Jaký rok mají za sebou vědecké a výzkumné týmy napříč institucemi v Česku? Mimořádně plodný a i v mezinárodním srovnání úspěšný. Rozvoj vědeckého potenciálu ale drží na uzdě snižující se státní výdaje do této oblasti. Za posledních pět let totiž klesl jejich podíl na HDP z 0,65 procenta na půl procenta.
Pro konkurenceschopnost vědy (a posléze i celé ekonomiky) je ale nutné výdaje naopak posílit. Minulá vláda proti tomu plánované financování pro příští rok ještě zkrátila a zatím není zcela zřejmé, jak se k investicím do vědeckého poznání postaví nová vláda.
Už teď je ale jasné, že končící rok byl plný mimořádných objevů. Označit ty nejzajímavější je náročné, ale pokusili jsme se o to a přinášíme výběr napříč obory i institucemi.
Jak pomůže AI s hledáním neznámých molekul?
Naprostou většinu přírodních molekul zatím neznáme. Příroda je stále plná chemických látek, které zatím čekají na své objevení. Pokud je budeme znát, můžeme najít cestu třeba k novým lékům nebo většímu porozumění životu obecně. S rozluštěním tajemství neznámých molekul nyní pomáhá i umělá inteligence.
Letošní držitel Ceny Neuron pro mladé nadějné vědce Tomáš Pluskal z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR s kolegy z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT vyvinuli model strojového učení, který výrazně urychluje analýzu dosud neznámých molekul.
Foto Tomáš Belloň / ÚOCHB
Studii o modelu nazvaném DreaMS publikoval i vlivný vědecký časopis Nature Biotechnology. Nový model dokáže nacházet podobnosti i tam, kde na první pohled souvislost není. DreaMS tak například navrhl hypotézu, podle níž by určité pesticidy mohly souviset s autoimunitním onemocněním, jako je lupenka.
Jak dostat Evropu v AI na špici?
Odpověď na tuto otázku hledá tým dvaceti předních evropských výzkumných institucí, firem i výpočetních center, které vede jako hlavní koordinátor – a teď pozor – matematický lingvista Jan Hajič z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy.
Prestižní projekt OpenEuroLLM má díky spojení sil špičkových odborníků napříč zeměmi vyvinout otevřené velké jazykové modely nové generace, které budou určené jak pro komerční, průmyslové, tak i veřejné služby.
Transparentní modely s otevřeným zdrojovým kódem budou odpovídat evropské regulaci, usnadní přístup k technologiím v AI a mají posílit i konkurenceschopnost evropských firem na globálním trhu.
Jak zastavit stárnutí?
Světové prvenství si připsala reprodukční bioložka Helena Fulková z Ústavu experimentální medicíny Akademie věd. Spolu s mezinárodním týmem vědců, který vedla, zjistila, že stárnutí vajíček se dá zvrátit. A navíc lze opravit i jejich poškození. To dosud platilo za biologicky nemožné.
Foto AV ČR
Díky objevu týmu Heleny Fulkové se otevírají nové otázky o biologii stárnutí i možnosti pro vývoj nových metod například pro zvýšení úspěšnosti umělého oplodnění, způsobů, jak předcházet vývojovým poruchám, nebo i cestu k záchraně ohrožených druhů. U starších vajíček se totiž častěji objevuje poškození DNA a chyby v dělení chromozomů, což zvyšuje riziko poruch počtu chromozomů.
Ve výsledku to může vést k těžkým genetickým poruchám, jako je třeba Downův syndrom. Jak omlazení funguje? Vědci vystavili jádra starých vajíček prostředí mladých vajíček, které zbavili jejich DNA. Ukázalo se, že opravné mechanismy mladých buněk působily na stará vajíčka, u nichž se počet poruch chromozomů snížil téměř na polovinu.
Jak příchod Slovanů změnil střední Evropu?
Původ a postupné rozšíření Slovanů na obrovských evropských územích byl dlouho opředen záhadou. K jejímu objasnění zásadně přispěl mezinárodní tým vědců, který vedli archeologové z Masarykovy univerzity v Brně.
