Projekty JUNIOR STAR

Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro excelentní začínající vědce do 8 let od získání titulu Ph.D., kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají za sebou významnou zahraniční zkušenost. Díky pětiletému projektu s možností čerpat až 25 milionů Kč získávají možnost se vědecky osamostatnit a případně založit i vlastní výzkumnou skupinu, která může do české vědy přinést nová vědecká témata. Na podporu dosáhne pouze zlomek podaných projektů.

JUNIOR STAR 2023

Abstrakt

Navrhovaný projekt směřuje k využití detekčních systémů založených na hybridních pixelových detektorech typu Timepix, které dovolují polohově citlivou detekci částic v reálném čase. Tento vývoj vychází z potřeb fyzikálních experimentů realizovaných na urychlovačích a ve vesmíru. Ke zvýšení spolehlivosti identifikace registrovaných částic a přesnosti rekonstrukce jejich drah bude využito jak nových technologických trendů ve vývoji integrovaných obvodů a polovodičových senzorů tak i moderních počítačových metod zpracování dat. K určení charakteristických rysů drah částic bude využita umělá inteligence. Pixelová struktura detektoru a jeho očekávané časové rozlišení na úrovni 200 ps umožní určovat kromě dE/dX i 3D souřadnice drah částic v senzoru včetně směrů jejich letu. Vyvinuté detekční systémy a metodika vyhodnocování dat budou současně využívány i k měření charakteristik směsných radiačních polí v experimentech ATLAS a MoEDAL na LHC a na oběžných drahách Země. Výstupy řešení projektu lze očekávat ve formě 10-15 publikací v impaktovaných časopisech a 2-3 v konferenčních sbornících.

Cíl projektu

„• Vývoj nových detektorových systémů a algoritmů pro identifikaci částic v reálném čase a rekonstrukci jejich drah v sensorech;

  • Využití vyvinutých detektorových systémů a a metodiky zpracování jejich signálu pro základní fyzikální výzkum v oblasti částicové fyziky a v kosmickém prostoru.“

Abstrakt

Díky nedávnému vývoji instrumentace, fázových destiček a algoritmů strojového učení je oblast elektronové mikroskopie a spektroskopie na prahu nové éry. V tomto projektu budeme studovat tvarované elektronové svazky jako revoluční sondy, které povedou k všestrannějším a levnějším elektronovým mikroskopům, a které umožní nové aplikace. My budeme teoreticky zkoumat fázové destičky nutné pro přípravu tvarovaných svazků a alternativní zobrazovací a spektroskopické metody dostupné s těmito nekonvenčními sondami. Představíme a optimalizujeme návrhy laditelných elektronových fázových destiček založených na světle nebo mikroelektronických prvcích vzhledem k vybraným aplikacím. Zaměříme se na rychlé a nepoškozující zobrazování a spektroskopii, měření nízkoenergiových excitací za hranicí obvyklých výběrových pravidel, a na studium optického dichroismu; to vše až na atomární úrovni. Protože elektronové mikroskopy jsou zásadními diagnostickými nástroji v mnoha oblastech výzkumu a vývoje, výsledky tohoto projektu budou mít významný vliv na celou společnost.

Cíl projektu

„Teoretický vývoj a optimalizace rychlých a všestranných elektronových fázových destiček pro vytváření tvarovaných svazků. Teoretický návrh aplikací takovýchto svazků v rychlém elektronovém zobrazování a spektroskopii nízkoenergiových optických a vibračních excitací“

Abstrakt

Migrastatika představují novou třídu léčiv, jež mají velký potenciál zlepšit výsledek současné protinádorové terapie tím, že inhibují metastázování nádorových buněk. Polymerizace aktinu je jedním z potenciálních cílů migrastatik. Cílem tohoto projektu je vyvinout nové látky s antimetastatickou aktivitou založenou na inhibici polymerizace aktinu (přímou, nebo nepřímou). Budou vyvinuty analogy cytochalasinů, které přímo inhibují polymerizaci aktinu pomocí virtuálního skríningu a metody růstu fragmentů. Budou vyvinuty inhibitory ARPC1, podjednotky komplexu Arp2/3, která reguluje polymerizaci aktinu, a to včetně specifických inhibitorů pro jednotlivé isoformy ARPC1. Nakonec budou připraveny PROTAC sloučeniny cílící na komplex Arp2/3 a jeho podjednotky a bude studován jejich vliv na invazivitu nádorových buněk. Testování nových sloučenin bude prováděno v úzké spolupráci se skupinou prof. Jana Brábka (BIOCEV, ČR).

Cíl projektu

„Vývoj cytochalasinových analogů

Vývoj inhibitorů komplexu Arp2/3 cílících na podjednotku ARPC1

Vývoj specifických ligandů pro isoformy podjednotky ARPC1

Cílená degradace komplexu Arp2/3 a modulace jeho funkce“

Abstrakt

N-metyl-D-aspartátové receptory (NMDAR), podtyp ionotropních glutamátových receptorů, váží synapticky uvolněný neuropřenašeč glutamát a zprostředkovávají rychlý excitační přenos na většině synapsí v centrální nervové soustavě savců. NMDAR hrají klíčovou roli v synaptické plasticitě a neuronálním vývoji. Projekt má za cíl za pomoci kombinace single-molecule FRET, elektrofyziologických, molekulárně biologických a výpočetních metod studovat konformační změny lidského NMDAR v průběhu jeho aktivace a desenzitizace. Na tomto základě má dále za cíl sestavit kvantitativní model aktivace NMDAR, odhalit jak jsou jednotlivé konformační stavy v aktivační cestě receptoru a přechody mezi nimi ovlivněny lidskými de novo GRIN mutacemi asociovanými s neurovývojovými onemocněními a jaký má toto vliv na změněnou povrchovou expresi receptorů. V neposlední řadě je pak cílem odhalit jak může narušená NMDAR signalizace být korigována novými podjednotkově selektivními modulátory.

Cíl projektu

Kvantitativně charakterizovat konformační změny NMDAR v průběhu jeho aktivace a desenzitizace, odhalit strukturní podstatu GRIN mutací asociovaných s neurovývojovými onemocněními a odhalit jak může narušená NMDAR signalizace být korigována novými podjednotkově selektivními modulátory.

Abstrakt

Objasnění genetické podstaty adaptace patří mezi hlavní výzvy současné evoluční biologie. Opakovaná adaptace k výzvám prostředí nabízí vhodné přirozeně replikované systémy, ale variabilita v míře genomické konvergence brání obecným závěrům. Míru genomické konvergence zřejmě určuje více faktorů spojených se strukturou a fukncí genomu, ale jejich relativní důležitost zůstává neobjasněna kvůli úzkému zaměření studií a proměnlivé genetické divergenci. Tento projekt využívá 13-násobnou nezávislou kolonizaci toxických půd modelovou čeledí Brassicaceae k systematickému zhodnocení faktorů, které stojí za genomickou konvergencí a tedy i prediktabilitou evoluce. Spojením populační a strukturální genomiky s transkriptomikou a reverzní genetikou charakterizujeme genomické „hotspots“ konvergentní evoluce a otestujeme hypotézu o jejich měnící se roli s neutrální divergencí. Projekt identifikuje obecné evoluční síly určující strukturu a funkci genomu v přírodě a upřesní evoluční predikce využitelné pro efektivní šlechtění a ochranu.

Cíl projektu

Identifikovat kandidátní geny konvergentní adaptace podél gradientu divergence Kvantifikovat relativní roli genomických a funkčních prediktorů v určení konvergentních hotspot lokusů Funkčně ověřit dopad konvergentních hotspot lokusů na fenotyp a fitness

Abstrakt

Ukazuji, že současná metodologie meta-analýzy aplikovaná mimo experimentální výzkum obsahuje zkreslení pramenící z použití nominální přesnosti, která je často nadhodnocená. Dokáži, že metoda inspirovaná instrumentálními proměnnými používanými v ekonomii a aplikovaná ve všech kontextech meta-analýzy toto zkreslení opraví. V meta-analýze dostávají větší váhu nominálně přesnější studie. Nicméně více než 20 000 meta-analýz bylo provedeno ve společenských vědách, kde se meta-analýzy převážně nezaměřují na experimentální výsledky, a v primárních studiích tak mají autoři kontrolu nad měřítky přesnosti. Reportovaná přesnost je tedy endogenní. Zpochybňuji předpoklad, že studie vykazující větší přesnost jsou více informativní a méně vychýlené. Ač se soustředím na společenské vědy, výsledky budou relevantní pro více než 100000 meta-analýz v dalších oblastech, které se také zaměřují na jiný než experimentální výzkum. Zdánlivá přesnost má dramatické důsledky nejen pro meta-analýzu a strukturální modely na jejím základě kalibrované, ale také pro celkovou praxi politiky založené na faktech.

Cíl projektu

„Představím novou meta-analytickou metodu a zhodnotím její výkonnost za použití i) Monte Carlo simulací, ii) porovnání meta-analýz s preregistrovanými replikacemi z projektu Many Labs a iii) porovnání mnoha různých meta-analytických metod při aplikaci na velký počet metaanalytických datasetů.“

Abstrakt

„Cílem tohoto projektu je lépe porozumět vývoji matematiky v Praze v první polovině 19. století. Projekt usiluje o objasnění motivací (např. praktických) a faktorů (např. socioinstitucionálních), které vedly k ustálení některých postupů jako normy, ale také k novým matematickým poznatkům. Za tímto účelem bude provedena případová studie věnovaná Pražské univerzitě a Bernardu Bolzanovi, v níž bude využito jejich singulárního dobového postavení. Navržen bude metodologický přístup ke studiu dynamiky matematiky, jenž bude spojovat prvky z nejnovějších trendů v historii matematiky a matematické výchovy, z filozofie matematické praxe, studií matematických kultur a „textual studies“.“

Cíl projektu

„Studovat matematické praxe v Praze a v Bolzanově práci v kontextu evropské matematiky první poloviny 19  století. Vytvořit Digitální archiv Bolzanových matematických rukopisů. Podpořit „občanskou vědu“ a vzdělávání prostřednictvím veřejné angažovanosti“

Abstrakt

„Vědecké výpočty ze své podstaty zahrnují mnoho zdrojů nepřesnosti, od diskretizace nebo zjednodušení problému, přes zašuměná data, chyby zaokrouhlování až po záměrné zastavení výpočtů za účelem zvýšení efektivity. Moderní přístup spočívá v oddělené analýze různých zdrojů chyb. Tento modulární přístup je nejen potenciálně nebezpečný, ale také opomíjí potenciální příležitosti ke zlepšení výkonnosti kombinací více zdrojů nepřesnosti. Vývoj spolehlivých a účinných přístupů pro exascale maticové výpočty vyžaduje zaplnění této mezery. Tento projekt prolomí modulární přístup k analýze a návrhu algoritmů pro nepřesné maticové výpočty důslednou analýzou toho, jak se různé chyby vzájemně ovlivňují při šíření výpočtem a jaký mají vliv na numerické chování a kvalitu řešení. Náš holistický přístup, zakořeněný v přísné teoretické analýze, povede k novým algoritmům pro exascale problémy, které využívají nepřesnost k vyvážení výkonu a přesnosti. “

Cíl projektu

„V rámci tohoto projektu bude: 1) důsledně analyzovat maticové výpočty, které jsou vystaveny mnoha zdrojům nepřesnosti, a 2) na základě poznatků z této analýzy se budou vyvíjet nové algoritmy určené pro exascale stroje, které využívají aproximace k dosažení výkonu a přesnosti.“

