Zoznam národných projektov SAV
Ústav informatiky SAV, v. v. i.
Diagnostika Alzheimerovej choroby z reči s použitím umelej inteligencie a sociálnej robotiky
Diagnosis of Alzheimer's disease from speech using artificial intelligence and social robotics
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Rusko Milan PhD. |
| Anotácia: | Alzheimerova choroba (AD) ako najčastejšie neurodegeneratívne ochorenie je v klinickej praxi na Slovensku diagnostikovaná hlavne v štádiu plne rozvinutého dementného syndrómu. Z pohľadu spektra dostupných liečebných postupov je však nevyhnutné zachytávať ju v štádiu tzv. miernej kognitívnej poruchy. Včasná a správna diagnostika prináša nespochybniteľné benefity pre pacientov. Výrazne tiež redukuje vynaložené finančné a personálne zdroje potrebné na pokrytie zdravotnej a sociálnej starostlivosti o týchto pacientov. Diagnostika AD v klinickej praxi na Slovensku je viazaná na vyšetrenie špecialistom (neurológ alebo psychiater) s doplnením o pomocné vyšetrenie (klinický psychológ) a neurozobrazovacie vyšetrenie (MRI alebo CT). Diagnostické postupy ako PET vyšetrenie alebo analýza CSF nie sú rutinnou súčasťou vyšetrenia. Na význame získavajú neinvazívne a potenciálne finančne menej nákladné prístupy k diagnostike, ktoré by umožnili vyšetriť väčšie množstvo osôb v kratšom čase. Jednou z cieľových domén je vyšetrenie reči ako možný marker pre detekciu MCI a AD. Cieľom predloženého projektu je na základe realizácie 200 protokolov (100 pacienti, 100 zdravé kontroly) zhodnotiť využitie automatickej analýzy rečovej komunikácie vyšetrovaného prostredníctvom strojového učenia a umelej inteligencie ako pomocného nástroja diagnostiky MCI a AD, ktoré by našli uplatnenie v praxi klinických psychológov. V oblasti sociálnej robotiky si projekt kladie za cieľ výskum možností použitia sociálneho robota ako pomocného nástroja zberu rečových dát z dialógu človeka s robotom pre diagnostiku MCI a AD. Výstupom tiež bude vytvorenie odborne anotovanej databázy rečových nahrávok v slovenčine, určenej na štúdium prejavov MCI a AD v hlase a rečovom prejave vyšetrovaného, voľne prístupnej pre vedecké a akademické účely. |
Environmentálne senzory na báze 2D nanomateriálov
Environmental sensors based on 2D nanomaterials
| Doba trvania: |
1.8.2024 - 31.7.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Kostič Ivan |
| Anotácia: | Cieľom tohto projektového návrhu je výskum nových polovodičových 2D materiálov určených pre aplikáciu v environmentálnych senzoroch. Dvojrozmerné (2D) materiály boli v posledných rokoch v popredí výskumu nových materiálov kvôli svojim unikátnym elektrickým a optickým vlastnostiam a zaujímavým mechanickým vlastnostiam vyplývajúcim z ich atomárne tenkých rozmerov. Jednou z perspektívnych aplikácií 2D materiálov sú chemické, environmentálne a biologické senzory na báze 2D materiálov. Tento projekt na vývoj environmentálnych senzorov na báze 2D materiálov, s dôrazom na plynové senzory. |
Experimentálny systém pre bezkontaktnú stimuláciu a monitorovanie vybraných biologických vlastností a kognitívnych schopností Drosophila melanogaster.
Experimental System for Wireless Stimulation and Monitoring of Selected Biological Properties and Cognitive Abilities of Drosophila melanogaster.
