Grantová agentura předala ceny za nejlepší výzkum. Odnesli si je tři vědkyně a dva vědci

Cena předsedkyně Grantové agentury ČR již zná své vítěze – pět řešitelů nejlepších projektů základního výzkumu. 

Ceny GAČR 2017
Zdroj: Kateřina Poláková

Letošními laureáty jsou tři vědkyně a dva vědci: archeoložka Gabriela Blažková z Archeologického ústavu AV ČR byla oceněna za dvoudílnou monografii věnující se hmotným nálezům z renesančních odpadních jímek z Pražského hradu, hydrobiolog profesor Jiří Kopáček z Biologického centra AV ČR, jehož výzkum prokázal, že přirozený proces regenerace lesů po kůrovcové kalamitě na Šumavě je tím nejlepším řešením, a biochemička Michaela Rumlová z VŠCHT, která svou prací přinesla novou naději HIV pozitivním pacientům.

Dalšími laureáty jsou doktorka Ivana Orlitová z Astronomického ústavu AV ČR, jejíž projekt umožnil lepší porozumění mechanismu vzniku a vývoje vesmíru a měl velký ohlas u nás i v zahraničí, a odborník v oblasti počítačových systémů, profesor Lukáš Sekanina z Fakulty informačních technologií VUT v Brně, který se svým týmem vyvinul nové metody umožňující optimalizaci číslicových obvodů.

„Úroveň projektů, jejichž výsledky byly hodnoceny jako vynikající, je čím dál tím vyšší, což nás nesmírně těší, ale zároveň nám to ztěžuje výběr těch nejlepších mezi nejlepšími. Proto jsme také letos ocenili celkem pět projektů,“ říká Alice Valkárová, předsedkyně Grantové agentury ČR. „Velmi nás potěšilo, že mezi oceněnými mohou být v tomto roce tři ženy, z nichž dvě jsou na samém počátku své kariéry. To pro českou vědu bezpochyby znamená dobrý příslib do budoucna,“ dodává.

Ceny předsedy Grantové agentury ČR se udělují jednou ročně za mimořádné výsledky při řešení grantových projektů v oblasti základního výzkumu podporovaných Grantovou agenturou ČR. Jejich předání je spojeno s finanční odměnou pro řešitele projektů a jejich spolupracovníky. Každým rokem může být oceněno čtyři až pět řešitelů, jejichž projekty ukončené v předchozím roce byly odbornými poradními orgány agentury vyhodnoceny jako vynikající a na ocenění doporučeny. O udělení cen nakonec rozhodne pětičlenné předsednictvo agentury. 

Medailonky vítězů

Lukáš Sekanina propojil umělou a výpočetní inteligenci

Profesor Lukáš Sekanina, odborník v oblasti počítačových systémů, který působí na Fakultě informačních technologií VUT v Brně, společně se svým týmem vyvinul nové metody umožňující optimalizaci číslicových obvodů. Za svůj projekt získal Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky.

Cílem oceněného projektu bylo vytvořit na bázi evolučního návrhu nové metody optimalizace pro obvody, které jsou důležité v počítačových architekturách. Vědci se přitom nechali inspirovat principy biologické evoluce, např. mutací a křížením, těžili však i z poznatků teoretické informatiky a z technik formální verifikace systémů. Projekt tak přispěl k vzájemné spolupráci mezi odborníky z oblasti umělé a výpočetní inteligence a návrháři počítačových obvodů.

Metody nově vyvinuté vědeckým týmem profesora Sekaniny na základě propojení formálních metod a pokročilého vícekriteriálního genetického programování představují v současné době nejmodernější přístup z celosvětového hlediska. Výsledky výzkumu přispějí k významnému snížení příkonu elektroniky a umožní realizaci výpočetně náročných úloh v nízkopříkonových zařízeních, což lze prakticky využít např. v personální elektronice (v mobilních telefonech).

Účinnost navržených metod byla prokázána v řadě případových studií, výpočetně nejnáročnější úlohy byly řešeny v rámci Centra excelence IT4Innovations na ostravském superpočítači, do některých studií byli zapojeni i zahraniční partneři z americké Purdue University, Universidad Carlos III de Madrid a University of Oslo.

Výzkum Lukáše Sekaniny ukázal, že je možné evolučně navrhovat složité elektronické obvody. „Náš budoucí výzkum bude směřovat k využití navržených metod pro realizaci umělé inteligence přímo na čipu,“ uvádí Sekanina. Další výzvou pak bude docílit tzv. funkční aproximace těchto obvodů, která je učiní energeticky ještě úspornějšími, což by umožnilo jejich využití v systémech pokročilé umělé inteligence zabudovaných např. přímo v inteligentních brýlích.