Abstrakt

„Bezpilotní vzdušné prostředky (drony) již mění mnoho odvětví, jako například doručování balíků, inspekci, nebo letecké pátrání. Tento výzkumný projekt se zaměří na zodpovězení základních otázek, které vyplývají z požadavku vysokorychlostního letu robotických vzdušných prostředků v prostředí s překážkami. Motivací pro tento projekt je scénář leteckého pátrání, který vyžaduje, aby drony co nejrychleji nalezly oběti například přírodní katastrofy. Zaměříme se na vývoj autonomie dronů v oblasti plánování a řízení pro agilní let. Současné přístupy nezvládají online plánování trajektorie a řízení robotu, které by využívalo plnou agilitu dronů a minimalizovalo tak dobu letu. Chceme vyvinout metody plánování a řízení, které tato omezení překonají, a tím výrazně zlepší efektivitu dronů v úloze leteckého pátrání. Dále vyvineme nové přístupy pro online plánování misí přes více cílů, např. přes odhadovaná umístění přeživších při leteckém pátrání, které (na rozdíl od stávajících přístupů) zohlední prostředí s překážkami a omezenou kapacitu baterie.“

Cíl projektu

„Vyvineme metody pro

1)Online plánování trajektorií minimalizující dobu letu v prostředí s překážkami
2)Robustní přístupy řízení pro agilní let mezi překážkami založené na modelu robotu a strojovém učení
3)Plánování misí přes více cílů s minimalizací doby letu a zohledněním omezené kapacity baterie“

Abstrakt

„Kmenové buňky sídlí ve specializovaných mikroprostředích tzv. „nikách“, které řídí jejich funkci pro správný růst, údržbu a opravu tkání. V předkládaném projektu se zaměříme na studium zcela nové populace buněk v obličeji obratlovců, které jsme nedávno objevili (Fabian a kol., 2022a), a u kterých předpokládáme, že fungují jako nika pro podporu kosterních kmenových buněk. Naše předběžné výsledky ukazují, že mutace genů hojně exprimovaných v této buněčné populaci se u lidských pacientů projevují malformacemi kostí. Proto očekáváme, že naše výsledky tohoto projektu umožní lepší pochopení, jakým způsobem specializované buňky „niky“ zajišťují normální vývoj a údržbu kostry hlavy.“

Cíl projektu

„Cílem tohoto projektu je charakterizovat novou populaci buněk neurální lišty v obličeji obratlovců a blíže popsat jejich roli jako niky podporující kosterní kmenové buňky“

Abstrakt

„Tento návrh cílí na vývoj nových ab initio simulačních nástrojů pro modelování vlastností a struktury amorfních a krystalických organických polovodičů. Moje vědecká expertíza mi umožňuje cílit na bezprecedentní sub-chemickou přesnost predikcí strukturních vlastností a fázových přechodů. Využití fragmentačních ab initio Monte Carlo metod a kvazi-harmonických simulací zajistí fyzikální konzistenci modelu s minimem empirických vstupů. Klíčové bude rozšíření aplikovatelnosti modelu pro kondenzované fáze velkých molekul, typických pro organické polovodiče. Tyto látky trefně ilustrují současné limity přesnosti a aplikovatelnosti ab initio modelování molekulárních materiálů, co se týče velikosti molekul, specifičnosti interakcí, důležitosti amorfního stavu, a závislosti mobility nosičů náboje na jemných variacích materiálové struktury. Navržený výzkum umožní přesně predikovat teploty tání a vitrifikace, polymorfismus, hnací sílu krystalizace či konduktivitu moderních materiálů relevantních pro optoelektronické aplikace.“

Cíl projektu

„Vývoj ab initio simulačních nástrojů pro predikce struktury, fázového chování a přenosu náboje amorfních a krystalických organických polovodičů s nevídanou sub-chemickou přesností a aplikovatelností i pro velké molekuly typické pro reálné organické polovodiče. “

Abstrakt

„Výzvy spojené s integrací cizinců jsou velmi důležité a aktuální v mnoha společnostech světa. Negativní postoje k cizincům jsou spojeny se sociálními problémy jako je rasismus, diskriminace, sociální vyloučení, kriminalita a extremismus. Česká republika v současnosti čelí nebývalému přílivu uprchlíků z Ukrajiny a většina českých adolescentů začne poprvé v životě sdílet třídu s cizinci. Hlavním cílem tohoto projektu je zkoumat vliv vzdělávání a třídního prostředí na rozvoj postojů k cizincům. Literatura o liberalizačním účinku vzdělávání rozlišuje tři kauzální mechanismy: zlepšování kognitivních schopností, osvojování liberálních hodnot a získávání pocitu, že má jedinec život pod kontrolou. Cílem projektu je testovat všechny tři kauzální mechanismy na panelových datech, která budou sebrána průběžně během čtyř let na reprezentativním vzorku středních škol a budou zahrnovat měření kritického myšlení, sociometrický status adolescentů, dynamiku vztahů ve třídách, obsah a metody výuky a charakteristiky vyučujících.“

Cíl projektu

Projekt bude zkoumat dynamiku postojů adolescentů k cizincům prostřednictvím panelového výzkumu na českých středních školách. Projekt se zaměří na testování vlivu vzdělávání, spolužáků a učitelů v čase.

Abstrakt

„V rámci předkládaného výzkumného záměru budou využity nejmodernější atmosférické datové soubory s vysokým rozlišením a špičkové teoretické metody pro detekci vnitřních gravitačních vln (VGV) a diagnostiku jejich interakce s pozadím. Cílem je přezkoumat a rozšířit naše znalosti o vlivu VGV na dynamiku a složení atmosféry a na propojení mezi atmosférickými vrstvami. VGV existují v atmosféře v rozličných měřítcích, ale obvykle značná část jejich spektra zůstává nerozlišena v globálních předpovědních či klimatických modelech a jejich dopady je proto třeba parametrizovat. Naše znalosti o dopadech VGV na celou škálu procesů od projevů počasí po dlouhodobý vývoj klimatu byly dosud založeny na jejich převážně parametrizovaných účincích. Analýza simulací schopných plně rozlišit VGV umožní přesnější chápání dynamických procesů v atmosféře a také pomůže zhodnotit realističnost současných parametrizací VGV tím, že napoví, do jaké míry jsou jejich parametrizované účinky v modelech umělé. Na základě toho budeme moci upravit parametrizace VGV a docílit přesnější předpovědi budoucího klimatu.“

Cíl projektu

„Zhodnocení realističnosti vlivu parametrizovaných gravitačních vln (VGV) v klimatických modelech na základě simulací rozlišujících VGV. Revize znalostí o vlivu VGV v atmosféře na základě simulací rozlišujících VGV. Vývoj parametrizací VGV bez nežádoucích efektů pro modelovou dynamiku a transport.“

Abstrakt

„Cílená léčba je zlatým grálem protinádorové terapie. I přes to je aplikace cílených léčiv v klinické praxi stále komplikována jejich nedostatky, jako je např. špatná farmakokinetika léčiv a jejich nežádoucí účinky. Tyto limitace mohou být překonány zvýšením selektivity a efektivity terapeutických modalit. V předloženém projektu proto plánujeme vycházet z konceptu bioorthogonální chemie a navrhnout a otestovat nové hybridní biokompatibilní nanokatalyzátory založené na feritinu pro extracelulární aktivaci cytotoxicity netoxických proléčiv. Pro dosažení tohoto cíle jsme naplánovali čtyři hlavní pracovní balíky: i) návrh a produkce rekombinantních feritinů pro enkapsulaci katalyzátorů, ii) syntéza katalyzátorů pro BOOM a IEDDA reakce a jejich enkapsulace do feritinu a syntéza proléčiv, iii) studium reaktivity hybridních nanokatalyzátorů v cell-free podmínkách a tkáňových kulturách a iv) studium protinádorové účinnosti bioorthogonálních párů v myším modelu. Předkládaný projekt má za cíl otevřít novémožnosti pro využití hybridních nanokatalyzátorů v precisní protinádorové terapii.“

Cíl projektu

„Předložený projekt má za cíl návrh a funkční validaci nových biokompatibilních hybridních nanokatalyzátorů založených na feritinech pro in situ extracelulární aktivaci proléčiv s cílem vývoje efektivních protinádorových terapeutických modalit nové generace.“

Abstrakt

„Organické solární články vykazují pozoruhodné optoelektronické vlastnosti podobně jako přirozeně se vyskytující komplexy využívající světlo při fotosyntéze. V porovnání se svými anorganickými protějšky však poskytují relativně nízkou účinnost kvůli krátké délce excitonů a difúzi náboje. Cílem projektu je prozkoumat základní zákony, kterými se řídí pohyblivost náboje v molekulárních nanomodelech pohlcujících světlo. Za tímto účelem navrhuji kombinovat šablonovitou syntézu molekulárních nanodružic a kryogenní mikroskopické sondy v atomárním měřítku pro zkoumání vlivu molekulární organizace na elektronickou komunikaci, s jednoelektronovou citlivostí a sub-angstromovým rozlišením pro úplnou kontrolu jejich koherentní delokalizace náboje. Tato kombinace nám umožní pochopit vztah mezi strukturou, aromaticitou a pohyblivostí náboje u jednotlivých makrocyklů. Návrh s sebou nese transformační potenciál pro oblast organických solárních článků až do nanoměřítka.“

Cíl projektu

„Kombinovat syntézu pomocí šablon s technikami skenovací sondy v atomárním měřítku za účelem experimentální kontroly a vizualizace delokalizace náboje v molekulárních nanoprvcích. Taková kombinace poskytne základní poznatky o procesech přenosu náboje v nanomodelech organických solárních článků.“

Abstrakt

„Procesy spojené s produkcí Portlandského cementu (PC) odpovídají za zhruba 7 % celosvětových emisí CO2. Cementy na bázi reaktivního oxidu hořečnatého mají vlastnosti srovnatelné s PC, ale znatelně nižší dopad na životní prostředí. Především kompozity na bázi MOC (magnesium oxychloride cement), které mají CO2 neutrální stopu, mohou poskytnout řešení na cestě k udržitelným konstrukčním materiálům. Nicméně, stále existují překážky v jejich vývoji, zejména špatná odolnost MOC vůči vodě, která se projevuje v rychlé degradaci mechanických vlastností tohoto materiálu. Inovativnost našeho řešení spočívá ve využití kombinací 2D uhlíkových nanomateriálů a vybraných druhotných odpadních plniv v MOC matrici tak, aby byly získány vysocepevné a voděodolné kompozity. Mimoto, lze tyto materiály považovat za zcela recyklovatelné, což lze využít při návrhu tepelného a mechanického zpracování zaručujícího jejich kompletně bezodpadový životní cyklus. Ačkoli je tento projekt vysoce rizikový, jeho úspěch poskytne zcela novou cestu vývoje udržitelných konstrukčních materiálů.“

Cíl projektu

„Hlavním cílem projektu je vývoj vysocepevných, voděodolných, CO2 neutrálních a zcela recyklovatelných kompozitů na bázi MOC s 2D nanoaditivy a sekundárními plnivy jako nové skupiny materiálů pro náhradu Portlandského cementu.“

Abstrakt

„Organismy často získávají podobné adaptace v podobném prostředí v rámci procesu konvergentní evoluce, což naznačuje, že trajektorie fenotypové evoluce jsou předvídatelné. Zdali se konvergentní adaptace vyvíjí prostřednictvím paralelních genomových změn – a jsou tedy principiálně předvídatelné – však není zřejmé z důvodu nedostatku genomových analýz pro skupiny organismů, které podléhají konvergenci. Abych tyto otázky zodpověděl, zavedu modelový systém založený na dvou skupinách hmyzu (brouci drabčíci – Staphylinidae, mouchy hrbilky – Phoridae), které se více než dvacetkrát opakovaně adaptovaly na symbiózu s termity. S použitím fylogenetické analýzy, srovnávací genomické a transkriptomické analýzy a mikrotomografické rekonstrukce fenotypů vyvodím v jakém rozsahu a evolučním časovém měřítku je evoluce konvergentních adaptací doprovázena paralelními změnami na úrovni genomů. Integrovaný analytický přístup aplikovaný na mnohonásobně konvergentní modelovou skupinu organismů mi poskytne bezpříkladnou schopnost vyhodnotit opakovatelnost průběhu evoluce.“

Cíl projektu

„1) Odhalit rozsah, časovou škálu a hierarchickou úroveň evoluce genomů u organismů, které se konvergentně adaptovaly na symbiotický způsob života.

