Grantová soutěž Evropské výzkumné rady (ERC) patří k těm nejprestižnějším a zároveň nejkompetitivnějším – o omezené množství prostředků soutěží ti nejlepší vědci a vědkyně více než 85 národností. Ti, kteří působí na českých institucích a v evropské soutěži získají špičkové hodnocení, ale nejsou podpořeni pro nedostatek peněz, mohou od ministerstva školství získat podporu ERC CZ. V letošním roce bylo takto podpořeno devatenáct projektů; deset z nich s celkovou hodnotou přes 205 milionů korun míří na Univerzitu Karlovu!
Profesor Zdeněk Strakoš z Matematicko-fyzikální fakulty UK dlouhodobě upozorňuje, jak důležité pro Česko je mít exceletní vědce s ERC granty.
„Podstatou ERC projektů je podpora výzkumu směřujícího za hranice poznání v daném oboru a vedoucího k průlomovým objevům v dané vědecké oblasti, a to v dlouhodobém a celosvětovém měřítku,“ popisoval v dřívějším rozhovoru profesor Zdeněk Strakoš, jenž v minulosti působil v hodnotícím panelu Evropské výzkumné rady a dnes je hlavním koordinátorem Expertní skupiny pro granty ERC.
Ministerstvo školství vědcům a vědkyním působícím na českých institucích, kteří se svými projekty získali výborné hodnocení v evropské soutěži, ale nebyli podpořeni pro nedostatek finančních prostředků, uděluje takzvané granty ERC CZ. Z letošních devatenácti podpořených ERC CZ projektů jich deset míří na Univerzitu Karlovu: pět na Matfyz, tři na Přírodovědu a po jednom na Farmaceutickou fakultu UK a CERGE-EI.
Hledání odpovědí na velké otázky
„Je možné na libovolné mapě obarvit čtyřmi barvami všechny státy tak, aby sousedící státy měly vždy jinou barvu?“ Tuto otázku si již v polovině 19. století položil Augustus De Morgan a jeho studenti. Odpověď byla nalezena až v 70. letech 20. století s využitím výpočetní techniky. V roce 1890 Percy Heawood začal studovat variantu této otázky pro jiné počty barev a pro mapy nakreslené na jiných plochách, například na toru (povrchu pneumatiky).
„Na přelomu 20. století Carsten Thomassen dal téměř úplnou odpověď na toto zobecnění, s výjimkou možná nejzajímavějšího případu: Barvení map na obecných plochách použitím čtyř barev. Dokonce i první zajímavá otázka – lze efektivně rozhodnout, zda je danou mapu nakreslenou na toru možné obarvit čtyřmi barvami – zůstává otevřená. Cílem projektu je vyřešit tuto otázku s použitím nově vyvinutých algoritmických, strukturálních a topologických metod,“ říká o svém projektu Zdeněk Dvořák (MFF UK, na fotce vpravo), pro kterého je to již druhý ERC CZ projekt (více jsme psali v samostatném článku).
Jak vznikají nové druhy? Touto odvěkou záhadou života se bude zabývat Levi Yant (PřF UK). „Duplikace celého genomu (Whole genome duplication, WGD) je klasickou formou ‚okamžité specializace‘, která napomáhá adaptaci. Naším cílem je zjistit, co přesně duplikace celého genomu ovlivňuje a jak dochází k adaptaci a specializaci. Testujeme konkrétní představy o jednotlivých genech posilujících adaptaci. Na konci projektu bychom chtěli mít jasnou odpověď na nové role těchto adaptačních genů. Duplikace celého genomu také silně souvisí se šlechtěním plodin, takže poznatky by mohly být využitelné i v zemědělství,“ popisuje evoluční biolog.
Hledat odpověď na jednu ze stále nezodpovězených otázek současné fyziky bude i Martin Spousta (MFF UK). „V rámci grantu budeme zkoumat průchod elementárních částic kvark-gluonovým plasmatem, což je hustá a horká forma hmoty, která byla přítomna ve vesmíru v prvních fázích jeho vývoje. Měřením energetických ztrát částic v tomto prostředí můžeme zkoumat konkrétní procesy, které jsou spojené s přechodem elementárních částic do hadronů (proton, neutron a podobně), z kterých je tvořena většina pozorované hmoty v současném vesmíru. Tento přechod není úspěšně teoreticky popsán a patří k otevřeným otázkám současné fyziky,“ říká pro UK Forum.
Jak je možné létat v supratekutině? Tuto otázku bude zkoumat Marco La Mantia (MFF UK). „Supertekuté helium-4 je unikátní kvantová kapalina, která existuje výhradně při teplotě blízké absolutní nule. Překvapivě se za určitých podmínek svými vlastnostmi podobá klasickým kapalinám o pokojové teplotě, jako je voda. Fyzikální původ těchto vlastností je v současné době neznámý. Abychom zodpověděli tuto základní otázku, potřebujeme detailně vyřešit i takzvaný kanonický problém za extrémně nízkých teplot. Výzkum by také mohl odhalit podmínky, za kterých se může stát aerodynamický tunel v supratekutém stavu životaschopný pro studium klasických turbulentních proudění vznikajících například kolem letadel,“ vysvětluje hlavní řešitel projektu.