Výsledky oceněného projektu vyvolaly velký ohlas i v zahraničí – byly publikovány a citovány na celosvětové úrovni, a to jak v periodikách zabývajících se umělou a výpočetní inteligencí (např. v prestižním časopise IEEE Transactions on Evolutionary Computation), tak i v komunitě návrhářů obvodů. Příspěvky byly dvakrát honorovány cenou za nejlepší konferenční článek, získaly stříbrnou a bronzovou medaili v mezinárodní soutěži Humies (Human-competitive awards in genetic and evolutionary computing competition) na GECCO konferencích, a dočkaly se mnoha prezentací na mezinárodních konferencích.

Michaela Rumlová hledá nová antiretrovirotika 

Projekt cílený na charakterizaci interakcí důležitých pro tvorbu nezralých retrovirových částic a vývoj metod pro testování inhibitorů skládání HIV otevírá nové cesty pro přípravu účinných antiretrovirotik. Biochemička Michaela Rumlová za něj obdržela Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky.

Doktorka Michaela Rumlová, která v současné době působí na Vysoké škole chemicko-technologické, se tvorbou retrovirových částic HIV zabývala už v Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd. „Studujeme vzájemné interakce, které jsou důležité pro tvorbu nezralé a posléze i zralé retrovirové částice. Naším hlavním cílem je nalezení sloučeniny, která by zabraňovala tvorbě těchto částic a v budoucnu by mohla sloužit jako lék pro pacienty, kteří jsou infikovaní virem HIV,“ vysvětluje Rumlová.

K léčbě pacientů nakažených virem HIV se nyní používá kombinovaná terapie, jež spočívá v současném podávání několika specifických látek, tzv. inhibitorů, což jsou sloučeniny blokující klíčové kroky v životním cyklu tohoto viru. Bohužel často dochází k tomu, že se virus časem stane vůči podávaným lékům rezistentním a je třeba jejich kombinaci modifikovat. Vědci proto hledají stále nové a nové inhibitory.

Ve spolupráci s vědci z Evropské laboratoře molekulární biologie v Heidelbergu se podařilo vyřešit detailní strukturu retrovirových částic HIV i modelového opičího viru. Byly zjištěny a přesně popsány interakce, které jsou zásadní pro tvorbu HIV částice. To vědcům umožní pracovat přímo na vytvoření látek, které zabrání skládání retrovirové částice, díky čemuž virus nebude moci opustit buňku a dojde k zastavení infekce.

„Následující tři roky se budeme věnovat procesu rozložení virového komplexu a testování sloučenin, které by tomu mohly napomoci,“ popisuje své plány do budoucna oceněná vědkyně. Za účelem testování potencionálních inhibitorů skládání retrovirových částic HIV-1 vědci v rámci řešení projektu vyvinuli efektivní velkokapacitní screeningovou metodu, která byla patentována.

Výsledky výzkumu, které zásadním způsobem přispěly k pochopení strukturní biogeneze retrovirových částic, byly zveřejněny ve formě spoluautorských publikací v časopise Nature, publikovány byly i v dalších prestižních zahraničních časopisech. Největším přínosem projektu je však možnost praktického využití nově získaných poznatků pro vývoj léků, které by mohly být úspěšně využity v terapii pacientů nakažených virem HIV.

Ivana Orlitová sleduje galaxie

Doktorka Ivana Orlitová se v Astronomickém ústavu AV ČR zabývá pozorováním galaxií a aktivních galaktických jader v optickém a ultrafialovém oboru s využitím pozemských i vesmírných dalekohledů. Ve spolupráci s mezinárodním týmem se jí podařilo prokázat únik ionizujícího záření z galaxií a přispět tak k objasnění zásadní kosmologické otázky ohledně zdrojů, které ionizovaly vesmír v jeho počátcích. Za svůj projekt byla oceněna Cenou předsedkyně Grantové agentury České republiky.

Studium raného vesmíru patří k jednomu z nejvíce řešených témat astronomie. Vědci se snaží porozumět formování prvních kosmických struktur a vzniku prvních hvězd. V dávné minulosti vesmíru, krátce po velkém třesku, sehrála důležitou roli tzv. reionizace, kdy se po zformování prvních galaxií proměnil okolní atomární plyn v plyn ionizovaný, přičemž v tomto stavu zůstal ve velké míře dodnes. Předpokládá se, že tato událost zásadně ovlivnila vznik a vývoj galaxií. Není však zřejmé, jaké typy objektů byly skutečně zdroji zmíněné reionizace.