2) Určit, zdali se genetické změny u organismů s konvergentními adaptacemi opakují.“

Abstrakt

Nízko-dimenzionální vrstevnaté materiály, jejichž vlastnosti závisí na rozsahu exfoliace a chemické modifikaci povrchu, představují slibné možnosti využití v různých oblastech nanotechnologií či v katalýze, kde byl pozorován pozitivní vliv dvou-dimenzionálního (2D) nosiče kovového katalyzátoru na jeho katalytickou aktivitu díky specifickým interakcím mezi kovem a 2D nosičem. Projekt je zaměřen na přípravu a chemické modifikace vrstevnatých materiálů založených na germaniu, křemíku a jejich směsí SixGe(1-x), s cílem připravit chemicky i opticky uniformní 2D sheety s charakteristickými rozměry v řádu desítek µm a 0D kvantové tečky s rozměry v řádu jednotek nm. Cílená modifikace a uniformita připravených nízko-dimenzionálních materiálů umožní nové způsoby studia heterogenních katalytických systémů a charakterizaci jevů jako je I) stanovení mechanismu specifických interakcí mezi 2D nosičem a kovem u litograficky nanesených platinových nanočástic či II) hodnocení propojenosti a dostupnosti porézního systému konvenčních katalyzátoru 0D kvantových teček s proměnou velikostí.

Cíl projektu

  1. Příprava a chemická modifikace vrstevnatých materiálů založených na Ge, Si a jejich směsí SixGe(1-x)
    2. Spektro-mikroskopické hodnocení chemické a optické uniformity
    3. Depozice kovových nanočástic
    4. Studium interakce kov-2D nosič
    5. Vizualizace transportu hmoty v pórech pomocí kvantových teček.

Abstrakt

Při interakci vysokovýkonového laserového svazku s terčem dochází k vyzařování extrémně intenzivních elektromagnetických impulsů (EMP) v pásmu MHz až THz s intenzitou dosahující až stovek kV/m. Přestože tento jev byl pozorován již v minulých desetiletích, mechanizmy produkce takto intenzivního EMP stále nebyly uspokojivě objasněny. Navíc toto intenzivní EMP způsobuje potíže spojené s rušením signálů a poškozením diagnostiky. Tyto potíže jsou na nových zařízeních s TW a PW výkony natolik závažné, že systematický výzkum EMP zařadily do svého programu světově významné instituce, jakými je např. Rutherford Appleton Laboratory nebo ENEA Frascati. V České republice je problematika EMP aktuální vzhledem k dokončování laserové infrastruktury ELI Beamlines, kde se navíc počítá se systémy s vysokou četností laserových impulsů v řádu desítek až stovek za sekundu. Proto bude v rámci tohoto projektu provedena systematická charakterizace EMP pro různé parametry laserového svazku a terče za použití komplexního systému detektorů EMP, diagnostiky plazmatu a urychlených částic.

Cíl projektu

Cílem projektu je hlubší porozumnění fyzikálním procesům vedoucím k produkci vysoceintenzivního EMP, charakterizace EMP pro různé parametry laserového svazku a terče, optimalizace stávající diagnosticky a vývoj nových diagnostických metod, zdokonalení opatření proti EMP a nalezení aplikací.

Abstrakt

„Projekt je zacílen na palčivou otázku evoluční ekologie: je migrace do vyšších zeměpisných šířek za reprodukcí stále výhodná? Navzdory historickým výhodám migrace, řada migrujících zvířat v současnosti zažívá vyšší predaci, více parazitů a méně potravy na hnízdištích než v dřívějších dekádách, což zpochybňuje výhodnost migrace. Proto navrhujeme komplexní výzkum výhod migrace, kombinující experimentální, observační a komparativní přístupy, nové technologie a robustní nezávislé soubory dat. Budeme studovat latitudinální gradienty v predaci, parazitaci a potravní nabídce v souvislosti s výhodností migrace a populační dynamikou, za využití bahňáků jako excelentního modelového sytému na 16 lokalitách severní a jižní polokoule. Očekáváme odhalení ekologických a demografických faktorů určujících změny ve výhodách migračního chování. Tento projekt je významný rozuzlením vlivů klimatické změny a tlaku člověka na celosvětově významnou problematiku, stejně jako pomocí praktické ochraně.“

Cíl projektu

Budeme: 1) získávat podrobná data o predaci, parazitech a potravní nabídce stejnými metodami napříč zeměpisnými šířkami; 2) sledovat hnízdní produktivitu a migrační trasy ptáků různých populací; 3) kombinovat experimentální, observační a komparativní přístupy při studiu výhod migračního chování.

Abstrakt

Stále více aspektů každodenního života, zejména smluvních vztahů, je (z části) ovlivňováno uměle inteligentními (AI) stroji. Ačkoli jsou tyto technologie stále ještě v plenkách, již se objevují prominentní příklady, které naznačují potřebu regulace. Regulace však vyžaduje zásadní porozumění toho, zda se lidská interakce se stroji liší od interakcí s jinými lidmi, a popř. jak. Dosavadní výzkum behaviorálních mikrozákladů transakcí mezi člověkem a strojem je však dosud velmi omezený. Navrhovaný výzkumný projekt přispěje k překlenutí této mezery provedením série experimentů speciálně určených k odhalení toho, jak se lidské chování přizpůsobuje přítomnosti strojů v kontextu sociálního dilematu a koordinačních problémů. Výsledky budou použity k vyvození závěrů pro právní reformy a i obecněji pro důsledky na institucionální uspořádání.

Cíl projektu

Hlavním cílem výzkumného projektu je kvantifikovat, jak se mění lidské chování důsledkem zapojení AI strojů v kontextu sociálních dilemat a koordinačních problémů. Dalším cílem je vyvodit politické důsledky pro plynulý přechod k ekonomikám/společnostem řízenými stroji.

Abstrakt

Cílem tohoto projektu je vytvořit nové matematické metody pro porozumnění vlastností obrovských sítí. Tyto sítě můžeme nalézt v mnoha situacích dnešního života, jakými jsou např. schéma propojení mezi směrovači na internetu, propojení na sociálních sítích, nebo při popisu interakcí mezi proteny uvnitř molekuly. Nicméně obrovské sitě hrají též klíčovou roli pro zodpovězení řady základních otázek v čisté matematice, a patří mezi centrální objekty zájmu extremální kombinatoriky. Jedna z hlavních částí tohoto projektu se soustředí na návrh nových technik, jak využívat počítače k hledání matematických důkazů. Další část projektu se zaměřuje na používání náhodnosti v matematice a informatice. Náhodnost je velmi efektivní způsob řešení řady matematických a informatických problémů, a pro řadu problémů vyřešenou s její pomocí není znám žádný jiný postup, který by si vedl tak dobře. V tomto projektu budeme studovat tzv. pseudonáhodnost – systematický způsob, jak ryzí náhodnost nahrazovat sofistikovanými postupy tak, aby se zásadně nesnížíla efektivita, které dosahuje čistě náhodný přístup.

Cíl projektu

Hledat nové a rozšířit současné metody pro analýzu obrovských kombinatorických struktur (jakými jsou např. velké sítě), a použít tyto metody na otevřené problémy v diskrétní matematice. Zkoumat nové techniky dokazování matematických vět za pomoci počítače.

Abstrakt

Cílem projektu je analýza vnitřních změn v mongolsko-turkických multietnických kontaktních areálech Vnitřní Asie v identitách venkovských komunit, jak jsou vyjádřeny v paměti sounáležitosti a ústně předávaném povědomí o místní geografii a ve vztahu ke strategiím využívání půdy mobilními pastevci (vývoj vzorců stěhování). Projekt je založen na inovativním propojení metod orální historie a výzkumu orální tradice jako historického pramene při řešení měnících se identit a adaptačních strategií marginalizovaných komunit, probíhajících proměn v neprofesionálních částech orálního dědictví a změn ve využívání půdy. Očekává se, že výzkum poskytne důležitá data k aktuálním environmentálním problémům. Hlavní výstupy projektu zahrnují a) digitální databázi sezónních pohybů mobilních pastevců za posledních sto let, b) digitální databázi ohrožené orální tradice a c) analýzu hlavních výzkumných problémů ve formě komparativní monografie hodnotící současný stav ústní tradice související s místní historií na přechodu od předávané paměti k paměti konstruované.

Cíl projektu

Cílem je základní interdisciplinární výzkum orální historie a orální tradice. Na základě údajů shromážděných během vlastního terénního výzkumu bude projekt analyzovat neinvazivní metody k pochopení dynamiky změn ve vzorcích stěhování a komunitních identitách ohrožených etnik v Mongolsku.

 

 

JUNIOR STAR 2022

Abstrakt

Buněčné dělení je základním procesem pro každou živou buňku na Zemi. Buněčné dělení je zakončeno cytokinezí, která vede ke dvěma dceřiným buňkám. Rostlinná cytokineze se zásadně liší od cytokineze buněk živočichů a hub. V průběhu evoluce se u rostlin vyvinul jedinečný membránový útvar, buněčná přepážka, která svým centrifugálním růstem odděluje dvě dceřinná jádra. V tomto vysoce multidisciplinárním projektu budeme usilovat o odhalení detailů vývoje buněčné přepážky, které jsou v součnasnosti neznámé. Využijeme vývoj buněčné přepážky jako časové osy ke studiu dynamické souhry mezi proteiny, lipidy a polysacharidy buněčné stěny. Budeme používat synchronizovanou, kontinuálně se dělící buněčnou kulturu Arabidopsis. Využijeme hmotnostní spektrometrii s chemickým prokřížením, metabolické značení a nejmodernější fluorescenční mikroskopii. Pomocí metod integrační strukturní biologie vyřešíme molekulární architekturu komplexu kalóza syntázy. Díky naší unikátní metodologii identifikujeme nové klíčové proteiny v rostlinné cytokinezi a vytvoříme 4D mapu vývoje buněčné přepážky u rostlin.

Cíl projektu

Cílem projektu je popsaní časoprostorové dynamiky vývoje buněčné přepážky na úrovni jednotlivých proteinů a vytvoření 4D mapy vývoje buněčné přepážky u rostlin.

Abstrakt

Ptáci a pavouci regulují důležité ekosystémové procesy. Globálně zkonzumují obrovské, a navzájem podobně velké, množství kořisti. Regulují tak hmyz ovlivňující fitness rostlin. Jejich vzájemné potravní vztahy jsou ale neznámé. Zejména pavouci jsou jako významní predátoři hmyzu často opomíjeni. Naším cílem je zjistit, jak ptáci a pavouci přispívají k regulaci společenstev bezobratlých individuálně a v synergii, a jaký je jejich přímý a nepřímý vliv na trofické kaskády v tropickém a temperátním pásmu. Našich cílů chceme dosáhnout díky jedinečné sérii replikovaných a standardizovaných manipulativních pokusů s faktoriálním vyloučením predátorů, sledováním jejich vlivu na nižší trofické úrovně, v kombinaci s moderními molekulárními a metabolomickými metodami. Podobná studie ještě nebyla provedena, protože faktoriální eliminace skupin predátorů (zejména pavouků) je velmi komplikovaná. Náš tým je ve skvělé pozici uspět, protože máme zkušenosti s náročným vylučováním predátorů z velkých ploch, s ekologií pavouků i ptáků, a s navrhovanými molekulárními metodami určování potravy predátorů.