| Doba trvania: |
1.9.2024 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Mgr. Andok Robert PhD. |
| Anotácia: | Vínna muška Drosophila melanogaster je jedným z najužitočnejších modelov pre štúdium ľudských chorôb, vrátane neurodegenaratívnych ochorení či porúch učenia. Vďaka bezkonkurenčným genetickým nástrojom dostupným exkluzívne v tomto modeli, drozofila významne prispela k objasneniu regulácie javov ako učenie či správanie. Pokrok v tejto oblasti je však limitovaný dostupnými metódami pre stimuláciu a sledovanie správania drozofíl. Cieľom projektu je preto vývoj novej technológie pre bezkontaktnú stimuláciu a následné monitorovanie správania hmyzu. Na hruď drozofily bude nainštalovaný bezdrôtový mikroohrievač, navrhnutý a vyvinutý v rámci tohto projektu spolu s mikrosenzorom polohy resp. sily. Hmyz bude individuálne stimulovaný lokálnym teplom indukovaným v mikroohrievači. Základom takéhoto mikroohrievača je mikrocievka pozostávajúca z uzavretého LC rezonančného obvodu s high-k dielektrickým materiálom (ZrO2, SrTiO3, HfO2) použitým na mieste kondenzátora. Cievka je vyrobená pomocou mikrotechnológií na diamantovej tenkej vrstve ako nosnom materiáli, ktorý je biologicky kompatibilný so skúmaným drobným hmyzom a súčasne sa vyznačuje vynikajúcou tepelnou vodivosťou. V závislosti od veľkosti cievky dôjde pri pôsobení elektromagnetických vĺn určitej rezonančnej frekvencie k elektromagnetickej indukcii a zariadenie sa na krátky okamih zahreje, čím bude možné drozofily externe stimulovať. Cieľom projektu je optimalizovať a využiť tento systém pre štúdium olfaktorického a sociálneho učenia drozofily. Navrhovaná technológia však bude mať široké využitie i v iných oblastiach neurobiológie, etológie a fyziológie drozofily. Systém môže byť napríklad tiež upravený na bezkontaktnú stimuláciu vínnych mušiek v rôznych experimentoch zameraných aj na iné typy učenia, pre monitorovanie správania drozofíl v komplexnom prostredí, či pre štúdium behaviorálnych úloh rôznych génov a environmentálnych faktorov. Navrhnutá technológia bude mať široké uplatnenie v základnom i biomedicínskom výskume. |
Inteligentné senzorové systémy a spracovanie dát
Intelligent sensor systems and data processing
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2026 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Malík Peter PhD. |
| Anotácia: | Ústrednou témou priemyslu 4.0 a 5.0 je digitalizácia, inteligencia a decentralizácia riadenia, a tak kľúčovou výskumnou témou sa stáva nová generácia inteligentných senzorov, schopných vzájomne spolupracovať a adaptovať sa na zmeny prostredia. To sa dosiahne výskumom nových metód agregácie hyperspektrálnych a multimodálnych dát, ako aj algoritmov využívajúcich umelú inteligenciu. Projekt je orientovaný na inteligentné algoritmy bezkontaktného snímania povrchov v prostredí s vysokým výskytom šumu, ktoré sú schopné učiť sa charakter a distribúciu šumu zo vstupných dát. Tak sa dosiahne vyššia presnosť snímania a väčšia odolnosť voči šumu. Dôraz je na klasifikáciu a detekciu anomálií, čo prinesie presnejšie a robustnejšie algoritmy na prácu s vysokým obsahom šumu a výraznou long-tailed distribúciou, ktorá dominuje v bežnom priemyselnom prostredí. Výskum algoritmov agregácie heterogénnych a multisenzorových dát prinesie nové kompenzačné mechanizmy pre potlačenie dopadov negatívnych faktorov na senzorické systémy. |
Mikroelektromechanické senzory s rádiofrekvenčnýcm prenosom údajov
Microelectromechanical sensors with radio frequency data transmission
| Doba trvania: |
1.7.2021 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Havlík Štefan DrSc. |
| Anotácia: | Projekt rozpracúva autormi navrhnutú metódu snímania najmä mechanických veličín s bezvodičovým prenosom
signálov / energií prostredníctvom elektromagnetického poľa, riešenia snímačov ako aj (mikro)
elektromechanizmov (MEMS). Úloha je logickým pokračovaním dosiahnutých výsledkov v rámci úspešného
riešenia predchádzajúceho projektu APVV 14-0076, kde bol navrhnutý a overený princíp snímania a koncepcia
riešenia snímačov podľa pôvodného návrhu (úžitkový vzor č. 8653 a zverejnenie patentovej prihlášky PP 121-
2018). Podaný projekt predstavuje ďalšie teoretické a metodicko-experimentálne spracovanie za účelom splnenia
špecifických požiadaviek na riešenie konkrétnych snímačov zahrnujúce poddajné - deformačné členy a
elektronické vyhodnocovacie obvody ako aj iných elektromechanizmov s ohľadom na vybrané aplikácie. Súčasťou
