Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Nobelova cena očima českého vědce: jak souvisí hrnek kuliček a sonda na Marsu

Jeden z letošních laureátů Nobelovy ceny za fyziku Giorgio Parisi získal ocenění za svůj příspěvek k teorii komplexních systémů. I když se to může zdát jako poměrně abstraktní disciplína, nachází uplatnění i v našem životě. Jak? To nám vysvětlil František Slanina z Fyzikálního ústavu AV ČR.

Giorgio Parisi získal Nobelovu cenu na fyziku. | foto: Profimedia.cz

Tento týden získali Nobelovu cenu za fyziku tři vědci „za průkopnický přínos k pochopení složitých systémů“. Dva z nich za fyzikální modelování zemského klimatu a předpověď globálního oteplování, jeden  Giorgio Parisi získal ocenění za objev vzájemného působení neuspořádanosti a fluktuací ve fyzikálních systémech. Jakým způsobem souvisí práce tří oceněných?
Společným tématem všech tří oceněných vědců je studium komplexních systémů. Třetí oceněný Giorgio Parisi sám charakterizoval komplexní systémy tak, že to jsou takové systémy, jejichž chování zásadně závisí i na těch nejmenších detailech. Příkladem je třeba právě klima, což je téma spoluoceněných vědců. Ale jiných příkladů je celá řada, například neuronové sítě v našem mozku, ekologické sítě, v nichž se všechny organismy složit navzájem ovlivňují, ekonomika a podobně. Ve všech těchto případech nacházíme velmi analogické jevy, a obecná teorie komplexních systémů je dokáže zahrnout pod jednou střechou.

Laureáti Nobelovy ceny za fyziku pro rok 2021

Lze tedy říci, že Parisi objevil určité vzorce, které jsou společné různým komplexním systémům? Má z tohoto pohledu ještě smysl hovořit o chaosu nebo je to jen označení pro systém, kde nemáme dostatečný výpočetní výkon, abychom v něm našli nějaký řád?
Mluvit v souvislosti s komplexními systémy o chaosu není příliš výstižné. Někdy se naopak říká, že komplexní systémy leží na hranici chaosu, že tvoří mezní případ mezi uspořádaností a chaosem. Jak uspořádanost, tak chaos jsou svým způsobem „triviální“, ačkoli z praktického hlediska je často dosti obtížné je pochopit. Nicméně uspořádanost i chaos v principu umožňují „vyhmátnout“ poměrně malý počet podstatných rysů a na všechno ostatní zapomenout. Problém je jen v tom, že než se nám to „vyhmátnutí“ povede, důkladně se zapotíme. 

Naproti tomu u komplexního systému neexistují žádné nepodstatné rysy. Každý drobný detail hraje roli. Klasický příklad komplexního systému je DNA v buňce a na ni navázaný celý složitý mechanismus bílkovin, enzymů atd. A každý ví, že i jediná nepatrná mutace v DNA může mít fatální důsledky. V DNA nejsou žádné nepodstatné rysy, od kterých bychom mohli odhlédnout. Parisi sám charakterizuje komplexní systémy tak, že v nich každý detail hraje roli.

RNDr. František Slanina CSc.

Je absolventem matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy, ve Fyzikálním ústavu AVČR se zabývá teoretickou fyzikou, zejména počítačovým modelováním komplexních systémů. Na matematicko-fyzikální fakultě UK jako externista přednáší o teorii komplexních systémů pro studenty magisterského studia

RNDr. František Slanina CSc.

Pokud jde o výpočetní prostředky, je neoddiskutovatelné, že bez počítačů by teorie komplexních systémů nejspíš vůbec nikdy nevznikla. Nicméně na druhé straně se už dnes ví, že existuje řada problémů, které se nedají řešit hrubou počítačovou silou, prostě proto, že i kdyby se veškerá energie, která dopadá ze Slunce na Zeměkouli využila jen na běh počítačů, trvalo by řešení těch problémů stokrát déle, než činí stáří vesmíru. Tady jsme prostě s počítači v koncích. Jediný pokrok je možný na základě lidské chytrosti. A objevy, s nimiž přišel Giorgio Parisi, patří právě do této kategorie.