Cíl projektu

Budeme eliminovat přítomnost pavouků a ptáků, abychom mohli studovat jejich synergické a antagonistické vztahy a přímý a nepřímý vliv na nižší trofické stupně v temperátních a tropických raně sukcesních společenstvech. Manipulativní pokusy podpoříme behaviorálními pokusy a molekulárními metodami.

Abstrakt

Problémy geometrie kamer jsou základními stavebními bloky mnoha aplikací počítačového vidění a robotiky, např. autonomních aut a rozšířené reality. Tyto problémy vedou na řešení systémů polynomiálních rovnic a vyžadují vysoce efektivní algoritmy. Klasické algebraické metody je většinou potřeba kombinovat s ručně navrženými strategiemi a expertními znalostmi šitými na míru danému problému, aby bylo dosaženo efektivity a robustnosti. Potřeba expertních znalostí je velmi omezující a pro velké množství problémů nejsou známa efektivní řešení. Tento projekt posune hranice metod pro řešení geometrie kamer a polynomiálních modelů 1. zobecněním a automatizací ručně vytvořených strategií, které jsou součástí těchto metod, 2. vylepšením řešících algoritmů pomocí metod strojového učení, 3. omezením potřeby expertních znalostí. Projekt zlepší všechny části procesu řešení polynomiálních modelů, t. j.  formulaci problému, návrh algoritmů řešení a výběrem algoritmů a vzorků dat. Nové metody umožní efektivní řešení problémů, které nelze vyřešit stávajícími metodami, a otevřou dveře novým aplikacím.

Cíl projektu

Cílem je vytvořit novou generaci algoritmů řešení geometrie kamer a nové automatické metody pro jejich generování a aplikování v problémech robustního odhadování. Tyto metody vylepší řešící algoritmy pomocí metod strojového učení a sníží potřebu ručně vytvořených strategií a expertních znalostí.

Abstrakt

Změny v hydrologickém cyklu přímo ovlivňují dostupnost vody. Očekává se, že globální oteplování zrychlí chod hydrologického cyklu a přinese nové výzvy pro lidskou společnost. V tomto projektu budeme analyzovat a modelovat variabilitu hydrologického cyklu za využití kombinace víceúrovňových “data-driven” metod a klimatického a hydrologického modelování. Našim cílem je popsat akceleraci hydrologického cyklu v současnosti a blízké budoucnosti a objasnit její vliv na dostupnost vod. Za pomoci paleoklimatických dat, současných pozorování, nově vyvinutých stochastických metod a pokroků v oblasti atribuce procesů odhalíme, jak dostupnost vod reaguje na hydroklimatické změny.

Cíl projektu

„1. Vyhodnocení míry a statistické významnosti akcelerace současného pevninského vodního cyklu
2. Vývoj víceměřítkového stochastického modelu pro popis hydroklimatické variability
3. Vyhodnocení vztahhu mezi změnami dostupnosti vodních zdrojů a procesů ovlivněných akcelerací vodního cyklu“

Abstrakt

V plánovaném projektu se budeme zabývat oborem informační ekonomie, což je momentálně nejaktivnější oblast výzkumu teoretické ekonomie. Náš výzkum napomůže pochopit informační změny, k nimž dochází jak v mnoha ekonomických sektorech, tak i ve společnosti. Na rozdíl od stávajícího výzkumu se tento projekt zaměří na zkoumání vztahu informací a moci, čímž zodpoví otázky týkající se soukromí, vlastnictví dat a algoritmů a centralizace či decentralizace dat a výpočetních procesů. Konkrétně pomůže porozumět (i) jak může internet pomocí odhalování informací zvýšit efektivitu směny, (ii) jak povinné odhalování (či skrývání) informací utváří ekonomické a společenské proměnné, (iii) jak nejlépe modelovat ekonomickou hodnotu dat, algoritmů a jejich vlastnictví a (iv) vztahu mezi centralizací datových úložišť a procesů a společenskou a ekonomickou kontrolou.

Cíl projektu

Získat nové poznatky v oboru informační ekonomie, jež napomohou využít možnosti internetu pro společnost a vyřeší problémy, které s sebou internet přináší. Vybudování špičkového mezinárodního vědeckého centra pro tento typ výzkumu v České republice na CERGE-EI.

Abstrakt

Strukturní data biomakromolekul jsou velmi cenným vědeckým výsledkem. Rekonstrukce struktur celých organel a buněk je vrcholem výzkumu v této oblasti, ale vědecké komunitě velmi chybí nástroje pro efektivní vizualizaci a modelování uvedených rozsáhlých struktur. V tomto projektu budeme vyvíjet webovou platformu Cell*, která vyřeší tento nedostatek. Cell* navíc bude schopen zobrazit struktury v kontextu experimentálních dat a biologických a chemických vlastností. To nám pomocí strukturních modelů poskytne vhled do biologie organel a buněk. Cell* bude průlomovým řešením také proto, že bude schopen vizualizovat i dynamiku buněčných struktur a připravovat jejich animace. V tomto projektu využiji své zkušenosti s vývojem webových nástrojů LiteMol a Mol* pro vizualizaci rozsáhlých biomakromolekulárních komplexů. LiteMol byl publikován v Nature Methods a byl hlavním zobrazovacím nástrojem v PDBe. LiteMol byl nahrazen Mol*, který je nyní hlavním vizualizačním nástrojem v PDBe a RCSB PDB. Jsem hlavním vývojářem LiteMol i Mol*.

Cíl projektu

Vyvinout webovou platformu Cell* pro vizualizaci, modelování a dynamiku organelových a buněčných struktur. Cell* bude rovněž zobrazovat experimentální data a biologické a chemické vlastnosti (anotace).

Abstrakt

Aktivní vrstva a permafrost jsou základní prvky periglaciálního prostředí polárních oblastí. Jejich parametry jako teplota, vlhkost nebo mocnost aktivní vrstvy reagují velmi citlivě na klimatickou variabilitu, což z nich činí důležité indikátory vlivu klimatické změny na terestriální ekosystémy polárního prostředí. Dlouhodobý monitoring mocnosti aktivní vrstvy a teploty permafrostu proto patří mezi prioritní body ve výzkumu Antarktidy. Navrhovaný projekt má za cíl zhodnotit současný stav a vývoj dynamiky periglaciálního prostředí na odledněných územích vybraných lokalit Antarktického poloostrova. Terénní průzkum, analytické a laboratorní metody nám umožní provést detailní zhodnocení fyzikálních vlastností půdy (vlhkost, textura, tepelné vlastnosti), teploty půdy a mocnosti aktivní vrstvy. Tato data nám umožní provést rekonstrukci minulého a predikci budoucího vývoje teploty permafrostu a mocnosti aktivní vrstvy v oblasti Antarktického poloostrova v období 1950-2100 a popsat vliv klimatické změny na tyto parametry.

Cíl projektu

Cílem projektu je zhodnocení současné dynamiky periglaciálního prostředí v oblasti Antarktického poloostrova, rekonstrukce minulého stavu a predikce vývoje do roku 2100 za využití monitoringu a modelování teplotního režimu, vlhkosti a termálních vlastností půdy a mocnosti aktivní vrstvy.

Abstrakt

Mezidruhová koexistence mezi mikrobem a jeho hostitelem je základem velké části složitosti přírodního světa. Klíšťata, krev-sající pavoukovci, ukrývají bakteriálního spojence, který sídlí uvnitř mitochondrie několika tkání. Doposud byly klíšťata a symbionti studovány zřídka společně jako interagující systém. Funkční kontext této aliance je tedy do značné míry neprozkoumaný. Cílem tohoto návrhu je odhalit molekulární rozhraní „přemostění druhů“, tj. integrace metabolismu symbiontu do fyziologie klíšťat. Navrhujeme provést inovativní strukturální a funkční průzkum do prostředí interakce bakterie a jejího hostitele pomocí holistického přístupu kombinujícího nejmodernější mikroskopii, multi-omická data a RNAi s nově vyvinutým srovnávacím modelem klíšťat bez symbionta. Tento projekt také poskytne důkladný vhled do strategií tolerance a rezistence klíšťat proti virům a bakteriím, umožňující koexistenci více druhů.

Cíl projektu

„1) charakterizace molekulárních a buněčných interakcí mezi klíštětem a jeho symbiontem
2) identifikace distribuční sítě pro hem a cholesterol v klíštěti
3) vývoj transportního systému pro Crispr-Cas9 do vaječníku klíšťat pomocí vitellogeninových fragmentů“

Abstrakt

V rámci projektu jsou pokročilé metody experimentální dynamiky kombinovány s nejmodernějšími metodami rychlého časosběrného rentgenového zobrazování, přičemž je docíleno bezprecedentních možností výzkumu materiálů se složitou strukturou při dějích se střední a vysokou rychlostí deformace. Zábleskový rentgenový zdroj a výkonná rentgenka jsou spolu s vybavením pro vysokorychlostní zobrazování (rychloběžná kamera a detektory) použity pro výzkum vnitřních procesů v materiálech během rázového zatížení. Významná část projektu je zaměřena na výzkum pokročilých materiálů s výplní citlovou na rychlost deformace, přičemž důraz je kladen na analýzu výplní tvořených Nenewtonovskými kapalinami a kapalinami s inkluzemi ve formě nanočástic. V této oblasti umožňuje kombinace rentgenového zobrazování a instrumentovaných dynamických experimentů identifikovat klíčové aspekty deformačního chování materiálů a jejich poškozování. Výstupy projektu budou použity pro ověření teoretických poznatků a modelů se zaměřením na vnitřní procesy v materiálech, které nejsou konvenčními metodami detekovatelné.

Cíl projektu

Záměrem projektu je identifikovat klíčové aspekty deformačního chování složitých materiálů během rázů se střední a vysokou rychlostí deformace pomocí kombinace inovativních experimentálních metod v dynamice s nejmodernějšími metodami rychlého časosběrného rentgenového zobrazování.

Abstrakt

Tento projekt studuje reakční sítě na fázových rozhraních a rozvíjí koncepty molekulárního rozpoznávání, elektrické polarizace polovodičů a molekulární epitaxe pro použití v enantioselektrivní katalýze, fotoredoxní katalýze a „planárních heterospojení“ pomocí dvojitě dynamické samoskladby. Fázová rozhraní jsou všudypřítomná a vždy určují uspořádávání molekul ve své blízkosti. V tomto projektu navrhuji využít povrchové energie fázového rozhraní společně s reakčními sítěmi odpovídajícími na externí podněty k dosažení přelomového konceptu: dynamickou samoskladbu na površích řízenou funkčními vlastnostmi výsledné vrstvy. Budeme studovat jakým způsobem molekuly „vnímají“ blízkost fázového rozhraní, jak se přes rozhraní šíří energie a náboj a jak samoskladba na površích vytváří svoji vlastní fáze a rozhraní. Potenciál tohoto projektu budeme demonstrovat na enantioselektivních verzích obecně neselektivních reakcí, elektrochemických reakcích probíhajících bez vloženého napětí a totální samoskladbou celých optoelektronických členů z jedné reakční sítě.

Cíl projektu

Vyvinout metodologii samoskladby na površích a fázových rozhraních odpovídající na podněty a změnu složení poskytnutím žádané funkce, využití výsledků pro potenciální aplikace v heterogenní katalýze, fotoredoxní katalýze a organické optoelektronice (např. fotovoltaické články, diody).