riešenia je vytvorenie prostriedkov pre modelovanie, simulácie a optimalizáciu vlastností s využitím dostupných
technológií MEMS. Ciele projektu sledujú najnovší svetový trend v oblasti riešenia MEMS. |
Modelovanie a supervízorové riadenie systémov prideľovania zdrojov v udalostných systémoch pomocou Petriho sietí
Modelling and supervisory control of resource allocation systems in discrete-event systems using of Petri nets
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Čapkovič František CSc. |
| Anotácia: | Udalostné systémy (Discrete-Event Systems - DES) sú systémy, ktoré zostávajú v danom stave pokým nie sú nútené tento stav zmeniť v dôsledku výskytu nejakej diskrétnej udalosti. V praxi majú charakter DES napr. pružné výrobné systémy, robotizované bunky, dopravné a komunikačné systémy a pod. Systémy prideľovania zdrojov (Resource Allocation Systems - RAS) v DES majú tendenciu k uviaznutiam (deadlocks). Uviaznutia treba eliminovať. Petriho siete (Petri Nets - PN) budú použité na modelovanie RAS a syntézu ich riadenia tak, aby sa vyhlo uviaznutiam. Budú skúmané dva prístupy syntézy supervízora: (i) na báze P-invariantov PN pri súčasnej dôkladnej analýze stromu dostupnosti PN (reachability tree - RT) a pri poznaní počiatočného stavu PN modelu RAS; (ii) pomocou dôkladnej analýzy štruktúry PN modelu RAS a nájdení násosiek (siphons) a pascí (traps), bez potreby poznať počiatočný stav. Oba prístupy budú porovnané. Ich efektívnosť a ich výhody a nevýhody budú vyhodnotené pomocou simulácie v prostredí Matlab. |
Nanoštruktúrne polovodivé materiály a ich integrácia do chemoodporových senzorov plynov a do senzorov ťažkých kovov
-
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Kostič Ivan |
| Anotácia: | Zámerom projektu bude uskutočniť základný výskum v oblasti hľadania nových progresívnych polovodivých
materiálov na báze kovových oxidov a disulfidov ako aj v oblasti výskumu technológie elektródového materiálu
na báze bórom dopovaných diamantových vrstiev. Predpokladáme, že naše aktivity budú zamerané na prípravu a výskum vlastností TiO2, NiO a WS2 vrstiev, ich vybraných kombinácii ako aj na ich dopovanie, pričom takéto nanoštruktúrne polovodivé materiály budú integrované do chemoodporových senzorov plynov umiestnených na
tenkých elektroizolačných membránach. Pozornosť bude venovaná aj výskumu technológie integrovaného
voltampérometrického senzora s ochrannou opolmérnou vrstvou Nafionu pre simultánne stanovovanie stopových koncentrácií ťažkých kovov. |
Počítačová simulácia prúdenia vzduchu a šírenia dymu pri požiari v kritických objektoch
Computer simulation of airflows and fire smoke spread in critical structures
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Weisenpacher Peter PhD. |
| Anotácia: | Výskum v navrhovanom projekte je zameraný na formulovanie nových vedeckých poznatkov o počítačovej
simulácii prúdenia vzduchu a šírenia dymu pri požiari v kritických objektoch. Ako hlavný predmet výskumu boli
na základe diskusií s odborníkmi na požiarnu bezpečnosť na Slovensku vybrané diaľničné tunely. Tunely patria k
inteligentným stavbám s vysokými požiadavkami na bezpečnosť z dôvodu potenciálne veľkých škôd v prípade
požiaru. V rámci projektu sa bude analyzovať prirodzené prúdenie, prúdenie vytvorené núdzovým vetraním a
prúdenie vyvolané požiarom ako aj šírenie dymu so zameraním na rýchlostné polia a profily a stratifikáciu dymu.
Budú sa skúmať aj výpočtové aspekty efektívnej paralelnej realizácie počítačovej simulácie na HPC systémoch.
Využijú sa doterajšie výsledky výskumu, skúsenosti a získané experimentálne údaje. Výskum je v súlade so
súčasnými trendmi a požiadavkami komunity výskumníkov požiarov a vývojárov simulačných systémov s
potenciálom mať významný spoločenský dopad. |
Progresívne metódy transferu nanoštruktúrnych polovodivých 2D materiálov na báze dichalkogenidov tranzitných kovov do mikroelektronických prvkov
Progressive methods of the transfer of nanostructured semiconductive 2D materials based on transition metal dichalcogenides onto microelectronic elements
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Mgr. Andok Robert PhD. |
| Anotácia: | Zámerom projektu je uskutočniť základný výskum v oblasti nových progresívnych nanoštruktúrnych polovodivých materiálov na báze dichalkogenidov tranzitných kovov so zameraním na nanoštruktúrne disulfidy. Cieľom je skúmať vlastnosti vybraných nanoštruktúrnych disulfidov z hľadiska ich využitia v mikrolektronike a ukázať predpokladané prednosti nanoštruktúrnych disulfidov v porovnaní s objemovými polovodičovými materiálmi.
