„Fuzzy ústav“ v otázkách a odpovědích

Autor: , 23. 10. 2014

Jaký je celý název „Fuzzy ústavu“?
Ústav pro výzkum a aplikace fuzzy modelování (ÚVAFM), ale pokud bychom vzali v potaz nejen statut OU, ale i strukturu projektu IT4Innovations, pak by byl název ještě delší, konkrétně Ústav pro výzkum a aplikace fuzzy modelování, Národní superpočítačové centrum IT4Innovations, divize Ostravské univerzity. Říkat „Fuzzy ústav“ se mezi lidmi vžilo, protože oficiální název je dlouhý a těžko zapamatovatelný. Oficiálně by však „Fuzzy ústav“ znělo divně – náš ústav ke svému výzkumu používá přesnou matematiku.

Jaké jsou hlavní činnosti ústavu?
Je to teoretický i aplikovaný výzkum metod a algoritmů v oblasti tzv. fuzzy modelování. Jedná se o vědní obor na rozhraní matematiky a informatiky, jehož cílem je vytvářet modely, které umožňují využít informaci zadanou nepřesně, a to např. jen pomocí slov typu „malý, velmi velký, extrémně slabý, zhruba střední“, apod. Matematický pojem, který stojí za tím, je tzv. fuzzy množina. Na rozdíl od klasické množiny, do níž prvek buď patří nebo nepatří, do fuzzy množiny může prvek patřit jen částečně (v nějakém stupni). Díky tomu dokáží fuzzy modely zachytit i nejednoznačné jevy, které nás dnes a denně obklopují.

Stačí se rozhlédnout. Už jste se někdy setkali se situací, aby se všichni shodli na tom, zda např. nějaká penalta ve fotbale byla nebo nebyla oprávněná? Nebo zda jsou nebo nejsou daně vysoké? Tyto pojmy nejsou jednoznačně vymezeny a většina penalt je penaltami jen v nějakém stupni. Chudák rozhodčí, ten nemůže písknout půl penalty a postavit střelce o několik metrů dál nebo mu jedno oko přelepit páskou. Fuzzy modelování se snaží s takovými situacemi vyrovnat. Pomocí teorie fuzzy množin lze například modelovat ekonomické zákonitosti a na základě různých často nepřesně specifikovaných aspektů (např. „daně jsou velmi vysoké“) lze pomocí fuzzy logiky usuzovat, co který zásah do ekonomiky bude znamenat. Model bude navíc robustní, což znamená, že nebude citlivý na změny a nepřesné vstupní hodnoty.

Dá se teorie fuzzy modelování aplikovat?
Aplikací je celá řada v nejrůznějších oblastech od elektroniky přes automobilový průmysl až po velké výrobní procesy. Např. automatická převodovka ve vozech Volkswagen (tj. i ve škodovce) umí reagovat na styl jízdy. Další aplikace jsou v automatických pračkách, myčkách nádobí a v jiných zařízeních. Metody fuzzy modelování se zkrátka už staly součástí technologií, které jsou firmami běžně nabízeny.

Pokud jde o náš ústav, zabýváme se především teoretickým výzkumem, ale aplikacím se nevyhýbáme. Kromě velmi teoretických matematických teorií z oblasti algebry nebo tzv. vícehodnotových logik vyššího řádu se zabýváme např. analýzou dat, analýzou a predikcí časových řad, zpracováním digitálních obrazů nebo automatickým řízením (regulací). Např. hliníkové tavicí pece v kovohutích v Břidličné již dlouhé roky řídí metody a algoritmy vyvinuté prof. Vilémem Novákem. Největší česká bižuterní firma zase postupně aplikuje naše algoritmy na automatickou detekci vadných bižuterních kamenů v reálném čase během výrobního procesu. Na tomto řešení se podílela prof. Irina Perfiljeva, Dr. Marek Vajgl a Mgr. Petr Hurtík. Poslední jmenovaný stojí také za novým řešením detekce výjezdu vozidla z jízdního pruhu. Tuto aplikaci každý zná z nabídky automobilek, nicméně vždy se jedná o velmi drahé softwarové i hardwarové řešení. Naše řešení používá pouhý smartphone umístěný na čelním skle, což zatím nikdo nenabídl. Náš záběr je tedy velmi široký – od teorie k jejím aplikacím. Zdůrazněme, že všechny naše aplikace využívají námi vyvinutou teorii.

Kdy ústav vznikl?
V září 1996 na základě projektu MŠMT „Podpora výzkumu na vysokých školách“.

Kdo u jeho zrodu stál?
Tehdejší rektor, prof. RNDr. Jiří Močkoř, DrSc., a s ním pochopitelně i ředitel prof. Ing. Vilém Novák, DrSc. Rektor tehdy prof. Nováka přesvědčil, aby opustil Ústav geoniky AV ČR v Ostravě a pokusil se jít do rizika vybudování samostatného VŠ ústavu na OU. Na svém počátku měl ústav šest členů.