Zkoumali DNA středověkých populací ve střední a východní Evropě a díky genetické analýze víc než pěti set lidských ostatků z prvního tisíciletí našeho letopočtu doložili, jak v našem regionu migrovala populace, ale třeba i to, co Slované jedli.
Studii, která detailně mapuje stěhování národů ve střední Evropě a vysvětluje i genetickou a kulturní pestrost dnešní Evropy, publikoval prestižní časopis Nature a Genome Biology.
Foto Martin Košťál
Vědci přinesli i pohled na to, proč byli Slované v osidlování Evropy tak úspěšní. „Slované možná uspěli právě proto, že se vyhýbali rigidním strukturám římského světa. Jejich jednoduchý životní styl a sociální pružnost jim umožnily prosperovat v dobách nestability,“ uvedl vedoucí Ústavu archeologie a muzeologie Filozofické fakulty Masarykovy univerzity Macháček.
Se svým týmem zjistili i co patřilo k nejčastějším potravinám Slovanů u nás. Maso nehledejte, naši předci žili z mléka, prosa a medu.
Jak dostat rakovinu do klece?
Nové molekulární útvary by mohly zásadně posunout léčbu rakoviny. Takzvané supramolekulární nanoklece vyvinuli vědci z Farmaceutické fakulty a CEITEC Masarykovy univerzity. Díky těmto nanoklecím je možné dopravit léčivou látku přímo do rakovinných buněk, což zvyšuje účinnost léčby. Zároveň se přesným zacílením snižuje riziko poškození zdravých tkání.
Foto Lenka Kozuchová
Testy nanoklecí v biologických studiích přinesly slibné výsledky. Nanoklece zvýšily množství palladia, které proniklo do rakovinných buněk, téměř šedesátinásobně a vedly ke zmenšení i oslabení rakovinných buněk. Stejné množství palladia bez takzvané supramolekulární struktury naopak žádný zásadní efekt nemělo.
Podle vědců má objev velký potenciál nejen pro případné využití v praxi a přesnější i šetrnější léčbu rakoviny, ale také pro další využití v medicíně.
Jak odhalit roztroušenou sklerózu?
Stačí chytrý telefon, telefonovat s ním a mít speciální aplikaci. Právě tu vyvíjí tým Jana Rusze z ČVUT, kterému se povedl zásadní průlom v propojení umělé inteligence, analýzy řeči a neurologie. Díky spojení těchto oblastí se podařilo posunout hranice pro včasnou diagnostiku neurodegenerativních onemocnění.
Příznaky roztroušené sklerózy se totiž mohou objevit už několik let před vypuknutím nemoci, ale běžně se nedají postřehnout. Klíčem k odhalení je podle Jana Rusze v tom, jak se mění řeč. Nyní jeho tým vyvíjí mobilní aplikaci, která řeč analyzuje a na základě toho umí odhalit dosud skrytou roztroušenou sklerózu i předpovědět náhlé ataky. To je důležité kvůli včasné medikaci.
Foto ČVUT
Na výzkumu, který získal podporu Evropské výzkumné rady, s vědci ze ČVUT pracují i odborníci z 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze. Podobnou aplikaci, která pomáhá s včasnou diagnostikou, už tým Jana Rusze vyvinul pro lidi s Parkinsonovou nemocí.
Jak zničit mikroplasty?
Je to trochu jako ze sci-fi filmu: představte si živé mikroroboty, kteří plují ve vodě podobně jako ryby v hejnech a přitom loví mikro- i nanoplasty. Sci-fi to ovšem není, vědci v Ostravě přišli s přesně takovým způsobem řešení mikroplastů.
Foto ACS NANO
Ty představují jeden z globálních problémů dneška s rozsáhlými dopady na zdraví a ekosystém. Na vývoji pracovali specialisté z Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava vedení Martinem Pumerou, kterým se s mikroroboty podařilo dostat na titulní stránku prestižního časopisu Americké chemické společnosti – ACS Nano.
Jak odhalit dyslexii?