Abstrakt

Replikace DNA je základem buněčné proliferace, ale její poruchy mohou způsobit nestabilitu genomu a vyvolat onemocnění včetně rakoviny. Replikace DNA je iniciována v počátcích replikace formováním pre-replikativních komplexů (pre-RC). Pre-RC jsou zásadními ovladači replikačních vidlic; nicméně mechanismus (mechanismy) tvorby pre-RCs a jejich přesná role při zajišťování integrity genomu jsou jen málo pochopeny. Nedávno jsem objevila molekulární dráhu, která spojuje formování pre-RC se správnou dynamikou replikace DNA. V návaznosti na tato zjištění zde navrhuji řešit ústřední hypotézu, že „molekulární homeostáza počátků replikace je klíčovou složkou bezchybné replikace DNA“. Proto pomocí modelů savčích buněčných kultur ve spojení s nejmodernější sadou experimentů založených na koherentní buněčné biologii, genomice a proteomice budu zkoumat údržbu, regulaci a nové funkce počátků replikace. Tyto experimenty osvětlí základy replikace DNA a odhalí mechanismy působící proti genomové nestabilitě v onemocnění.

Cíl projektu

„1) Úloha pre-RC v udržování počátků replikace v následujících buněčných generacích
2) Determinanty odlišných biochemických vlastností rodičovských a nově syntetizovaných počátků replikace DNA
3) Příspěvek licenčních cest počátků replikace k procesu polyploidie během vývoje kardiomyocytů“

Abstrakt

Ve snaze o vývoj sofisitikovaných nanostrojů, jako jsou molekulární počítače, dnes lidstvo postrádá především metody nano-výroby schopné sestavit mnoho různých molekul do přesně daného zapojení. Živá příroda tento problém řeší pomocí self-assemblingu a templátové syntézy za pomoci biopolymerů jako DNA, RNA a proteiny. V tomto projektu plánuji vyvinout metody výroby molekulárních obvodů na povrchu iontového krystalu ve vysokém vakuu (UHV) inspirované těmito biologickými principy. Toho má být dosaženo počítačovým průzkumem prostoru možných reakčních cest templatové sythézy a počítačovým návrhem nového polymeru (inspirovaného DNA) sloužícím jako předloha pro molekulární sestavení a syntézu. Pro zefektivnění počítačového návrhu plánuji vytvořit software kombinující výpočetní metody s různou mírou přesnosti a výpočetní ceny specializovaný na templatovou syntézu na iontovém povrchu. Takový software bude užitečný nejen pro náš projekt, ale prospěje celému oboru chemie na povrchu, která postrádá specializované nástroje podobné těm užívaným pro molekulární dokování v biochemii.

Cíl projektu

„1) Vytvořit specializovaný software pro výpočetní průzkum procesů templátové syntézy na povrchu iontových krystalů ve vakuu
2) Navrhnout polymer využitelný jako templát řídící templátovou syntézu a self-assembling molekulárních obvodů na povrchu iontovho krystalu“

Abstrakt

Cílem navrženého materiálového výzkumu je položit základy nových vzájemně propojených paradigmatů v krystalografii, pásové struktuře a elektronice v multipólových kolineárních antiferomagnetech. Pomocí difrakčních a mikroskopických měření s rozlišením až na atomární úroveň odkryjeme unikátní krystalografické znaky multipólových antiferomagnetů, které jdou za zavedenou nomenklaturu magnetických grup symetrií. Jejich důsledkem je zcela nová forma spinového rozštěpení závislého na vlnovém vektoru, která nebyla dosud popsána v pásové teorii pevných látek a kterou osvětlíme pomocí spektroskopických měření a výpočtů z prvních principů. Ukážeme, že tyto spinově rozštěpené pásy v antiferomagnetech bez dipólového momentu generují silně polarizované spinové proudy, obdobné jako jsou spinové proudy, které umožňují čtení a zápis ve feromagnetických paměťových součástkách. Mimo spinovou elektroniku očekáváme, že náš projekt bude mít dopad v oblastech sahajících od makroskopických kvantových a topologických fází až po bezestrátovou mikroelektroniku.

Cíl projektu

Připravíme tenké vrstvy multipólových kolineárních antiferomagnetů a jejich studiem položíme základy nových vzájemně propojených kapitol v krystalografii, pásové struktuře a elektronice s potenciálem přerůst svým významem vědecké a technologické obory založené na tradičních feromagnetech.

JUNIOR STAR 2021

Abstrakt

Cílem projektu je studovat tepelné chování vysoce výkonných textilií, popsat mechanismus přenosu tepla ve vláknitých strukturách v extrémních podmínkách a vyvinout obecnou, vědecky podloženou metodiku vytváření tepelně izolačních vrstev. Pro stanovení tepelné odolnosti textilií v chladných podmínkách jsou, v souladu s normami, ztráty vedením tepla zanedbatelné a je třeba vzít v úvahu konvekci a tepelné vyzařování. Běžná zařízení pro hodnocení tepelného odporu oděvů jsou založena na měření tepelné vodivosti za standardních klimatických podmínek, což není uplatnitelné pro extrémní tepelné podmínky. Z těchto důvodů projekt zahrnuje také vývoj měřicího tunelu, který lze použít k měření celkové tepelné ztráty textilií v oblasti pod bodem mrazu. Při konstrukci nových tepelně izolačních vrstev budou také zkoumány materiály, které omezují přenos tepla radiací. Bude vytvořen systém pro predikci tepelně izolačních vlastnosti textilních vrstev.

Cíl projektu

Cíle projektu jsou: řešení problémů s přenosem tepla v textiliích; vytvoření systému pro konstrukci tepelně izolačních vrstev; vývoj zařízení pro tepelnou charakterizaci; pokročilé materiály pro efektivní tepelnou izolaci; vytvoření systému pro predikci tepelného komfortu.

Abstrakt

Dosavadní představy o soustředění skupin labskogermánských kmenů v oblasti severně toku Dunaje změnil objev rozsáhlých nekropolí, představujících velký potenciál pro poznání kulturněhistorického vývoje 6. století. Předmětem projektu je interdisciplinární výzkum této populace, přičemž archeologicko-historické závěry bude předcházet nedestruktivní prospekce, sondážní terénní výzkum, heuristika dat a jejich analytické vyhodnocení s využitím geografických informačních systémů; aplikováno bude široké spektrum analýz přírodovědných metod, standardní antropologický rozbor, včetně paleopatologie, analýzy izotopů uhlíku a dusíku s cílem získat poznatky o výživě populace a rozbory izotopů stroncia, které mohou exaktně doložit migraci skupin obyvatelstva. Mezinárodní spolupráce bude současně probíhat především na poli genetického výzkumu. Počítá se s pravidelnou prezentací na mezinárodních konferencích. Publikačními výstupy budou tři studie a závěrečná syntetizující monografie navrhovatelky v angličtině.

Cíl projektu

Cílem projektu je přinést nové zásadní poznatky o populaci a kulturně-historickém vývoji 6. století na Moravě. A to na základě komplexního vyhodnocení relevantních tzv. langobardských nekropolí při maximálním zapojení přírodovědných disciplín.

Abstrakt

Stojem získané reprezentace vizuálního obsahu obrázků a videí jsou využívány v počítačovém vidění k odhadnutí vizuální podobnosti tak, jak je vnímána lidmi. Vizuální reprezentace se používá v mnoha oblastech a je zapotřebí, aby zachycovala různé koncepty vizuální podobnosti pro různé vjemové faktory. Tyto faktory jsou nyní typicky zachyceny pomocí různých modelů, což vede na systémy používající soubor oddělených modelů, které vyžadují vysoký výpočetní výkon, a jsou časově a prostorově náročné. Jedním cílem projektu je zkoumat nové postupy pro návrh a učení univerzálních modelů k extrakci vizuálních reprezentací, které jsou vhodné pro různé případy použití. Modely budou trénovány pomocí hlubokého učení, které je ovšem obvykle velmi náročné na množství označených trénovacích dat, speciálně pokud cílem jsou víceúčelové modely. Proto dalším cílem tohoto projektu je redukce potřeby supervize. Toho bude docíleno využitím velkých kolekcí neoznačených obrázků a využitím struktur v prostoru reprezentací pomocí částečně supervizovaného, či aktivního učení.

Cíl projektu

„1) učení univerzálních reprezentačních modelů, které docílí vysokou úspěšnost v různých úlohách a doménách
2) učení reprezentací, které umožní nové způsoby využití velkých kolekcí obrazového obsahu
3) docílit učení hlubokých reprezentací, které potřebuje méně označených a více neoznačených dat“

Abstrakt

Chemický průmysl založený na využívání fosilních zdrojů poškozuje životní prostředí a prohlubuje naši závislost na neobnovitelných zdrojích energie. Využití oxidu uhličitého (CO2) v chemii má potenciál tuto závislost snížit, zmírnit nežádoucí účinky chemického průmyslu na životní prostředí a přispět k rozvoji zelené chemie a oběhového hospodářství. Tento projekt je zaměřen na vývoj katalyzátorů na základě frustrovaných Lewisových páru pro redukčně kondenzační reakce oxidu uhličitého s aminy. Oxid uhličitý v těchto reakcích nahrazuje průmyslově používaná toxická činidla na bázi petrochemikálií, jako je oxid uhelnatý, formaldehyd, methanol a jodmethan. Hydrogenační katalyzátory založené na frustrovaných Lewisových párech jsou navrženy jako zdroj hydridů hlavní skupiny, které se ukázaly jako účinná redukční činidla pro cílové reakce. Zvláštní pozornost bude věnována požadovaným vlastnostem frustrovaných Lewisových párů pro aplikace v redukčních reakcích CO2 a mechanismům těchto reakcí.

Cíl projektu

Cílem projektu je vyvinout a pochopit redukčně kondenzační reakce oxidu uhličitého s aminy, které využívají vodíku jako redukčního činidla a frustrovaných Lewisových párů jako hydrogenačních katalyzátorů.

Abstrakt

Jeden ze základů fyziky pevných látek je Born-Oppenheimerova aproximace, která postuluje možnost separace pohybů těžkých jader atomů a podstatně lehčích elektronů. Její porušení vede často k exotickým jevům, jako například multiferoické chování, polární uspořádání či supravodivost. Má se však za to, že se jedná o anomální případy. V naší nedávné studii jsme ukázali množství nových hybridních magnetoelastických (ME) stavů v běžném intermetalickém krystalu. Ukazuje se tak, že propojení jader a elektronů je mnohem důležitější, než jsme se domnívali. Věříme, že ME stavy jsou odpovědné za mnoho dosud nevyřešených otázek a jejich důsledné popsání povede ke skokovému vědeckému pokroku. Náš projekt hodlá experimentálně popsat ME vlastnosti těžkofermionových sloučenin a železných pniktidů pomocí nepružného neutronového rozptylu (NNR), který jako jediný dokáže tyto stavy identifikovat. Některé ze sloučenin vytváří pouze malé krystaly nedostatečné pro NNR. Vyvineme proto unikátní zařízení na uspořádávání malých krystalů, které bude znamenat revoluci v přípravě vzorků pro neutronové experimenty.

Cíl projektu

Cílem projektu je prokázat, že ME efekty jsou běžnou součástí kondenzovaného stavu a hranice Born-Oppenheimerovy aproximace jsou překračovány mnohem častěji, než se vědci domnívají. K tomu vybudujeme unikátní zařízení na uspořádávání krystalů, čímž umožníme dosud neproveditelná neutronová měření.