Jaký je, podle Vás, důvod, že Nobelu cenu za fyziku získali právě tito vědci a tyto jejich výzkumy? V čem tkví hlavní přínos jejich práce? Hraje roli i aktuální problém změny klimatu?
Myslím, že se čekalo, že k ocenění práce v oblasti komplexních systémů jednou dojde. Nikdo nepochyboval, že toto téma, které se dotýká tak širokého spektra problémů, od těch každodenních až po dosti abstraktní, je natolik důležité, že si Nobelovu cenu zaslouží. Problém byl spíše v tom, že tu bylo více jmen, která by si ocenění zasloužila, a nyní je otázka, koho zvolit. Já jsem samozřejmě rád, že cenu dostal Giorgio Parisi, kterého osobně znám a od něhož jsem se opravdu hodně naučil. Ale to neznamená, že neuznávám práci ještě řady jiných kapacit v oboru.

Udílení nobelových cen 2021

Můžete prosím popsat pozadí tohoto výzkumu? Jak dlouho se touto problematikou oceněný Parisi zabýval?
Tento výzkum je úzce spojen s rozvojem počítačů, a to jednak jako prostředku k řešení modelů komplexních systémů (bez počítačů by to nebylo vůbec myslitelné) a jednak jako objektu výzkumu. Jestliže dnes se algoritmy vyvinuté na základě teorie neuronových sítí úspěšně aplikují v našich mobilních telefonech, je to do značné míry díky teoretickému výzkumu v oblasti komplexních systémů, který se rozvinul někdy před třiceti lety.

Jak je využíváte ve své práci vy?
Když jsem ještě jako student doktorand pobýval v Parisiho skupině, zabýval jsem se teorií neuronových sítí. To je dnes již běžně používaná technologie z oblasti umělé inteligence, ale tehdy to byla dosti převratná novinka a ještě se nevědělo, co se od ní dá a co nedá čekat. Pokroky, kterých se tehdy dosáhlo, mají trvalou platnost.

Později jsem se věnoval modelům v matematické ekonomii, kde se Parisiho myšlenky uplatňují v takzvané menšinové hře, což je idealizované schéma komplexního chování ekonomických agentů.

Můžete přiblížit, jak se modely od dob, kdy s nimi Parisi přišel, rozvinuly? Respektive, v kterém oboru nyní nejvíce pokročily a kde si myslíte, že budou rozvíjeny nejrychleji.
Samozřejmě nejsem schopen sledovat všechno. Aplikace jsou opravdu různorodé. Z praktického hlediska jsou asi nejdůležitější použití v informatice a v samoopravných kódech. Mne jako fyzika ale ve skutečnosti daleko více vzrušují problémy, které vypadají napohled úplně obyčejně.

Například vezměte si hrnek na čaj a hromadu stejných skleněných kuliček. Otázka: kolik kuliček se vejde do hrnku, pokud předpokládám, že je tam budu házet náhodně, slepě? Parisi se tímto problémem zabýval přes deset let a nakonec ho vyřešil. Někdo by řekl, co je na tom komplexního? A přesto se o takových problémech píšou tlusté a pořádně těžké matematické knihy a když se do nich dostatečně zahloubáte, zjistíte najednou souvislosti s přenosem signálu ze sondy zkoumající povrch Marsu. To je právě to poučení z vědy o komplexních systémech, že spoustu odlehlých věcí spolu vnitřně souvisí a každý detail může mít veliký význam.

Autoři: ,
  • Nejčtenější

Ruské radary včasné výstrahy. Ani jim neprospívá válka proti Ukrajině

v diskusi je 106 příspěvků

17. června 2024

V předposledním květnovém týdnu ukrajinské drony zřejmě zasáhly ruské radarové stanice u měst...

