pro lékařské a biologické vědy zůstala neobsazená od začátku července, kdy nenadále zemřel prof. Jaroslav Koča, který tyto pozice zastával. Vláda jmenovala Petra Baldriana a Milana Jirsu na návrh Rady pro výzkum, vývoj a inovace.
Petr Baldrian je členem předsednictva GA ČR za zemědělské a biologicko-environmentální vědy od ledna 2017. V současné době je také vedoucím Laboratoře environmentální mikrobiologie v Mikrobiologickém ústavu Akademie věd ČR. Milan Jirsa působí v IKEM a na 1. lékařské fakultě Univerzity Karlovy. Má zkušenosti také z hodnoticích panelů GA ČR, které mimo jiné posuzují návrhy projektů k financování.
O předsednictvu GA ČR
Předsednictvo GA ČR je jmenováno vládou ČR na návrh Rady pro výzkum, vývoj a inovace. Je složeno z pěti členů, kteří zastupují pět základních vědních oborů – technické vědy, vědy o neživé, lékařské a biologické vědy, společenské a humanitní vědy a zemědělské a biologicko-environmentální vědy. Funkční období členů předsednictva je čtyřleté s možností jmenování nejvýše na dvě funkční období po sobě následující. Statutárním orgánem GA ČR je její předseda. Předsednictvo schvaluje vyhlášení veřejných soutěží ve výzkumu a vývoji a rozhoduje o uzavření smluv o poskytnutí podpory, tedy o udělení grantů vědeckým projektům na základě hodnocení oborových komisí a panelů GA ČR. Předsednictvo dále koordinuje činnost těchto poradních orgánů, jmenuje a odvolává jejich členy.
V roce 1770 proslulý francouzský matematik Joseph-Louis Lagrange dokázal, že každé přirozené číslo lze zapsat jako součet čtyř čtverců. Tedy pro každé přirozené n existují taková celá čísla a, b, c, d, že platí rovnost n= a^2+b^2+c^2+d^2. Takzvaná Lagrangeova věta o čtyřech čtvercích se zapsala do dějin matematiky.
O tři staletí později se kvadratické vzorce staly základem zkoumání vědeckého týmu pod vedením Mgr. Vítězslava Kaly, Ph.D., z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Hlavním tématem projektu financovaného GA ČR bylo zkoumání takzvaných univerzálních kvadratických forem.
„Jde o velmi důležité téma v teorii čísel, které souvisí s celou řadou jiných matematických oblastí, od matematické analýzy až po post-kvantovou kryptografii. A právě proto mě baví se tomuto tématu věnovat. Líbí se mi totiž, jak kombinuje a propojuje složité teorie k řešení zdánlivě jednoduchých otázek,“ komentuje Vítězslav Kala, proč si vybral téma projektu s názvem Kvadratické formy a numerační systémy nad číselnými tělesy.
Cílem tohoto projektu bylo studovat univerzální formy nad číselnými tělesy, což jsou jistá rozšíření celých čísel například o komplexní odmocninu z -1. Jedním z klíčových nástrojů, které k tomu tým použil, byly numerační systémy. „Jeden numerační systém známe a používáme všichni: desítkovou soustavu. Pro mnohé otázky, ať už týkající se již zmíněných číselných těles nebo implementace v počítačích, je ale důležité pracovat s výrazně obecnějšími soustavami, tak jako jsme to dělali v rámci projektu,“ vysvětluje Kala.
V jeho týmu pracovali tři postdoci – Tomáš Hejda a Tomáš Vávra, kteří se věnovali zejména stránce numeračních systémů, a také analytický číselný teoretik Ezru Waxman z USA. „Také mám radost, že se mi povedlo do výzkumu zapojit řadu studentů, jak mé dva doktorandy, tak několik magisterských, ale i bakalářských studentů Matfyzu. V rámci Studentského semináře z teorie čísel dokázali několik pěkných výsledků, které vyšly ve dvou článcích v dobrých zahraničních časopisech,“ zdůrazňuje dr. Kala, jehož projekt byl hodnotiteli Grantové agentury České republiky hodnocen jako vynikající.
