Projekti / Programi
01. januar 2013
- 31. december 2016
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.07.01 |
Naravoslovje |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
Algoritmi |
| 1.01.05 |
Naravoslovje |
Matematika |
Teorija grafov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P170 |
Naravoslovno-matematične vede |
Računalništvo, numerična analiza, sistemi, kontrola |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.01 |
Naravoslovne vede |
Matematika |
Raziskovalci (23)
Organizacije (1)
Povzetek
Kompleksna omrežja obravnavajo žive in nežive sisteme, za katere je značilna lastnost samorganizacije (npr. človeški genom, kolonija mravelj, omrežje prijateljev na priljubljenem družabnem spletišču). Intenzivno raziskovanje kompleksnih omrežij je v preteklih desetletjih pripeljalo do vrste pomembnih odkritij; spomnimo se samo slovitega Milgramovega eksperimenta s pismi v 60. letih prejšnjega stoletja ali pa najnovejših raziskav proteomskih omrežij, ki omogočajo sintezo tarčnih terapevtikov v biomedicini. Slovenska znanost je dosegla na področju teorije grafov in analize omrežij (zlasti razvoja programske opreme) zavidljive rezultate; poglobljena teoretična obravnava velikih kompleksnih omrežij pa je šele v povojih. Vsebina predlaganega raziskovalnega programa to vrzel zapolnjuje.
Predlog raziskovalnega programa je strukturiran v okviru petih raziskovalnih sklopov: (i) razvoj novih metod za rekonstrukcijo strukture omrežij ter napovedovanje povezav med vozlišči v realnih omrežjih; (ii) opis lastnosti bioloških omrežij (za katere je znano, da imajo odlične sposobnosti adaptacije in akomodacije) ter razvoj novih metod za konstrukcijo omrežij, ki bodo čimbolje zrcalila lastnosti bioloških omrežij; (iii) definicija enotne taksonomije za opisovanje kompleksnosti omrežja na osnovi trenutno znanih mer strukture omrežja; (iv) prenos analitičnih in numeričnih optimizacijskih metod s področja teorije grafov na velika realna omrežja in (v) konstrukcija novih splošnih modelov za opisovanje dinamike razvoja kompleksnih omrežij, ki temeljijo na spoznanjih o strukturi in dinamiki bioloških omrežij (npr. omrežje kolonije mravelj). Raziskovalno delo bo potekalo v interdisciplinarnem okolju z različnimi metodološkimi pristopi: teorija grafov, računsko intenzivne metode za modeliranje in simuliranje omrežij, računska statistika, strojno učenje, matematična optimizacija.
Pričakujemo, da bo uspešna izvedba predlaganega programa močno obogatila zakladnico teoretičnega in praktičnega znanja na aktualnih problemskih področjih kompleksnih omrežij, hkrati pa odprla nove ideje in problemska področja za raziskovanje. Delo bo potekalo v interdisciplinarni skupini, s partnerji doma in v tujini. Pričakujemo, da bomo omrežje partnerjev močno okrepili. Poseben poudarek dajemo intenzivnemu povezovanju z gospodarstvom, saj bodo rezultati našega dela neposredno uporabni na različnih področjih biotehnologije, farmacije, telekomunikacij in logistike transporta. Razvite računske metode in programska orodja bomo ponudili širši znanstveni skupnosti v obliki odprtokodnega programja. Dolgoročno bo delo konstruktivno pripomoglo k obogatitvi naravoslovnih in družboslovnih znanosti pri nas. Posebno pozornost bomo v okviru programa namenili skrbi za kvalitetno strokovno rast mladih raziskovalcev.