Pre tento účel navrhneme modelové mikroelektronické prvky na báze konkrétnych nanoštruktúrnych disulfidov
ako sú WS2, MoS2, MSe a vypracujeme technologické metódy ich prípravy. Zameriame sa na zvládnutie metód
mechanickej a chemickej exfoliácie vrstiev nanoštruktúrnych disulfidov a ich prenosu na mikroelektronický prvok na substráte. V ďalšej časti projektu sa budeme venovať analýze týchto vrstiev a ich štruktúrnych vlastností fyzikálnymi metódami (SEM, AFM, EDX, Ramanova spektroskopia a pod.) a charakterizácii elektrických a transportných vlastností modelovej mikroelektronickej štruktúry. |
Sémantické distribuované výpočtové kontinuum pre spracovanie extrémnych dát
Semantic distributed computing continuum for extreme data processing
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Hluchý Ladislav CSc. |
| Anotácia: | Od začiatku éry veľkých dát sa vyvinulo množstvo prístupov na ich spracovanie. Napriek tomu, vzhľadom na
nepretržitú a extrémne vysokú rýchlosť generovania dát sa ani pomocou pokročilých vedeckých nástrojov takéto
dáta nedajú efektívne analyzovať. V súčasnosti pritom treba pracovať s veľkými dátami nielen vo vysoko
výkonnom cloudovom prostredí, ale aj v menej výkonnom, vysoko distribuovanom periférnom prostredí “edge“
(napríklad internet vecí, senzory a iné). Požiadavky na analýzu sa stávajú extrémnejšími v tom zmysle, že
napríklad v dôsledku vysoko distribuovaných dát v edge-cloudovom kontinuu vznikajú neúplné dátové sady,
nové požiadavky na zabezpečenie dát a iné.
Riešenie vyššie spomenutej problematiky sa nemôže koncentrovať iba na dáta. Extrémna analýza údajov si
vyžaduje extrémne dátové siete umožňujúce inteligentné vykonávanie úloh v edge-cloudovom kontinuu tak, aby
sa minimalizoval presun veľkých dát a maximalizovalo sa využitie zdrojov nachádzajúcich sa v blízkosti dát, čím
sa zvýši ich zabezpečenie. |
Simulácia šírenia dymu v cestnom tuneli pomocou FDS
Simulation of smoke spread in roadway tunnel by FDS
-
Study of critical airflow velocity in tunnel using Fire Dynamics Simulator
Štúdium elektrónových vlastností 2D materiálov ultra-presnými metódami kvantového Monte Carla
-
Technológie automatického spracovania reči na pomoc v krízových situáciách
Automatic speech processing technologies for support in crisis situations
| Doba trvania: |
1.1.2021 - 31.12.2024 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
prof. Mgr. Beňuš Štefan PhD. |
| Anotácia: | Projekt navrhuje cielené zlepšenie technológií automatického spracovania reči pre ich uplatnenie pri riešení krízových situácií. Využitie najnovších metód v syntéze reči, verifikácii hovoriaceho, ale aj výskum identifikácie stresu alebo prejavov respiračných problémov v hlase hovoriaceho umožní vytvorenie nových funkcionalít umelej inteligencie v oblasti rečových technológií. Výsledky implementované do funkčných laboratórne overených prototypov pre slovenčinu a rómčinu môžu slúžiť vývojárom z praxe, ktorí vyvíjajú informačné systémy a aplikácie napríklad v oblasti varovania a manažmentu krízových situácií, vyhľadávania potenciálnych nosičov vírusu, alebo kontroly osôb pri inteligentnej karanténe. Ako kolektív dlhodobo spolupracujúci v oblasti informačných technológií a automatického spracovania reči, cítime potrebu prispieť takto nielen k zvládnutiu súčasnej situácie spôsobenej pandémiou COVID-19, ale aj podporiť výskum budúceho využitia hlasových technológií v zdravotníctve alebo štátnej správe.
|
Umelá inteligencia pre precíznu onkológiu: od analýzy jednotlivých vzoriek po real-time monitorovanie progresie nádorových ochorení.