„Hlavní výzvou byla matematika jako taková: To, že typicky vůbec není jasné, z které strany se do problému zakousnout, abychom ho vyřešili. A také to, že člověk musí být smířený, že spousta věcí, které zkusí, nakonec vedou do slepé uličky.“
Jedním z klíčových nástrojů, které tým při řešení projektu používal, jsou tzv. kvadratické mříže. Ty přitom slouží jako základ pro post-kvantovou kryptografii, tedy šifrování, které odolá útokům kvantových počítačů. „V rámci práce na projektu jsme získali výborné porozumění těmto mřížím, možná lepší, než nakolik jim rozumí někteří kryptografové z praxe. V nejbližších pár letech se tedy chci věnovat i souvisejícím kryptografickým otázkám, jejichž praktické dopady by pak byly zcela zásadní,“ naznačuje Vítězslav Kala využití některých výsledků projektu v praxi.
Od letošního ledna Mgr. Vítězslav Kala, Ph.D., řeší pětiletý projekt JUNIOR STAR, který je také financovaný Grantovou agenturou České republiky. „V jeho rámci chci výrazně prohloubit dosavadní porozumění univerzálním formám a propojit je s dalšími klíčovými objekty v teorii čísel, jako jsou třídová čísla. Jedná se o velký a ambiciózní projekt. Kdyby se nám to s mými čtyřmi postdoky povedlo, mohlo by to být vskutku přelomové,“ věří Vítězslav Kala.
Mgr. Vítězslav Kala, Ph.D., absolvoval Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy, následně strávil 4 roky na doktorském studiu v USA na Univerzitě Purdue. Poté působil několik let jako postdok v Bonnu a Göttingenu v Německu, než se v roce 2017 vrátil na Matfyz. Ve svém výzkumu se zaměřuje na teorii čísel a související oblasti algebry a rád do něj zapojuje i studenty. Vedle řešení grantů aktuálně působí v GA ČR také jako místopředseda hodnoticího panelu Matematika a informatika.
Grantová agentura České republiky (GA ČR) od příštího roku podpoří 16 projektů, které uspěly v soutěži JUNIOR STAR. Pětileté projekty s rozpočtem až 25 milionů Kč mají za cíl podpořit ty nejlepší začínající vědce do 8 let od získání titulu Ph.D. Umožní jim jednak se věnovat vlastním vědeckým tématům, ale také založit vlastní výzkumnou skupinu. Polovina podpořených projektů bude řešena v rámci Akademie věd ČR.
„Soutěž JUNIOR STAR si klade za cíl identifikovat projekty mladých řešitelů, kteří mají vysoký potenciál dosáhnout světově významných výsledků a zároveň mají ambici se vědecky osamostatnit. Podobně jako u soutěže EXPRO se jedná o exkluzivní granty – je vybráno pouze malé procento projektů, jejichž řešitelům je poskytnuta nadstandardní podpora na dobu pěti let. Začínající vědci získávají větší badatelskou svobodu, zároveň ale také doufáme, že udělení grantu je vzkazem pro instituce, kde působí, že od nich lze očekávat vynikající výsledky i v budoucnu,“ řekl doc. RNDr. Petr Baldrian, Ph.D., a dodal: „Podpora mladých vědců je jednou z priorit GA ČR. V letošním roce jsme pro mladé vědce po získání doktorátu poprvé vypsali soutěž POSTDOC INDIVIDUAL FELLOWSHIP, zaměřenou na vědeckou mobilitu. Mladí vědci – studenti i postdoktorandi – jsou ale také významnou součástí týmů standardních či mezinárodních projektů, kde mohou získat praktické zkušenosti s výzkumem.“
V druhém ročníku soutěže JUNIOR STAR je doporučeno k financování celkem 16 projektů z celkem 315 podaných návrhů. Polovina podpořených projektů bude řešena od příštího roku na Akademii věd České republiky, tři projekty na Masarykově univerzitě v Brně a dva na Českém vysokém učení technickém v Praze. Po jednom projektu pak na České zemědělské univerzitě v Praze, Jihočeské univerzitě v Českých Budějovicích a na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze.
Na hodnocení návrhů projektů JUNIOR STAR se podílejí výhradně zahraniční vědci doporučení mezinárodní agenturou Science Connect. Hodnocení probíhá ve dvou fázích, přičemž každý návrh projektu hodnotí přinejmenším čtyři zahraniční odborníci z dané výzkumné oblasti.
Seznam doporučených projektů
Registrační číslo
Navrhovatel
Název
Uchazeč
Doba trvání
22-06008M
Ing Prokop Hapala, PhD
Počítačový návrh templatoveho sestavování, replikace a syntézy na iontových površích
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
5
22-11299M
Ing. Petr Kovaříček, Ph.D.