Pomen za razvoj znanosti
Število znanstvenih člankov s terminom "kompleksno omrežje" v naslovu je od 147 v letu 2001 naraslo na 2500 v letu 2015. Ta trend nakazuje, da so kompleksna omrežja zelo aktivno in hitro rastoče znanstveno področje, katerega rast se bo nadaljevala tudi v prihodnje. Raziskovalni program vključuje teme s področij, na katerih trenutno poteka zelo intenzivno raziskovanje, kot je npr. rekonstrukcija in modeliranje omrežij, pa tudi novejše raziskovalne vsebine, kot je npr. parametrizacija abstraktnega prostora omrežij. Prepričani smo, da smo z našimi raziskovalnimi prispevki tudi mi pomembno prispevali k uveljavitvi in razvoju tega znanstvenega področja. V naši raziskovalni skupini so zbrani raziskovalci s področja matematike, teoretičnega računalništva in računske statistike, pa tudi strokovnjaki s področij fizike, biologije in nevroznanosti, zato je izbira interdisciplinarne raziskovalne smeri naravna. V tem okviru naše delo ne bo zgolj izboljšalo znanstvene produkcije med raziskovalci znotraj raziskovalne skupine, temveč tudi krepi sodelovanje in navezovanje novih stikov z raziskovalci kompleksnih omrežij na mednarodnem nivoju. Naše raziskovanje je novo tudi v kontekstu vključenih raziskovalnih metod. V okviru programa smo razvili programska orodja za opisovanje in analizo lastnosti kompleksnih omrežij. Razvoj programja je potekal vzporedno s teoretičnim raziskovalnim delom. Razvita orodja bomo v kratkem ponudili v prosto dostopnih paket širši znanstveni skupnosti. Prepričani smo, da so rezultati predlaganega programa porodili množico novih raziskovalnih idej. Menimo, da smo z razvojem metod za rekonstrukcijo omrežij pomembno prispevali k razumevanju lastnosti bioloških omrežij (npr. razumevanje optimalnosti omrežij), kar lahko odpre nova raziskovalna obzorja v biotehnologiji. Z analizo realnih relacijskih podatkovij smo pridobili nov vpogled v delovanje bioloških omrežij; možna neposredna uporabnost se bo pokazala pri razvoju novih metod za diagnosticiranje in zdravljenje gensko pogojenih bolezni. Parametrizacija prostora kompleksnih omrežij bo postala nepogrešljivo orodje pri sodobnih analizah omrežij; v tem okviru smo obstoječo klasifikacijo realnih omrežij (npr. brezlestvična omrežja, model majhnega sveta) razširili z novimi modeli.
Pomen za razvoj Slovenije
Študij kompleksnih omrežij je študij sveta v katerem živimo – družba ni nič drugega kot omrežje posameznikov. Zato je naravno pričakovati, da so naša znanstvena prizadevanja povezana s trenutnimi družbenimi in ekonomskimi potrebami. Rezultati našega dela bodo imeli vpliv na vrsto ekonomskih sektorjev, vključujoč visokotehnološka podjetja s področij biotehnologije, farmacije in komunikacij, na katerih ima Slovenija dolgo in uspešno preteklost. Na področju računskega družboslovja bodo naši rezultati zanimivi predvsem za načrtovalce javnih politik in širšo javnost, saj se dotikajo družbenih pojavov, ki nam pomagajo bolje razumeti družbeno dinamiko. Poleg golega znanstvenega prispevka, bodo naši rezultati dolgoročno vplivali na razvoj Slovenije. Interdiciplinarno delo in organizacija znanstvenih dogodkov krepi našo mednarodno povezanost, ki trenutno obsega sodelovanje z Oxford University, Harvard University, Imperial College London, UCL, Boston University University of California Santa Barbara, National University of Singapore, East Chine University of Science, Tokyo University, vodilnimi univerzami na Češkem, v Franciji, na Hrvaškem in Slovaškem. Pomemben del našega dela vključuje izmenjavo mladih raziskovalcev, kar bo pripomore ne le pri bogatenju znanstvene misli pri nas, pač pa tudi pri izmenjavi idej z mednarodnim okoljem. Posledično se s tem povečujejo možnosti za nove EU projekte ter s tem dotok novih sredstev v državo. V letu 2016 smo organizirali že osmo konferenco ITIS, vsakoletno mednarodno druženje raziskovalcev s področja računskih in družbenih znanosti. Prav tako smo bili aktivni pri organizaciji dogodka Noč raziskovalcev – predstavitve znanstvenih aktivnosti z delavnicami, javnimi predavanji in odprtimi vrati raziskovalnih laboratorijev. Vse to posledično vpliva na slovenski izobraževalni sistem, tako da privablja nov izobraževalni potencial v državo. Zaradi interdisciplinarnega značaja našega programa, je naše delo vplivalo tudi na druge pomembne znanstvene discipline. Organizacija znanstvenih srečanj in konferenc izboljšuje medsebojne povezave med slovenskimi raziskovalci, prav tako tudi njihove povezave z mednarodnimi raziskovalnimi središči. Vključili smo se v urejanje rubrike "TOPobjave" na slovenskem spletnem portalu Metina lista, kjer na poljuden način predstavljamo povzetke najomevnejših del slovenskih raziskovalcev. Naša izkušnja ob tem je, da je javno zavedanje o uspešnosti slovenske znanosti zelo slabo. Zaradi tega dajemo velik poudarek na razširjanje svojega lastnega dela in dela celotne slovenske skupnosti v lokalnih in nacionalnih medijih. To ne bo obogatilo le naše znanstvene kulture, pač pa tudi slovenski jezik, saj je ustrezen prevod novih znanstvenih izrazov obveza vsakega raziskovalca.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