Posunout hranice poznání
Lépe pochopit přírodní katastrofy, která jsou se změnou klimatu stále častější, intenzivnější a nebezpečnější se snaží Gianvito Scaringi (PřF UK). „Zabývám se sesuvy půdy: většina vědců při sesuvech půdy zkoumá roli vody, například dešťové přívaly nebo tání sněhu. Má výzkumná hypotéza spočívá v tom, že vyšší teploty mohou přímo ovlivňovat sesuvné procesy. Když se půda oteplí, může dojít k určitým změnám, které ji oslabí, je méně schopná zadržovat vlhkost a hůře drží tvar na svazích. Tyto změny jsou velmi málo prozkoumané. V projektu budu provádět experimenty a zlepšovat modely, abychom získali lepší předpovědi sesuvů tváří v tvář změně klimatu. To by v konečném důsledku mohlo pomoci například i úřadům formulovat přesnější plány na zmírnění rizik souvisejících se změnou klimatu,“ popisuje Scaringi.
Cílem projektu Martina Setvína (MFF UK) je zobrazení jednotlivých polaronů v pevných látkách budoucnosti. „Polaron je elektron, který se v látce zastaví na místě, místo aby se šířil jako vlna. V posledních letech se ukazuje, že polarony hrají zásadní roli v řadě důležitých technologií jako fotokatalýza, elektrické vlastnosti materiálů nebo optické vlastnosti,“ říká fyzik, který byl loni mimo jiné oceněn Cenou Neuron pro nadějné vědce v oboru fyzika za výzkum nevodivých materiálů (více v samostatném článku). Ideálním výsledkem jeho ERC CZ projektu bude zobrazit jednotlivé polarony v reálném prostoru a sledovat jejich pohyb. To by umožnilo získat úplné informace o jejich vlastnostech. „Unikátní myšlenka projektu spočívá v tom, že budeme polarony studovat přímo pomocí mikroskopie atomárních sil. Předchozí práce vždy zkoumaly makroskopické vlastnosti materiálů a z nich dovozovaly závěry o vlastnostech polaronů,“ dodává Martin Setvín.
Fyzik Martin Setvín zkoumá nové materiály, které by mohly mít netradiční aplikace.
Nové terapeutické přístupy bude hledat Veronika Nováková (FaF UK). „Rakovina je celosvětově druhou nejčastější příčinou úmrtí. Covidová pandemie zase ukázala na zranitelnost populace vlivem infekční choroby. Je tedy nutné neustále hledat nové terapeutické přístupy. Cílem mého projektu je vyvinout unikátní syntetické postupy umožňující přípravu nesymetrických ftalocyaninů pro fotodynamickou terapii. Tyto fotosenzitizéry budou selektivně aktivovatelné a následně cíleně distribuované v organismu díky jejich speciální vazbě na takzvané aptamery. Díky tomu budou s vysokou pravděpodobností působit pouze v místě účinku, čímž se výrazně zvýší jejich terapeutické působení a odstraní vedlejší účinky,“ vysvětluje vědkyně.
Imunolog Jan Dobeš (PřF UK) se v ERC CZ projektu zaměří na regulaci adaptivní imunitní odpovědi buňkami střevní sliznice, které za určitých okolností mohou fungovat jako takzvané. antigen prezentující buňky. Tyto vysoce specializované buňky imunitního systému jsou obecně schopné pozřít bakterie, rozštěpit je na velmi malé kousky a ty pak prezentovat T-lymfocytům. Takto antigen prezentující buňky ovlivňují nebo modulují imunitní odpověď. „Je velmi překvapivé, že buňky střevní sliznice mají stejnou schopnost. Budeme se snažit zjistit, proč tomu tak je, a rozklíčovat, jak tyto neklasické antigen prezentující buňky ovlivňují naše soužití se střevními mikroby,“ říká Jan Dobeš, rovněž držitel interní podpory UK Primus (více v samostatném článku).
Imunolog Jan Dobeš před několika lety objevil zcela nový typ imunitních buněk. ,,Dlouho unikaly naší pozornosti, dnes jsou ale hlavním trendem imunologie."
Hierarchické sítě a jejich mikroekonomický původ bude pomocí unikátní kombinace ekonometrie a nástrojů vyvinutých v oblasti umělé inteligence zkoumat Paolo Zacchia (CERGE-EI). „Cílem projektu je vyvinout statistický rámec pro studium hierarchických, vzájemně propojených socioekonomických prostředí, jako jsou například firmy provázané výměnou pracovníků a myšlenek. Vzhledem k interakcím mezi různými aktéry je studium těchto prostředí pro empirické ekonomy složité, což ztěžuje možnost formulovat vhodné strategie – vzpomeňme na legislativu, která ovlivňuje mobilitu pracovníků,“ uvádí jako příklad hlavní řešitel projektu.
Termín ‚data science‘ označuje analýzu experimentálních dat s cílem získat poznatky o nějakém jevu. Jde většinou o kombinaci statistiky a informatiky, kterou využívá většina experimentálních oborů, jako je biologie, experimentální fyzika, informatika, ale i ekonomie či sociologie. „Ačkoliv součástí ‚data science‘ je informatika, téměř nikdo z dnešních datových vědců není vystudovaný informatik. To znamená, že mohou snadno chybně využívat nástroje, které mají k dispozici, a dojít tak k nesprávným závěrům. Představte si, že analyzujete data pro příští pandemii a kvůli malé programátorské chybě skončíte s doporučením, které způsobí více škody než užitku,“ popisuje Jan Vitek (MFF UK), jehož projekt se na ‚data science‘ dívá z pohledu informatiky. „Naším cílem je vyvinout nástroje, které pomohou odborníkům na ‚data science‘ psát správný kód, a když udělají chybu, umožní jim tuto chybu najít a opravit. Naším cílem je podpořit důvěryhodnost datové vědy,“ dodává Vitek.