Artificial Intelligence for Personalised Oncology: from Single-Sample Assessment to Real-time Monitoring of Solid Tumours (AIPOLOGY)
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2025 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Hluchý Ladislav CSc. |
| Anotácia: | Onkológia 21. storočia sa zmenila tým, že začala byť závislá na spracovaní veľkých dát pri stanovení optimálnej liečby pacienta. Tento prístup však stále nie je schopný negovať niektoré základné obmedzenia vyplývajúce z toho, že tumory sú heterogénne, ich analýza je finančne aj časovo náročná a vo väčšine prípadov je analyzovaný len jeden časový snapshot nádorovej evolúcie. S nasadenim monitorovacích metód na základe tekutej biopsie sa však dostávame do situácie kedy je možné monitorovať stav nádorového ochorenia v reálnom čase, avšak väčšina algoritmov ktoré existujú nebola na túto eventualitu vôbec navrhnutá. Prezentovaný projekt AIpology sa snaží držať krok s dobou tým, že navrhne a implementuje nové algoritmy umelej inteligencie a štatistického učenia, ktoré budú navrhovať optimálnu liečbu onkologického pacienta na základe dost upných therapeuticky cieliteľných mutácií, ktoré budú interpretované s ohľadom na to v akých klonoch nádorových buniek sa nachádzajú, aké sú vzťahy medzi jednotlivými klonmi a s ohľadom na to ako sa daná tumorová štruktúra bude vyvíjať v čase. Navrhnutý systém bude schopný vysvetliť prečo a kedy sa sa nádor stane rezistentný na zvolenú terapiu a navrhne možné cesty ako ďalej keď sa tak stane. Projekt AIpology je založený na výskume našej skupiny, ktorý trvá už vyše dekádu a datuje sa od času prvých štúdií dekódovania nádorového genómu na univerzite v Oxforde, u ktorých sme boli prítomní. |
Získanie pravdivých informácií o kliešťoch
Getting the right info on ticks
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Gatial Emil PhD. |
| Anotácia: | Napriek faktu, že kliešť obyčajný, Ixodes ricinus je predmetom štúdií minimálne storočie, ostáva množstvo
nezodpovedaných otázok týkajúcich sa ekológie tohto druhu. Viaceré aspekty základnej biológie a fenológie druhu
sú stále nepreskúmané. Globálne zmeny v životnom prostredí vrátane klimatických zmien, zmeny charakteru
krajiny a urbanizácie sa podieľajú nielen na zmenách v distribúcii kliešťov, ale ovplyvňujú aj bionómiu a sezónnu
aktivitu kliešťov. Pijak lužný, Dermacentor reticulatus sa meniacim sa podmienkam rýchlo prispôsobuje a jeho areál
rozšírenia sa zväčšuje. Je potrebné podrobne preskúmať oblasti, kde sa tieto kliešte vyskytujú (prírodné aj mestské
biotopy), keďže ich areál výskytu sa v priebehu posledných desaťročí zm enil. Hustota kliešťov infikovaných
patogénnymi agens je hlavným rizikovým faktorom pre ľudí, ktorí sú v danej oblasti vystavení kliešťom. V
navrhovanom projekte bude sledovaná aktivita kliešťov číhajúcich na hostiteľa pomocou metódy „kliešťových
záhradiek“, ale aj prostredníctvom zberu kliešťov z vegetácie metódou vlajkovania. Pomocou metodiky „kliešťových
záhradiek“ budeme sledovať aj životný cyklus kliešťov a sezónnu aktivitu jednotlivých vývojových štádií, ako aj ich
prežívanie. Keďže tieto dva druhy kliešťov sú považované za epidemiologicky najvýznamnejšie, zameriame sa aj
na prevalenciu a výskyt kliešťov infikovaných patogénnymi agens nielen v prípade nenacicaných kliešťov, ale aj
kliešťov cicajúcich na zvieratách. V dôsledku meniacich sa podmienok, budeme sledovať aj prenikanie a výskyt
nepôvodných druhov kliešťov na Slovensku, keďže tieto druhy kliešťov môžu do našej oblasti zanášať nové
patogény.
Informácie získané výskumným tímom počas plnenia cieľov projektu, ako aj počas predchádzajúcich štúdií budú
použité pri vývoji mobilnej aplikácie na identifikáciu kliešťov a vytvorení webovej stránky, ktorá prinesie benefity
širokej verejnosti ako aj odborníkom na vyhodnotenie rizika infekcie patogénmi prenášanými kliešťami. |
Celkový počet projektov: 16
Databáza národných projektov