Abstrakt

Těsné (krátkoperiodické) extrasolární systémy planet nízkých hmotností (superzemí a minineptunů) představují podstatnou část populace exoplanet objevenou pomocí nedávných astronomických pozorování. V tomto projektu budeme studovat hydrodynamické interakce mezi planetami nízkých hmotností a protoplanetárním diskem s cílem vymezit procesy, které přispěly ke vzniku krátkoperiodických exoplanet. Nejprve zanalyzujeme migraci planet nízkých hmotností směrem k vnitřním oblastem disku. Prostudujeme vliv gravitačních momentů sil vyvolaných akrecí balvanů, gravitací disku balvanů a koncentracemi balvanů v tlakových maximech. Následně se zaměříme na interakce planet s diskem na jeho vnitřním okraji, který je ovlivněn hvězdným zářením a viskózními přechody. Pochopení vývojové fáze na vnitřním okraji disku představuje zásadní krok k pochopení původu krátkoperiodických exoplanet. Výsledky získáme pomocí 3D a 2D hydrodynamických simulací s přenosem záření a porovnáme je s existujícími teoriemi vzniku planet a s pozorováními.

Cíl projektu

Zamýšlíme studovat interakce planet a protoplanetárních disků pomocí numerických hydrodynamických simulací. Cílem projektu je zlepšit porozumění procesům, které vedly ke vzniku krátkoperiodických extrasolárních planet nízkých hmotností.

Abstrakt

Pojem informace je v současné logice všudypřítomný. Avšak informační interpretace rozmanitých logických systémů je v logické literatuře poněkud roztříštěná a je potřeba vytvořit sjednocující přístup. Cílem tohoto projektu je vybudovat obecné filosofické základy pro logický pojem informace za pomoci Barwisovy teorie informačních kanálů. Zvláštní pozornost bude věnována aplikaci navrženého obecného přístupu na dvě specifické oblasti logického zkoumání: na fuzzy logiku zabývající se vágními informacemi a epistemickou logiku, která zkoumá formální strukturu pojmů znalosti a přesvědčení. Pro tato odlišná odvětví logiky bude vytvořena společná sémantická báze, která umožní převádět techniky a poznatky z jedné oblasti do druhé.

Cíl projektu

Vytvoříme obecné filosofické základy pro logický pojem informace za pomoci Barwisovy teorie informačních kanálů. Obecný přístup aplikujeme na dvě specifické oblasti logického zkoumání: na fuzzy logiku vágní informace a epistemickou logiku znalosti a přesvědčení.

Abstrakt

Vývoj T-buněčných klonů tolerujících tělu vlastní tkáně je regulován v brzlíku autoimunitním regulátorem (Aire). Tento transkripční regulátor je produkován epiteliálními buňkami v dřeni brzlíku a řídí produkci tisíců genů kódujících tělu vlastní antigeny. Tím dochází v brzlíku k vytvoření ekvivalentního obrazu periferních buněk a tkání a tímto způsobem jsou eliminovány potenciálně nebezpečné T-buněčné klony způsobující autoimunitu. Není bez zajímavosti, že většina pacientů nesoucích mutaci v genu AIRE vyvine velmi brzy chronickou kandidovou infekci, která není spojena s funkcí Aire v brzlíku. Nedávno se nám podařilo objevit populaci buněk v lymfatických uzlinách, která také produkuje transkripční regulátor Aire a mají charakteristiku MHCII pozitivních ILC3 buněk. Tyto takzvané Aire-ILC3 buňky navíc regulují Tbuněčnou (Th17) odpověď proti kandidové infekci. Předložený návrh projektu je zaměřený na objasnění mechanismů používaných těmito buňkami k regulaci Th17 odpovědi a na úlohu AireILC3 buněk v regulaci odpovědi proti vně-buněčným patogenům a během autoimunitní reakce.

Cíl projektu

Navržený projekt zkoumá molekulární mechanismy užívané Aire-ILC3 buňkami k regulaci Th17 odpovědi. Dále projekt zkoumá jak je Th17 odpověď proti vně-buněčným patogenům a během Th17-závíslé autoimunity regulována Aire-ILC3 buňkami.

Abstrakt

Houby jsou eukaryotické mikroorganismy, které hrají základní roli při regulaci klíčových ekosystémových procesů. Saprotrofní houby hrají zásadní roli v rozkladu organického materiálu, čímž ovlivňují sekvestraci uhlíku a celkový koloběh živin v půdě, což je jedno z největších témat lidské bezpečnosti. Ačkoliv bohatství naší civilizace do značné míry závisí na globalizaci a volném trhu, existuje i druhá strana této mince, představovaná globálními změnami životního prostředí a snadnějším šířením patogenů lidí, zvířat a rostlin. Změna klimatu a globalizace světové bioty představují nejdůležitější výzvy, které ovlivňují fungování přírodních i zemědělských ekosystémů. Pochopení důsledků nevyhnutelných globálních změn na fungování bioty a ekosystémů musí být primárním zájmem současného biologického výzkumu.

Cíl projektu

Cílem tohoto projektu je zjistit vliv změny klimatu a biologických invazí na globální distribuci hub. Naším cílem je také zjistit, jak tyto změny v rozšíření druhů hub, způsobené změnou klimatu nebo biologickými invazemi, ovlivní ekosystémové procesy.

Abstrakt

Během juvenilního období je růst určován příjmem živin a produkcí růstových hormonů. Nedávno jsme identifikovali střevní bakterie jako klíčového hráče podporujícího systémový růst a specifický kmen Lactobacillus plantarum (Lp), který byl schopen nahradit prorůstový účinek komplexní mikrobioty po monokolonizaci původně bezmikrobních myší. Naše nepublikovaná data ukazují, že Lp má schopnost podporovat růst i po podání konvenčním myším. Tento účinek je striktně kmenově specifický a je zachován i při aplikaci usmrcených baktérií Lp. V rámci projektu budeme multilaterálním přístupem zkoumat postbiotika odvozená z buněk Lp a bifidobakterií a receptory hostitele, které se podílejí na jejich rozpoznávání, které v důsledku vede k pozorovanému zlepšení systémového růstu za podmínek chronické podvýživy. Dále budeme charakterizovat vliv proteinové podvýživy na imunitní systém hostitele a jeho změny po podání vybraných postbiotik. Výsledky tohoto projektu osvětlí molekulární dialog bakterií a hostitele během růstu a potenciálně umožní zmírnění dlouhodobých následků podvýživy u dětí.

Cíl projektu

Cílem projektu je multilaterálním přístupem identifikovat postbiotika odvozené z buněk laktobacilů a bifidobakterií a receptory hostitele podílející se na jejich rozpoznávání, které v důsledku vede ke zlepšení systémového růstu hostitele za podmínek chronické podvýživy.

Abstrakt

Klimatické modely předpovídají výrazné změny v teplotních a srážkových vzorcích napříč arktickými oblastmi. Mikroorganismy významně ovlivňují stabilitu půdního uhlíku a jeho uvolňování do atmosféry v podobě oxidu uhličitého a metanu. Arktické půdní ekosystémy bohaté na uhlíkaté sloučeniny jsou obzvláště náchylné ke ztrátám půdního uhlíku způsobených oteplováním a požáry. Na druhou stranu je možné, že uvolňování uhlíku z půdy do atmosféry by mohlo být zmírněno díky zvýšenému růstu rostlin nebo zpomaleno v důsledku sucha. V tomoto projektu navrhujeme charakterizovat odezvu mikrobiálních komunit na podmínky způsobené budoucími klimatickými změnami (zvýšená precipitace v zimním období, zvýšené letní teploty a požáry); a identifikovat mikrobiální faktory, které přispívají k rozšíření keřů v Grónsku. Kombinací půdních, rostlinných and mikrobiálních faktorů kontrolující toky uhlíku na studovaných lokalitách, naše studie pomůže k objasnění toho, zda se arktické půdy stanou v důsledku změny klimatu zásobárnou nebo zdrojem uhlíku.

Cíl projektu

Cílem projektu je popsat odezvu mikrobiálních komunit na podmínky způsobené budoucími klimatickými změnami, konkrétně zvýšenou precipitací v zimním období, zvýšením letních teplot a disturbancí v podobě požáru; a identifikovat mikrobiální populace, které mají vliv na expanzi keřů v Arktické tundře.

Abstrakt

Forfor je klíčový a limitující makroprvek, ale jeho globální koloběh není stále dobře objasněn. V oceánech například existuje čtvrtina celkového fosforu v podobě fosfonátů, jejichž metabolismus byl dosud detailně popsán jen u bakterií. Identifikovali jsme fosfonátové enzymy v genomech řady eukaryot a domníváme se, že reprezentují novou metabolickou dráhu v mitochondriích. Tuto predikci budeme testovat nejprve počítačovým mapováním rozšíření, aktivity a vnitrobuněčných lokalizací fosfonátových enzymů u eukaryot, a poté jejich přímou lokalizací v bunkách dvou vzdáleně si příbuzných prvoků, Perkinsus a Capsaspora. Budeme také v obou druzích sledovat přeměny fosfonátových molekul pomocí značených prekurzorů, a měřit schopnost různých řas využívat fosfonátové molekuly k růstu. Nakonec zrekonstrujeme evoluční historii všech fosfonátových enzymů a jak souvísejí s původem eukaryot. Naše výsledky pomohou objasnit metabolismus v mitochondriích, evoluci eukaryot a koloběh fosforu v buňkách i ekosystémech, a identifikují nové enzymy potencionálně zajímavé pro průmysl.

Cíl projektu

K objasnění globálního cyklu fosforu, budeme charakterizovat rozšíření, funkčnost, lokalizaci a evoluci metabolismu fosfonátů napříč diverzitou eukaryot, jako kandidátní, zcela novou a široce rozšířenou mitochondriální dráhu významnou pro koloběh fosforu v buňkách i ekosystémech.

Abstrakt

Hlavním cílem projektu je formulovat nový přístup k otevřenému problému tvarové syntézy v elektromagnetismu a sblížit tak hodnoty výkonnostních kritérií principiálních limitů zařízení a jejich optimálních realizací. Kombinace znalosti lokálního gradientu sledované metriky nad diskrétním modelem a možnosti vyhnout se lokálním extrémům budou použity jako hlavní nástroje, přičemž lokální vlastnosti budou určeny na základě tzv. přesného přepočtu modelu, který odstraňuje nutnost inverze systému a zrychluje návrh o několik řádů. Dále budou definovány operátory zohledňující geometrii a topologii objektu, které budou použity jako omezení optimalizační úlohy k odstranění velmi nepravidelných tvarů, což zajistí odolnost získaných řešení k výrobním tolerancím a dále nabídne vždy celou množinu řešení daného problému. Navrhovaná metodika bude zcela obecná a předpokládá se objev řady unikátních návrhů od velmi nízkých až po velmi vysoké frekvence. Projekt zahrnuje spolupráci s nejvýznamnějšími skupinami v oboru a pro své multidisciplinární zaměření slibuje založení nového oboru elektromagnetismu.

Cíl projektu

„O1: Formulovat a vyřešit problém tvarové syntézy s použitím tzv. přesného přepočtu modelu.
O2: Definovat operátory určující geometrii a topologii objektu.
O3: Implementace znalostí z cílů O1-O2 do volně dostupnéno softwarového nástroje.
O4: Experimentálně ověřit výsledky získané v O1-O3.“

Abstrakt

Cílem předkládaného juniorského projektu je navrhnout, vyrobit a charakterizovat novou skupinu intersticiálních slitin Ti a slitin s vysokou entropií (HEAs), které vykazují jev transformačně indukované plasticity (TRIP). K dosažení TRIP jevu je třeba pečlivě zvolit složení s ohledem na stabilitu fáze s kubickou prostorově centrovanou (bcc) mřížkou. Řešitel v projektu využije svých zkušeností s vývojem slitin Ti a toho, že metalurgie HEAs je velmi podobná metalurgii slitin Ti s bcc mřížkou. Vyrobené materiály budou podrobně charakterizovány řadou experimentálních metod včetně skenovací a transmisní elektronové mikroskopie, rentgenové, elektronové a neutronové difrakce. Výsledky budou korelovány s mechanickými vlastnostmi stanovenými z tahových zkoušek doprovázených digitální korelací obrazu. Bude stanoven vliv změn složení na jev transformačně indukované plasticity s cílem získat materiál s nejlepší kombinací pevnosti a tvárnosti.