Snad každý rodič, u jehož dítěte je podezření na dyslexie, zná nejistotu, kterou se leckdy nedaří rychle objasnit: proč čte dítě pomalu a těžko? Nechce? Nebo mu to skutečně nejde, protože se potýká s dyslexií?
Pomoc přináší unikátní metoda, kterou vyvinula Nicol Dostálová z Ústavu pedagogických věd Filozofické fakulty Masarykovy univerzity společně s týmem odbornic a odborníků z projektu DYSLEX.
Foto Evgeniia Tomanková / FF MU
Metoda využívá umělou inteligenci a sleduje data o pohybu očí. Nový nástroj pomůže přesně a objektivně diagnostikovat dyslexii, dědičnou poruchu učení, která se většinou odhalí okolo osmého roku života. „Pokud bychom u jakéhokoli dítěte chtěli zjistit, jestli (ne)má dyslexii, AI model by to trefil s devadesátiprocentní úspěšností správně,“ uvádí Nicol Dostálová.
Jak se mění evropská příroda?
V tomto případě sice nejde o jeden samostatný objev, ale analýzu, která nemá ve své oblasti obdoby. Mezinárodní tým vedený Gabrielem Midolem a Petrem Keilem z České zemědělské univerzity letos vydal dosud nejkomplexnější analýzu, která sleduje vývoj druhové bohatosti evropských rostlinných společenstev.
Zkoumali v ní evropskou vegetaci na téměř 700 tisících plochách (lesy, travní porosty, křoviny a mokřady) od Středozemí přes Alpy až po arktickou oblast, a to celé za celkem šedesát let.
Pro zjištění změn v tak širokém měřítku výzkumníci použili i metody strojového učení. Výsledkem je mimořádný přehled toho, kde a za jakých podmínek se vyvíjejí, nebo naopak ubývají různé druhy rostlin.„Výsledky jsou vlastně celkem povzbudivé,“ říkají autoři studie, v níž se ukázalo, že výsledkem je téměř nulová změna druhového bohatství mezi lety 1960 a 2020.
Analýza je nyní zásadním zdrojem informací pro ochranu přírody i sledování dopadů hospodaření i klimatu na krajinu.
Jak levně a rychle vyrobit nanodiamanty?
Na tuhle otázku našel odpověď mezinárodní tým vědců vedený Petrem Cíglerem z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, který vyvinul metodu, jež zvládne během několika minut vytvořit v nanodiamantech svítivá kvantová centra. A je mimořádně efektivní: za jeden týden se tak dá vyrobit takové množství, které by se dosavadním způsobem připravovalo víc než čtyřicet let.
Foto Tomáš Belloň / ÚOCHB
„Dosud bylo nutné ozařovat diamantový prášek svazkem nabitých částic po dobu dvou týdnů a potom jej žíhat při vysoké teplotě. Výsledkem byl přitom jen necelý gram použitelného materiálu. Teď jej umíme vyrobit v kilogramech,“ vysvětluje jeden z autorů studie Michal Gulka.
Díky tomuto průlomovému objevu se vědci přiblížili výrobě kvalitnějších a dostupnějších kvantových nanodiamantů, které mohou mít široké využití ve výzkumu i v technologiích.
Jak zabránit nehodám?
Zatímco řidič sám si plíživou únavu nemusí ani uvědomit, speciální tričko se senzory ji pozná už v počátcích. Může tak včas řidiče varovat a zabránit nebezpečí. Přesně takový vynález vyvíjejí odborníci na Fakultě textilní Technické univerzity Liberec.
Foto Adam Pluhař
Speciální tričko je vybavené senzory, které monitorují tělesné funkce, jako jsou třeba změny dechové frekvence. Autor nápadu, který se zkouší už i v Japonsku, Michal Martinka, z vlastní zkušenosti ví, že systémy na detekci mikrospánku v autech se mohou mýlit.
„Naše senzory se u počínající únavy nemýlí nikdy. Sledují totiž přímo člověka,“ popisuje Michal Martinka, senzory tak včas zjistí, že frekvence dechu klesá úměrně s tím, jak je člověk unavený a začíná usínat. Vynález by se měl do tří let dostat na trh.