Hoffmann nechal vypnout rozhlas. Jako jeden z mála komunistů skončil ve vězení

v diskusi je 57 příspěvků

15. června 2024

Před 100 lety se narodil Karel Hoffmann, člen konzervativní kliky uvnitř KSČ, který během okupace v...

{NADPIS}

{LABEL} {POPISEK}

Vyhlídkový raketoplán Richarda Bransona letěl naposledy

v diskusi je 13 příspěvků

14. června 2024

Minulou sobotu se uskutečnil historicky poslední let raketoplánu SpaceShipTwo se čtyřmi pasažéry na...

Možná jste ani netušili, že Microsoft Word umí tyto tři věci

v diskusi je 17 příspěvků

18. června 2024

Je těžké narazit na někoho, kdo by neznal Microsoft Word. Možná však bude stejně vzácné potkat...

{NADPIS}

{LABEL} {POPISEK}

Když astronauti na ISS spali, diváky přenosu ze stanice vyděsilo vysílání

v diskusi je 6 příspěvků

13. června 2024  10:15

Americký úřad pro letectví a vesmír na jednom ze svých kanálů vysílá přímý přenos z Mezinárodní...

OBRAZEM: Zlatou éru dopravního letectví nám připomene ikonická Caravelle

v diskusi nejsou příspěvky

19. června 2024

U příležitosti letního sezonního zvyšování intenzity letecké dopravy nad Evropou si ukažme obrázky...

Zamáčknete slzu? Windows se definitivně zbavuje tří typických aplikací

v diskusi je 1 příspěvek

19. června 2024

Premium Změna je život, řekli si možná v Microsoftu. V nadcházející aktualizaci systému Windows 11 24H2 se...

Nedávno odepisovaná nejvzdálenější sonda Voyager zase posílá všechna data

v diskusi je 20 příspěvků

18. června 2024  16:51

Přelom minulého a letošního roku byl pro sondu Voyger 1 velice dramatický. Pozemní tým se s ní...

Možná jste ani netušili, že Microsoft Word umí tyto tři věci

v diskusi je 17 příspěvků

18. června 2024

Je těžké narazit na někoho, kdo by neznal Microsoft Word. Možná však bude stejně vzácné potkat...

Objemné plenky mohou způsobit horší paměť
Objemné plenky mohou způsobit horší paměť

Není asi velkým překvapením, že dostatek vhodného pohybu je pro správný vývoj miminka naprosto zásadní. Jen málokdo si ale dokáže představit, co...

Putine, běž do prd*le, zahlásil na koncertě Rod Stewart. Němci zpěváka vypískali

S překvapivou vlnou nevole se na svém nedělním koncertu v Lipsku setkal rockový král Rod Stewart. Během vystoupení se...

Skandál kolem morbidně obézní Miss Alabama. Co se ztratilo mezi řádky

Sociální sítě počátkem června rozvášnila obézní plus size modelka Sara Millikenová oceněná titulem Miss Alabama 2024....

Tvrz koupil za 76 tisíc a daroval ji manželce. Pak ruinu 20 let opravoval

Pavel David zahlédl v dubnu roku 2003 v novinách inzerát: „Prodám tvrz za 76 000 Kč.“ Ještě ten den si jel zříceninu...

Do Itálie se nevrátím, tady vše funguje lépe, říká dcera Petra Hapky

Dcera slavného českého hudebníka Petra Hapky (†70) Petra (41) žila od 3 let s matkou v italském Římě. Ve 29 letech se...

Ostuda bratrů Bendigů v AZ-kvízu. Jan se vymlouval na trému z Mareše

Ve speciálním díle AZ-kvízu s názvem ČT art kvíz se proti sobě utkali bratři Jan a Marsell Bendigovi. V soutěži se jim...