Cíl projektu

Cílem projektu je navrhnout, vyrobit a charakterizovat intersticiální slitiny titanu, slitiny s vysokou entropií a intersticiální slitiny s vysokou entropií, které budou vykazovat transformačně indukovanou plasticitu (TRIP). Vyvinuté materiály budou mít současně vysokou pevnost a tvárnost.

Abstrakt

Tento projekt vyvine novou metodu prostorové manipulace se světlem v nanoměřítku pomocí plazmonických nanostruktur. Tuto metodu využijeme k zlepšení zobrazování hustě uspořádaných biologických struktur a jejich dynamiky. Kovové nanostruktury jsou díky plasmonům, kolektivním elektromagnetickým resonancím, schopné masivního zesílení optické odezvy navázaných molekul. Tento project přináší radikálně novou myšlenku, kdy plazmonické nanočástice vnímáme jako prostorové manipulátory světla emivotaného fluorofory. To otevírá novou dimenzi aplikací plasmonického zesílení. Za využití lokalizační superrozlišovací mikroskopie, DNA self-assembly a metod strojového učení popíšeme a rekonstruujeme subdifrakčně limitované posuny v projekci plasmonicky vázaných fluoroforů. Zjistíme, jak je ovládat pomocí mechanismu plasmonického zesílení, vzdálenosti fluoroforu a plazmonu a jejich dynamiky. Experimentální systémy vyvinuté v tomto projektu přinesou nové cesty k zodpovězení základních otázek v plasmonickém zesílení daleko nad rámec tohoto projektu.

Cíl projektu

Alternovat mechanismus zesílení plasmonicky zesíleného fluoroforu. Kontrolovat posun projekce pomocí mechanismu zesílení. Stanovit závislost projekce fluoroforu na vzdálenosti. Zkonstruovat dynamický plasmonický systém.

Abstrakt

Endocytóza je dynamický buněčný proces regulující složení plasmatické mebrány a receptorů určených pro transport makromolekul do nitra buňky. Dysfunkce endocytózy je příčinou řady patologických procesů. I přesto, že endocytóza hraje takto zásadní roli ve fyziologických dějích, víme jen málo o její molekulární regulaci. Fosforylace endocytických proteinů prostřednictvím kináz by mohla představovat významnou kontrolní složku. Překvapivě ale nevíme, které kinázy a fosfatázy endocytózu ovlivňují, ačkoliv by mohly být cílem selektivní intervence při poruchách endocytózy jednotlivých receptorů. Proto je mojí vizí porozumět roli kináz v endocytóze a následkům jejich deaktivace. V mém projektu se zaměřuji na kinázy NAK (Numb-Associated Kinases). NAK jsou spojovány s řadou patologických procesů jako např. neuropatická bolest nebo viralní infekce. Konkrétní molekuly, které NAK fosforylují a ovlivňují jejich funkci, zůstávají velkou neznámou. Očekávám, že naše výsledky objasní konkrétní mechanismy terapeutického využití těchto kináz.

Cíl projektu

Nejprve objasním všechny buněčné procesy které NAK regulují. Následně zmapuji NAK interaktom, abych porozuměla, jak jsou NAK aktivovány, aby fosforylace probíhala na správné cílové molekule a v pravý čas. Nakonec navrhneme a prozkoumáme možnosti jejich přesného terapeutického využití.

Abstrakt

„Alchymie vůní“ zkoumá, jak snaha extrahovat, koncentrovat, mísit a konzervovat esence rostlin ovlivnila přírodní filosofii, lékařství a kulturu antického světa. Zaměřuje se na setkávání antické řecké filosofie s technologiemi egyptského parfumářství v období od Alexandra Velikého po Kleopatru VII (4.–1. stol. př. n. l.). Metodou experimentální replikace řecko-egyptských receptů rekonstruuje postupy tohoto předchůdce moderní chemie a zkoumá, jak bylo těmto postupům rozuměno. K výstupům projektu patří slovník egyptského, řeckého a latinského parfumářství, dále manuál receptů a procedur a tři monografie o výrobě parfémů v kontextu dějin vědy a kultury. Pomocí mediálně přitažlivých výstupů projekt rovněž podpoří občanskou vědu a vzdělávání.

Cíl projektu

„1. Připravit slovník starověkého egyptsko-řecko-latinského parfumářství
2. Zreplikovat starověké řecko-egyptské metody výroby parfémů
3. Zkoumat roli parfumářství ve starověké egyptské a řecké vědě, lékařství a literární a hmotné kultuře
4. Podpořit občanskou vědu a vzdělávání zapojením veřejnosti“

Abstrakt

Hlavním cílem projektu je pochopení molekulárních mechanismů semaforin-plexinové signalizace. Semaforinové ligandy a jejich plexinové receptory jsou klasické naváděcí faktory, které sehrávají klíčovou roli v procesech, které vyžadují náhlé změny cytoskeletu. Navzdory významnému pokroku v poznání semaforinů, jsou molekulární mechanismy jejich signalizace zahaleny rouškou tajemství. Moje skupina bude hledat odpovědi na tři fundamentální otázky: (1) Jakým způsobem ovlivňují proteoglykany navádění axonů? (2) Jak reguluje koreceptor OTK semaforin-plexinovou signalizaci? (3) Jakým způsobem je signál z extracelulárního prostoru přenášen na intracelulární doménu plexinů? V projektu budeme využívat hybridní strategii kombinující proteinovou krystalografii s kryoelektronovou mikroskopií a tomografií. Tento přístup bude dále doplňován experimenty v neuronech a transgenních zvířatech.

Cíl projektu

„1. Objasnit molekulární mechanismy, kterými proteoglykany ovlivňují semaforinovou signalizaci
2. Vysvětlit jakým způsobem moduluje koreceptor OTK semaforin-plexinovou signalizaci
3. Prozkoumat molekulární mechanismy přenosu signálu z extracelulární na intracelulární domény plexinů“

Abstrakt

Nitrifikátoři a metanotrofové jsou specifické mikrobiální skupiny odpovědné za aerobní přeměnu reaktivního dusíku a oxidaci metanu. Oba procesy představují základní ekosystémové funkce spojené s cykly živin a globální změnou. Předpokládáme, že vzájemné interakce mezi těmito dvěma skupinami významně ovlivňují rychlosti těchto procesů. Vzájemné interakce nitrifikátorů a metanotrofů byly doposud velmi málo zkoumány. Hlavním cílem projektu bude odhalit příčinu a povahu těchto interakcí a kvantifikovat jejich ekologický dopad. V projektu bude využita kombinace multidisciplinárních technik, tj. next-gen sekvenování, inkubace se stabilními izotopy v kombinaci s metagenomickými a metatranscriptomickými přístupy, třídění jednotlivých buněk a metaproteomiky s uměle vytvořenými mikrobiálními konsorcii. Souhrnně tyto přístupy umožní získat hlubší pochopení vzájemných souvislostí mezi cykly uhlíku a dusíku, které nám umožní předvídat a zmírňovat změny klimatu a chránit ekosystémy Země.

Cíl projektu

Projekt bude studovat interakce mezi nitrifikátory a metanotrofy, kvantifikovat ekologické důsledky těchto interakcí a vyvine modely pro jejich předpovědi. Vyplní mezery ve znalostech o mikrobiální ekogenomice a fyziologii, zavede novou metodu izotopové sondy a bude izolovat nové mikroorganismy.

Abstrakt

Každý rok se ve vyspělých zemích vysoutěží skrze veřejné zakázky služby a zboží v hodnotě 12 % HDP, proto je efektivní fungování trhu veřejných zakázek důležitým tématem moderních ekonomik. Navrhovaný výzkumný projekt se bude věnovat třem aspektům efektivity veřejných zakázek, které dosud nebyly detailně akademicky studovány: (i) zakázky pouze s jedním soutěžícím; (ii) vliv cíleného informování firem o veřejných zakázkách (iii) vliv veřejného dohledu a online monitoringu ve veřejných zakázkách. V první a třetí oblasti půjde o empirický výzkum za použití vysoce kvalitních administrativních dat z České republiky a Ukrajiny. Druhá oblast bude studována za pomoci terénního experimentu. Výsledky projektu přispějí k pochopení rozsahu neefektivity na trzích veřejných zakázek a povedou k návrhům politik, které zvýší efektivitu těchto trhů, a tedy i veřejné správy.

Cíl projektu

Hlavním cílem navrhovaného projektu je kvantifikování rozsahu neefektivit na trhu veřejných zakázek způsobený třemi hlavními institucionálními faktory, které dosud nebyly detailně akademicky studovány, a návrh veřejných politik, které povedou k vyšší efektivitě a/nebo úsporám pro veřejný sektor.

Abstrakt

V tomto mezioborovém programu se snoubí kosmologie, astrofyzika a částicová fyzika za účelem vysvětlení temné energie ve vesmíru. Rozřešení temné energie vyžaduje rozšíření Obecné teorie relativity. Typicky modely s cílem tento fenomén vysvětlit zahrnují nová pole, která se projevují jako pátá síla. Snaha tyto efekty podchytit teoreticky a porozumět jejich dopadům na pozorování je v kosmologii cílem nejvyšší důležitosti. V první části projektu uvedu helioseismologii a ukážu, jak ji lze využít ke zkoumání páté síly. Formuluji teorii solárních oscilací v obecných modelech temné energie a skrze sofistikované simulace určím dodnes nejužší meze na velikost efektů páté síly. V druhé části se zaměřím na výzkum fundamentálních vlastností teorií temné energie. S pomocí soudobích metod teorie pole předložím první úplný popis jejich kvantové podstaty. S tímto budu moci provést robustní předpovědi pro současné a budoucí měření gravitačních vln.

Cíl projektu

„V rámci teorií temné energie:
1: Model solární evoluce v přítomnosti páté síly
2: Model solárního spektra vlastních frekvencí a úzké meze pro pátou sílu
3: Určení jejich kvantové perturbativní struktury a její fenomenologie
4: Možnosti jejich wilsonovského UV doplňku“

Abstrakt

Triatominae patří mezi významné krevsající vektory. Projekt se zaměřuje na strukturu a vývoj jejich mikrobiomů, včetně interakcí s přenášenými patogeny. V rámci předchozího výzkumu jsme popsali několik nových aspektů jejich symbiotických vztahů, které ukazují na jedinečný potenciál těchto vektorů poskytnout zcela nový vhled do principů hmyzí symbiózy. Dokázali jsme, že i) mikrobiomy podléhají ontogenetické změně diverzity, ii) dominantní taxony mikrobiomů se účastní vnitrobuněčné symbiózy a iii) mikrobiomy volně žijících triatom interagují s poměrně složitým pathobiomem. Předkládaný projekt na tyto aspekty přímo navazuje a věnuje se stabilitě mikrobiomu a mechanismu přenosu bakterií, funkčním analogiím mezi intracelulární symbiózou triatom a bakteriomy jiných krevsajících vektorů, pangenomům mikrobiálních komunit u volně žijících severoamerických druhů triatom a specifickým změnám mikrobiomu v interakci s komplexním pathobiomem, t.j. odlišnými DTUs Trypanosoma cruzi a dalšími eukaryotickými, bakteriálními a virovými patogeny.