Autoři oceněné práce se zaměřili zejména na hypotézu, že ionizaci vyvolaly nejtěžší hvězdy v galaxiích. Zkoumali, za jakých podmínek dokáže jejich ionizující UV záření proniknout z galaxie ven do okolního prostoru. Zároveň studovali vlastnosti záření v čáře Lyman-alfa, tedy ultrafialové spektrální čáře vodíku, která vzniká přeskokem elektronu z druhé energetické hladiny na první. „Lyman-alfa je v principu nejsilnější čarou vodíku a zároveň je vodík nejhojnějším prvkem ve vesmíru. Z tohoto důvodu je Lyman-alfa nejvhodnější spektrální oblastí pro pozorování galaxií ve vzdáleném vesmíru, kdy pozorujeme objekty mladší než 3 miliardy let,“ vysvětluje Orlitová.

Mladá vědkyně získala možnost využít pro svá pozorování Hubbleův kosmický dalekohled, který je umístěn na oběžné dráze Země. Přidělování pozorovacího času na Hubbleově teleskopu probíhá každoročně formou soutěže, v rámci níž mezinárodní porota složená z významných vědců vybere ze všech přihlášených projektů 10–20 % těch nejzajímavějších, jejímž řešitelům využití teleskopu umožní.

Z milionů galaxií si vědci vytipovali pět kompaktních trpasličích galaxií zvaných „zelené hrášky“, které sice pozorujeme v nedávném vesmíru, ale podobně jako v galaxiích z raného vesmíru se v nich velmi intenzivně tvoří hvězdy. Pozorování v rámci projektu prokázalo únik ionizujícího záření ve všech pěti sledovaných galaxiích, což je dosud nejvýznamnější potvrzení tohoto jevu. „Náš objev je velkým krokem k porozumění nejen galaxiím v blízkém vesmíru, ale i galaxiím, které vznikaly v době reionizace a nejspíš jsou za reionizaci zodpovědné,“ uvádí Orlitová.

Zjištěné závěry ohledně reionizace byly více než padesátkrát citovány. Související výsledky byly opublikovány v celkem 9 impaktovaných článcích, jeden z nich byl zveřejněn i v prestižním časopise Nature, což je v případě postdoktorského projektu jedinečný úspěch. Ivana Orlitová v rámci řešení svého projektu spolupracovala s prestižním mezinárodním týmem a na zjištěné závěry plánuje navázat dalším výzkumem, jenž se bude zabývat zkoumáním vlastností galaxií, které vedou k úniku ionizujícího záření.

Gabriela Blažková studuje běžný život na Pražském hradě

Řešitelka projektu, archeoložka Gabriela Blažková z Archeologického ústavu AV ČR, se specializuje na postmedievální archeologii. Hlavním výstupem projektu je dvoudílná monografie „Nálezy hmotné kultury z renesančních odpadních jímek z Pražského hradu“, jejíž první díl tvoří precizně dokumentovaný katalog nálezů keramiky a skleněných nádob, druhý díl pak srovnává popisované předměty se středoevropskou produkcí keramiky a skla a propojuje je s každodenním životem obyvatel Pražského hradu. Tento mimořádný vědecký počin byl honorován Cenou předsedkyně Grantové agentury České republiky.

Projekt Gabriely Blažkové spočíval v analýze hmotné kultury z oblasti Pražského hradu s ohledem na život běžných obyvatel na Hradě za vlády prvních Habsburků. „V rámci projektu byly zpracovány výzkumy z 20. a 30. let minulého století prováděné tehdejšími archeology,“ uvádí řešitelka. V renesančních odpadních jímkách Pražského hradu bylo objeveno více než 680 kusů keramických nádob, 250 skleněných předmětů, dále pak velké množství fragmentů keramiky a skla, ale i zbytky železa a kostí. „V té době archeologové tyto předměty běžně nesbírali, tím vzrůstá význam popsaného souboru, který prozíravostí našich kolegů zůstal zachován a neskončil na smetišti dějin,“ vysvětluje Gabriela Blažková.

V průběhu výzkumu se podařilo spojit některé odpadní jímky s konkrétními obyvateli Pražského hradu a jejich sociálním prostředím a dát tak nahlédnout do vybavení domácností obslužného personálu císařského dvora v dobách, kdy byla Praha politickým centrem římsko-německé říše.

