Schválené projekty 2019

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2019

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 404 010 Kč

Z toho 0,18 % - 99 192 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 433 100
EKF  3 711 635
FAST  2 600 000
FS   8 127 164
FEI 15 797 594
HGF   5 859 651
FMT  7 597 824
VC 10 177 850
CELKEM 55 304 818

KódSP2019/125
Název projektuAplikace kvantifikačních a kvalifikačních nástrojů dynamických systémů
ŘešitelHalfar Radek Ing.
Školitel projektudoc. RNDr. Marek Lampart, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2019 - 31.12.2019
Předmět výzkumuSpecifikace výstupů výzkumu (cíl projektu):

Cíle projektu a očekávané výstupy

Cílem projektu je, na základě „state-of-the-art“, studium dynamických vlastností systémů motivovaných reálnými aplikacemi; např. Bělousovova-Žabotinského chemické reakce, Fenton-Karma modelu buňky lidského srdce či aplikacemi na reálná data superpočítače Salomon. K tomuto účelu budou použity některé nástroje teorie dynamických systémů, jako jsou: rekurenční matice, aproximační entropie a 0-1 test chaosu. Důraz bude kladen na správnou identifikaci problému a dosažení nových výsledků inovovanými postupy. Výsledky výzkumu budou prezentovány prostřednictvím příspěvků na mezinárodních konferencích s indexovanými výstupy v databázích Web of Science a Scopus. Cílem jsou publikace dvou až tří Jimp článků, a podpora aktivní účasti na čtyřech až pěti mezinárodních konferencích.

Impakt navrhovaného projektu

Hlavní cíle projektu spadají do oblasti výzkumu týmu doc. M. Lamparta lokalizovaného v ADAS labu IT4Innovations. Tento tým se zabývá perspektivním tématem vytěžování a analýzou časových řad a modelů, převážně kvantifikací a kvalifikací dynamických vlastností. Mezi významné práce, na které se bude volně navazovat, patří jak právě vyšlé články [1,2,3] tak mnohé z předešlých let, např. [4,5].

Tyto a další články představují kvalitní základ pro další výzkum a lze na ně dále navázat. Vypracování tohoto projektu bude vyžadovat znalosti v oblasti, aplikované statistiky, modelování dynamických systémů a paralelizace algoritmů. Mezi významnou aplikační oblast patří vytěžování dynamických vlastností experimentálních časových řad, test chaosu 0-1 byl poprvé zkoumán na experimentálních datech autory [8]. V práci [9] byly výše uvedené metody úspěšně aplikovány na reálná data rychlosti pohybu osobních vozů na dálniční síti Velké Británie.

V rámci projektu se taky bude tým zabývat zkoumáním využití daných algoritmů v aplikacích.
Postup řešení

Téma navrhovaného projektu se dá rozdělit do čtyř tematických okruhů se společným jmenovatelem. Společný „light motiv“ je analýza dynamických vlastností chování daných modelů, resp. časových řad jimi generovanými. Případná kvantifikace či kvalifikace pohybů jednotlivých jevů.
První téma navazuje na tradiční výzkumný záměr doc. Lamparta ve spolupráci s prof. Zapomělem – dynamika mechanických soustav, ve které se budou věnovat např. základnímu výzkumu pohybu poskakující kuličky s náhodným faktorem, viz [5].

Druhé téma bude řešeno navrhovatelem, ve kterém bude pokračovat ve studiu biomedicínských soustav (např. Fenton-Karma model buňky lidského srdce) a jejich dynamiky v závislosti na řídících parametrech.

Třetí téma, nově studované spadá do oblasti základního výzkumu a modelování chemických reakcí (např. Bělousovova-Žabotinského chemické reakce), téma bude řešeno Bc. J. Nagyovou ve spolupráci s doc. Lampartem; odbornou supervizi přislíbil dr. B. Jansík, viz [6,7].

Poslední, čtvrté, téma bude řešeno Ing. J. Tomčalou, který bude pokračovat ve výzkumu oblasti prediktibility časových řad SCP Salomonu. Např. bude podrobně porovnávat úspěšnost jednotlivých metod v predikci vývoje různých časových řad. Zapojí kromě nelineárních algoritmů a statistických metod taky různé metody machine learning jako k-nearest neighbors, různé typy regressions, neural networks, support vector machine, decision trees (random forest, gradient boosting machine) aj. Dosažené výsledky mohou být, mimo jiné, implementovány v R i v Pythonu, s podporou mnohých vhodných nástrojů, viz [3].

Odůvodnění nákladů na stipendia

V návrhu projektu jsou plánována stipendia pro studenty, kteří se budou aktivně podílet na řešení projektu. Stipendia budou vyplacena jednorázovou formou.

Reference

[4] Lampart M, Zapoměl J. Vibrations attenuation of a system excited by unbalance and the ground movement by an impact element. Applied Mathematics in Nonlinear Sciences 2016; 1(2): 603-616.
[5] Lampart M, Zapoměl J. Dynamical properties of a non-autonomous bouncing ball model forced by non-harmonic excitation. Mathematical Methods in the Applied Sciences 2016; 39(16): 4923-4929.
[6] Laszl_o Gyorgyi and Richard J. Field. A three-variable model of deterministic chaos in the belousovzhabotinsky reaction. Nature, 355(6363):808-810, 1992.
[7] Raffaele D'Ambrosio, Martina Moccaldi, Beatrice Paternoster, and Federico Rossi. Adapted numerical modelling of the belousov zhabotinsky reaction. Journal of Mathematical Chemistry, 56(10):2876-2897, 2018.
[8] Falconer, I., Gottwald, G.A., Melbourne, I., Wormnes, K.: Application of the 0–1 test for chaos to experimental data. SIAM J. Appl. Dyn. Syst. 6, 395 (2007)
[9] Martinovič, T. (2018) Chaotic behaviour of noisy traffic data. Math. Meth. Appl. Sci., 41: 2287–2293. doi: 10.1002/mma.4234.
Členové řešitelského týmuIng. Radek Halfar
doc. RNDr. Marek Lampart, Ph.D.
Ing. Judita Buchlovská Nagyová
Ing. Jiří Tomčala
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cílem projektu je studium dynamických vlastností systémů motivovaných reálnými aplikacemi; např. Bělousovova-Žabotinského chemické reakce, Fenton-Karma modelu buňky lidského srdce či aplikacemi na reálná data superpočítače Salomon. K tomuto účelu budou použity některé nástroje teorie dynamických systémů, jako jsou: rekurenční matice, aproximační entropie a 0-1 test chaosu. Důraz bude kladen na správnou identifikaci problému a dosažení nových výsledků inovovanými postupy. Výsledky výzkumu budou prezentovány prostřednictvím příspěvků na mezinárodních konferencích s indexovanými výstupy.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia30000,-10000,-
3. Materiálové náklady0,-0,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek5000,-0,-
5. Služby0,-0,-
6. Cestovní náhrady165000,-89000,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory22222,-11000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady222222,-
Uznané náklady110000,-
Celkem běžné finanční prostředky222222,-110000,-