Reakční sítě na fázových rozhraních pro dynamickou samoskladbu
Fakulta chemické technologie, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
5
22-17593M
Mgr. Kateřina Sam, Ph.D.
Kolaps ekosystémů v nepřítomnosti pavouků a ptáků?
Přírodovědecká fakulta, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích
5
22-18033M
Ing. Tomáš Fíla, Ph.D.
Dynamika rázů s využitím rychlé rentgenové radiografie a zábleskového rentgenového zdroje
Fakulta dopravní, České vysoké učení technické v Praze
5
22-18424M
Jan Perner, Ph.D.
Funkční genomika a symbio-genomika v klíšťatech
Biologické centrum AV ČR, v.v.i.
5
22-20303M
Mgr. Hana Sedláčková, Ph.D.
Dešifrování počátků replikace DNA v integritě genomu
Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
5
22-20342M
RNDr. Tomáš Slanina, Ph.D.
Organické solární elektrické baterie používající ukládání elektronů do chemických vazeb
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v.v.i.
5
22-21743M
Dr. Madalina Bianca Moraru
Role soudů ve formování přístupu k azylu
Právnická fakulta, Masarykova univerzita
5
22-22000M
Dr. Dominik Kriegner
Multipólové antiferromagnety: Nové vzájemně propojené kapitoly v krystalografii, pásové strukture a elektronice
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
5
22-23183M
RNDr. Zuzana Kúkelová, PhD.
Nová generace algoritmů pro řešení problémů geometrie kamer
Fakulta elektrotechnická, České vysoké učení technické v Praze
5
22-28659M
Mgr. Filip Hrbáček, Ph.D.
Vliv změny klimatu na dynamiku periglaciálního prostředí v oblasti Antarktického poloostrova
Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita
5
22-30571M
RNDr. David Sehnal, Ph.D.
Cell*: webová platforma pro vizualizaci, modelování a dynamiku organelových a buněčných struktur
Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita
5
22-33162M
Ole Jann, PhD
Data, algoritmy, moc: Ekonomické teorie informační společnosti
Národohospodářský ústav AV ČR, v.v.i.
5
22-33266M
Ioannis Markonis
Vyhodnocení intenzifikace suchozemského hydrologického cyklu
Fakulta životního prostředí, Česká zemědělská univerzita v Praze
5
22-33877M
Mgr. Kateřina Rohlenová, Ph.D.
Mezibuněčná komunikace nukleotidů: přehlížený cíl pro nové protirakovinné přístupy
Abychom poskytli co nejlepší služby, používáme k ukládání a/nebo přístupu k informacím o zařízení, technologie jako jsou soubory cookies. Souhlas s těmito technologiemi nám umožní zpracovávat údaje, jako je chování při procházení nebo jedinečná ID na tomto webu. Nesouhlas nebo odvolání souhlasu může nepříznivě ovlivnit určité vlastnosti a funkce.
Funkční
Vždy aktivní
Technické uložení nebo přístup je nezbytně nutný pro legitimní účel umožnění použití konkrétní služby, kterou si odběratel nebo uživatel výslovně vyžádal, nebo pouze za účelem provedení přenosu sdělení prostřednictvím sítě elektronických komunikací.
Předvolby
Technické uložení nebo přístup je nezbytný pro legitimní účel ukládání preferencí, které nejsou požadovány odběratelem nebo uživatelem.
Statistiky
Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro statistické účely.Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro anonymní statistické účely. Bez předvolání, dobrovolného plnění ze strany vašeho Poskytovatele internetových služeb nebo dalších záznamů od třetí strany nelze informace, uložené nebo získané pouze pro tento účel, obvykle použít k vaší identifikaci.
Marketing
Technické uložení nebo přístup je nutný k vytvoření uživatelských profilů za účelem zasílání reklamy nebo sledování uživatele na webových stránkách nebo několika webových stránkách pro podobné marketingové účely.
SEAN COUGHLIN
Mgr. Vítězslav Kala, Ph.D., absolvoval Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy, následně strávil 4 roky na doktorském studiu v USA na Univerzitě Purdue. Poté působil několik let jako postdok v Bonnu a Göttingenu v Německu, než se v roce 2017 vrátil na Matfyz. Ve svém výzkumu se zaměřuje na teorii čísel a související oblasti algebry a rád do něj zapojuje i studenty. Vedle řešení grantů aktuálně působí v GA ČR také jako místopředseda hodnoticího panelu Matematika a informatika.