Důležitou součástí projektu byla spolupráce s Vysokou školou chemicko-technologickou, v jejíchž laboratořích probíhala chemická analýza glazur nalezené keramiky a vzorků skla. Desítky měření a chemických analýz vzorků raně novověkého skla byly provedeny v Geologickém ústavu AV ČR. Zapojení disciplín z oblasti přírodních věd umožnilo získat cenné informace o technologii výroby nalezených předmětů a případně i o surovinách, které byly při jejich výrobě použity.

Oba svazky monografie jsou koncipovány dvojjazyčně (česko-anglicky), čímž zpřístupňují důležitý materiál a výsledky jeho rozboru zahraniční vědecké obci. Publikace je vhodně doplněna velmi zdařilou kresebnou a fotografickou dokumentací, která z díla o Pražském hradu činí knihu atraktivní i pro širší veřejnost. Autorka se rovněž spolupodílela na šesti dalších časopiseckých publikacích, resp. na kapitolách v kolektivních monografiích.

Gabriela Blažková by chtěla ve svém výzkumu raně novověké archeologie pokračovat i do budoucna, jejím cílem je rozvíjet mezinárodní spolupráci a přispět tak k zařazení české raně novověké archeologie do evropského kontextu.

Jiří Kopáček zkoumá, jak se regeneruje příroda

Výzkum předního českého hydrobiologa byl zaměřen na dopad kůrovcové kalamity v roce 2004 na lesní, půdní i vodní ekosystémy na Šumavě. Ukázalo se, že navzdory mnoha katastrofickým předpovědím se celý přírodní systém i bez zásahu člověka velmi rychle zotavuje. Za svůj projekt Jiří Kopáček obdržel Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky.

Profesor Jiří Kopáček, působící v Biologickém centru Akademie věd ČR v Českých Budějovicích, je jedním z nejvýznamnějších českých hydrobiologů. Jeho vědeckou kariéru provází bohatá publikační činnost a výjimečně vysoká citační odezva, v roce 2016 ho předseda AV ČR profesor Jiří Drahoš vyznamenal medailí Gregora Johanna Mendela za zásluhy v biologických vědách.

V rámci oceněného projektu byl po dobu pěti let zkoumán vliv přirozeného rozpadu horských smrkových porostů po kůrovcovém žíru na mikroklima, chemismus a biodiverzitu půdních a vodních ekosystémů. Na jeho řešení se podíleli výzkumníci ze tří institucí (Biologického centra AV ČR, Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a České zemědělské univerzity v Praze). Vědeckému týmu se podařilo zformulovat nový koncepční biogeochemický model, který propojuje cykly uhlíku, dusíku a síry v půdách a umožňuje přesnější předpovědi ztrát živin z lesních ekosystémů v závislosti na globálním vývoji znečišťování atmosféry a klimatických změn.

Studie navázala na předchozí vědecké projekty, které monitorovaly situaci v tzv. bezzásahové oblasti na Šumavě po dobu více než 20 let. Vědce zajímalo především, jak odumření stromového patra po napadení kůrovcem ovlivní kyselost, chemické složení a oživení vody Plešného jezera, které bylo v minulém století vážně postiženo kyselými dešti. Výzkum přinesl zajímavé závěry: po krátkodobém zhoršení chemismu jezera se situace začala rychle zlepšovat. „Kyselost vody se výrazně snížila a její pH rychle vzrostlo k hodnotě 6, která byla naposledy v Plešném jezeře kolem druhé světové války,“ uvádí Kopáček. Dále bylo zjištěno, že stromové patro téměř kompletně zničené kůrovcem se přirozeně obnovuje dostatečně a dochází k rychlému a žádanému zmlazování lesního porostu.

Z výsledků výzkumu je zřejmé, že bezzásahovost a přirozená cesta regenerace lesního porostu by měla být do budoucna pokládána za jeden z nejefektivnějších způsobů opětovného zalesňování kůrovcem postižených chráněných horských oblastí. Zároveň je nejšetrnější z hlediska ochrany množství a kvality vod. Získané poznatky umožní přírodovědcům vnést vědecké argumenty do vášnivých sporů mezi zastánci a odpůrci zásahů proti šíření škůdců v chráněných územích. O velkém ohlasu výstupů oceněného výzkumu ve vědecké komunitě svědčí skutečnost, že již byly více než 100krát citovány a publikovány v 35 recenzovaných časopisech, z nichž bylo 25 impaktovaných.