Cíl projektu

Determinovat specifické změny mikrobiomu triatom v kontextu komplexního pathobiomu. Charakterizovat vnitrobuněčné symbiotické vztahy ve střevě R. prolixus a vysledovat funkční anologie s klasickými bakteriomy. Porozumět funkčním kapacitám kompletních mikrobiálních pangenomů u volně žijících Triatom.

Abstrakt

Vyvineme analytické nástroje pro výzkum pohybu živočichů a soft robotů. Zaměříme se na robotické hady inspirované žížalami, hady a hlemyždi, které tvoří novou generaci soft robotů s aplikacemi v medicíně. Místo studia specifických modelů navrhujeme vytvořit obecný abstraktní rámec, který zahrne různé vlastnosti takových lokomotorů. Budeme studovat jejich vlastnosti jako stabilizaci a optimalitu a navrhneme jk rigorózně odvodit nekteré jiné vlastnosti pomocí multiškálové konvergence. Hlavní matematickým problémem je poddajnost takových robotů, což znamená, že jejich tvar není dobře kontrolován, dále pak nehladké modely tření jako např. suché tření a nepřítomnost Dirichletovských hraničních podmínek. Náš přístup kombinuje metody nehladké analýzy, dynamických systémů, variačního počtu a optimálního řízení.

Cíl projektu

„1) Vývoj analytických nástrojů nehladké analýzy pro studium stabilizace a optimality soft lokomotorů
2) Rigorózní odvození vlastností lokomotorů pomocí multiškálových konvergenčních metod.“

Abstrakt

Otázka, zda je kvantová fyzika klíčová pro pochopní života, je královská disciplína biofyziky. Někteří renomovaní fyzici věří v kvantové efekty na tak makroskopických měřítcích, jako je celý lidský mozek, na druhou stranu jsou vedeny spory o kvantové povaze drobných intramolekulárních jevů v proteinech. Existují experimentální argumenty, že některé kvantové efekty, jako je delokalizace náboje nebo vzbuzeného stavu, jsou v proteinech skutečné zesíleny. Jde například o nečekaně dlouhé koherence pozorované ve světlo-sběrných komplexech rostlin pomocí 2D spektroskopie. Bohužel se ukázalo, že je velmi obtížné posoudit, zda pozorované oscilace jsou autenticky kvantový efekt. Zdá se, že na posouzení toho, zda máme či nemáme dočinění s kvantovou koherencí, nám schází správná Occamova břitva. Zde překládám, že využití fundamentální spojitosti mezi kvantovou dekoherencí a ztrátou provázanosti entanglovaných fotonů, muže poskytnou techniku na posouzení těchto otázek. Generace a analýza entanglovaných fotonů z OCP proteinu by měla osvětlit povahu kvantových jevů v biosystémech.

Cíl projektu

Spolehlivě determinovat dekoherenční časy kofaktorů biomolekulách pomocí generace entanglovaných fotonů a porovnat je s dekoherenčními časy volných kofaktorů. Tato informace by měla osvětlit některé kontroverzní hypotézy o kvantových vlastnostech biosystémů.

Abstrakt

Vztah mezi opravou DNA a transkripcí je komplexní a málo prostudován. Na jedné straně je transkripce jedním z nejčastějších zdrojů poškození DNA. Na straně druhé, v partikulárních situacích, využívá buňka transkripční mašinérii pro účinnou iniciaci DNA opravných mechanizmů. Jelikož in vivo metody studia jsou inherentně neschopny odhalit příčinnou souvislost těchto komplexních procesů, rozhodli jsme se studovat tyto procesy kombinací biochemických a strukturních přístupů. Cílem předkládaného projektu bude pomocí kryoelektronové mikroskopie určit 3D strukturu komplexů RNAPII s klíčovými faktory podílejícími se na komunikaci mezi transkripcí a opravou DNA (BRCA1, SENATAXIN) a jejich následná biochemická charakterizace. Kombinace těchto dvou přístupů poskytne komplexní a podrobný popis vzájemné komunikace mezi transkripcí a opravou DNA.

Cíl projektu

„Naším hlavním cílem je určení molekulárního mechanismu komunikace mezi transkripcí a opravou DNA. Konkrétně:
(i) vyřešíme 3D strukturu komplexu savčí RNAPII s klíčovými faktory opravy DNA;
(ii) biochemicky charakterizujeme zmíněné komplexy.“

Abstrakt

Stavíme na hypotéze, že nadnárodní korporace (MNCs) se vyhýbají placení daní ze svého zisku využíváním kombinace globalizace a suverenity zemí určovat si své daňové politiky. V návaznosti na tuto hypotézu navrhujeme nový teoretický rámec: nevyhnutelné trilema korporátního zdanění. Argumentujeme, že pouze dva ze tří cílů veřejných politik v tomto trilematu – globalizace, suverenita a příjem – mohou být naplněny zároveň. Tvrdíme, že v současnosti je jediným nenaplněným cílem příjem. Tuto hypotézu otestujeme odhadem toho, zda lze zevšeobecňovat existující omezené výzkumy o tom, jak se MNCs vyhýbají placení daní. Na rozdíl od dřívějšího výzkumu překonáme nedostatky dostupných dat. Navrhujeme novou empirickou metodologii a používáme dvě zásadní inovace k určení toho, kolik platí MNCs na korporátních daních, kde a proč. Zaprvé, využijeme data z tzv. podávání zpráv podle zemí (country-by-country reporting) pro velké MNCs. Zadruhé, zkombinujeme tato data s dalšími zdroji a využijeme jejich silné stránky k vytvoření dosud nejúplnějšího datového souboru o MNCs.

Cíl projektu

Naším cílem je určit kolik platí nadnárodní korporace na daních, kolik z toho je zaplaceno v daňových rájích a které faktory jsou pro to důležité. V konečném důsledku využijeme naše teoretické, metodologické a empirické inovace k transformaci chápání korporátního zdanění v globalizovaném světě.

Abstrakt

Projekt se zaměří na elementární otázku ekologie: Jsou niky tropických druhů užší než niky druhů ve vyšších zeměpisných šířkách? Přestože jde o fundamentální otázku nezbytnou pro porozumění organizaci globální biodiverzity, neznáme odpověď pro polinační interakce, tedy jedny z nejvýznamnějších interakcí v terestrických ekosystémech. Navrhujeme intenzivní mezikontinentální studii patrností latitudinální specializace pomocí standardizovaného sběru dat o polinačních interakcích na úrovni celých společenstev podél rozsáhlého gradientu zeměpisné šířky od tropických po subarktické biomy. Interakce budeme zaznamenávat pomocí kombinace unikátních videonahrávek návštěvníků květů a moderního NGS sekvenování pylu z opylovačů. Odhalené patrnosti rozebereme v kompletních společenstvech, i pro jednotlivé skupiny rostlin a opylovačů. To podpoříme analýzou rostlinných znaků spojených s reprodukcí. Neočekáváme jednoduchou odpověď, proto je takto komplexní přístup nezbytný. Očekávané rozdíly mezi skupinami rostlin a opylovačů budou použity pro makroekologické analýzy globálních patrností biodiverzity.

Cíl projektu

„1/ Získáme podrobná data o polinačních interakcích na 7 lokalitách na latitudinálním gradientu.
2/ Zkombinujeme ‚tradiční‘ observační a experimentální metody s moderním ‚NGS metabarcodingem‘.
3/ Odhalíme latitudinální patrnosti specializace společenstev, i jednotlivých skupin rostlin a opylovačů.“

Abstrakt

Pro energie nad 1 PeV lze určovat vlastnosti kosmického záření pouze nepřímo skrze detekci rozsáhlých atmosférických spršek (EAS). Interpretace pozorovaných vlastností EAS o energiích 10 EeV je založena na extrapolacích urychlovačových dat, která jsou až o jeden řád v těžišťové energii nižší a bez důkladného popisu dopředné fyziky srážek, která je právě nejvíce relevantní pro vývoj EAS. Tyto extrapolace vedou k neznámým systematickým nejistotám v předpovědích modelů hadronických interakcí a nesrovnalostem v popisu naměřených EAS dat. V projektu se zaměřujeme na zlepšení současné situace pomocí detailní studie provázanosti vlastností EAS (podélný a příčný profil mionové a elektromagnetické komponenty) a vlastností současných modelů hadronických interakcí pomocí volně přístupných dat několika experimentů. Samotná analýza bude založena na použití několika simulačních programů a zahrne bezprecedentně široký sken parametrů hadronických interakcí (účinný průřez, multiplicita, elasticita, nábojový poměr pionů) omezující jednotlivé modely hadronických interakcí a případnou exotickou fyziku.

Cíl projektu

Snížení nejistot předpovědí současných simulačních programů spršek kosmického záření a vylepšení popisu vlastností spršek pomocí analýzy volně přístupných dat několika experimentů. Omezení parametrů modelů hadronických interakcí, které nyní způsobují nesrovnalosti v interpretaci naměřených dat.

Abstrakt

Cílem projektu je vybudovat nové propojení mezi multiplikativní a aditivní strukturou daného číselného tělesa. Toto bude mít zásadními důsledky mj. pro 1. univerzální kvadratické formy nad (totálně reálnými) číselnými tělesy, k odhadu jejich hodnosti a důkazu vět 290; a 2. třídová čísla číselných těles, k určení asymptotiky jejich růstu v široké třídě rodin a k objevu nových technik k problému třídového čísla jedna. Míříme k dokázání následující klíčové hypotézy: Pro dané číselné těleso K, čím větší je třídové číslo K, tím méně je v K nerozložitelných celistvých prvků a tím menší jsou hodnosti univerzálních kvadratických forem nad K. Metodologie je založená na kombinaci geometrických (kvadratické mříže), analytických (modulární formy, L-funkce) a aritmetických (nerozložitelné prvky, zobecněné řetězové zlomky) technik. Navzdory slibným předběžným výsledkům nad reálnými kvadratickými tělesy bude další pokrok vyžadovat velké úsilí k dosažení potřebných průlomů, počínaje případem kubických těles.

Cíl projektu

„Hlavními cíli jsou zejména:
1. popsat nerozložitelné prvky pomocí zobecněných řetězových zlomků;
2. charakterizovat odpovídající rodiny číselných těles;
3. využít výsledky pro univerzální kvadratické formy;
4. zjemnit teorii infrastruktury v číselných tělesech k novému propojení s třídovými čísly.“

Abstrakt

Bioaktivní specializované metabolity z rostlin představují důležitý zdroj chemických struktur pro vývoj nových léčiv, ale pro plné využití tohoto přírodního zdroje nutně potřebujeme vyvinout nové technologické platformy. V tomto projektu rozšíříme populární metabolomickou platformu MZmine o nové moduly pro iontovou mobilitní spektrometrii a molekulární sítě, dvě nejmodernější techniky užívané pro efektivní izolaci a identifikaci různorodých přírodních látek. Dále vyvineme a ohodnotíme novou bioinformatickou metodu založenou na genetických sítích pro asociaci rostlinných metabolitů s jejich biosyntetickými enzymy. Pro demonstraci těchto technologických pokroků budeme mapovat chemodiverzitu čeledě pepřovníkovitých rostlin, která je známá jako mimořádně bohatý a nevyužitý rezervoár bioaktivních specializovaných metabolitů.

Cíl projektu

„1. Rozšíření platformy MZmine o moduly pro iontovou mobilitní spektrometrii a molekulární sítě.
2. Vývoj metody genetických sítí pro asociaci rostlinných metabolitů s jejich biosyntetickými enzymy.
3. Mapování chemodiverzity a specializovaných biosyntetických drah v pepřovníkovitých rostlinách.“