Je pravdou, že ÚVAFM vznikl oddělením od Přírodovědecké fakulty?
Nikoliv, od samotného počátku byl ÚVAFM samostatným vysokoškolským ústavem a byli do něj přijati noví lidé.

Jaký má tedy ÚVAFM vztah k Přírodovědecké fakultě?
Velmi úzký, ale pouze partnerský. Mezi oběma pracovišti neexistuje přímá závislost. Ten vztah je oborový i personální. Členové ústavu se často podílí na výuce na KMA i KIP, vydávají studijní opory, garantují studijní obory, pomáhají personálně a výsledkově zajistit akreditaci, vč. jediného doktorského studijního programu na KMA, jsou členy oborové rady, jsou školiteli doktorandů. Naopak někteří zaměstnanci PřF jsou externisty na ÚVAFM a podílejí se na jeho výzkumných úkolech financovaných z velkých projektů.

Co tato spolupráce ÚVAFM přináší?
Díky Přírodovědecké fakultě se na ÚVAFM školí doktorandi, kteří jsou formálně studenty fakulty. Je to stav obdobný jako na Akademii věd ČR, která školí doktorandy pražských univerzit. Z těchto studentů se nejednou rekrutoval platný člen ÚVAFM a někteří zde působí dodnes.

Co tato spolupráce přináší Přírodovědecké fakultě?
Jednak personální potenciál (výuka, akreditace) mnoha zaměstnanců ÚVAFM, což by si v daném objemu katedry mohly z vlastních zdrojů těžko dovolit. Dále zajištění výchovy doktorandů v oboru fuzzy modelování od A do Z. Dále možnost uplatnění zaměstnanců PřF ve vědeckém výzkumu na velkých projektech. Dalším přínosem je větší objem peněz na studentské granty v rámci SGS. Tyto peníze MŠMT posílá podle počtů studentů a dalších parametrů včetně publikačních výsledků. Ústav sice není příliš početný, ale zajišťuje každoročně 20–25% tzv. publikačních bodů univerzity. To zvedá objem financí na SGS pro celou OU a potažmo pro PřF, které se logicky body Ústavu pro tento účel přičítají. Na své granty je tedy mohou používat studenti oborů, v kterých tyto publikační body vznikly. A samozřejmě i studenti školení na ÚVAFM.

Co ÚVAFM přináší celé univerzitě?
V prvé řadě vědeckou výkonnost, která představuje významnou složku vědecké výkonnosti celé univerzity. Dále se ÚVAFM pochopitelně stejně jako fakulty podílí na platbách tzv. Priorit I, tedy na celouniverzitních nákladech. Pomáhá tedy financovat rektorát, CIT, Univerzitní knihovnu nebo provoz budov a jejich odpisy.

Lze to nějak kvantifikovat finančně?
Ročně se nyní tato částka za Prirority I a odpisy pohybuje nad 3 miliony korun. Ústav přitom nemá žádné studenty, se kterými je velká část těchto nákladů spojena. Šetří tak tyto náklady všem fakultám.

Jak je vlastně ÚVAFM financován?
Financování pochází z více zdrojů. Od samého začátku bylo financování poskládáno z jednoho velkého a několika menších projektů. Velkým mezníkem bylo získání výzkumného záměru v r. 2005, což je formálně sice institucionální financování výzkumu, ale fakticky se jednalo o obrovský projekt. Stejně velkým mezníkem poté bylo, když byl v roce 2011 ve spolupráci s VŠB-TUO, VUT Brno, SLU Opava a Ústavem geoniky AV ČR získán projekt OP VaVpI IT4Innovations, známý jako ostravský superpočítač. Institucionální financování se již nerozděluje formou výzkumných záměrů, ale podle již zmiňovaných publikačních bodů. Toto financování také tvoří zásadní příjem ústavu. Dále jsou zde různé menší projekty a také příjmy ze smluvního výzkumu od soukromých firem. Díky tomuto vícezdrojovému financování je ústav plně soběstačný a nevyžaduje, aby se na něj skládaly ostatní fakulty.

Kde se mohu o výsledcích ÚVAFM dozvědět více?
Základním zdrojem jsou webové stránky na adrese http://irafm.osu.cz . Dále během semestrů již roky organizujeme pravidelné čtvrteční semináře, poslední dobou tradičně od 9.30 hodin. Semináře jsou veřejné, přijít může kdokoliv.

Existuje někde aktuální program seminářů?
Samozřejmě. Na výše uvedených stránkách Fuzzy ústavu a také na facebookové stránce www.facebook.com/fuzzyOstrava. Tam lze najít i další aktuální informace o dění na našem ústavu.

Je možné se nějakým způsobem zapojit do spolupráce s ústavem?
Kdokoliv se na nás může obrátit, na webové stránce jsou veškeré kontakty. Další možností je přijít na už zmíněný pravidelný čtvrteční seminář.

Prof. Ing. Vilém Novák, DrSc., a Doc. RNDr. Martin Štěpnička, PhD.