Országos Tudományos és Kutatási Alapprogram

  • Projektszám: K132050
    • Cím: Funkcionális elektromágneses metafelületek tervezése
    • Futamidő: 2019.12.01.-2025.02.28.
    • Témavezető: Dr. Szabó Zsolt
    • Elnyert támogatás: 47.964.000,- Ft

Az anyagok elektromágneses hullámokkal való kölcsönhatása nagymértékben függ a kémiai összetételtől, azonban a strukturáltság még a kémiai összetételnél is jobban befolyásolhatja az elektromágneses hullámok viselkedését. A mikró- és nanotechnológia fejlődése lehetőséget nyit akár az optikai hullámhosszánál is kisebb, bonyolult geometriával rendelkező szerkezetek, metaanyagok és metafelületek létrehozására, amelyek különleges elektromágneses tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Ezek a szerkezetek széles körben alkalmazhatók, például a távközlési használatos antennák sugárzási tulajdonságainak növelésére, nagy érzékenységű szenzorok kialakításánál, vagy hőszigetelő bevonatokként.

  • Projektszám: K134489

    • Cím: Élesztőközösségek rendszerszintű vizsgálata
    • Futamidő: 2020.12.01.-2026.01.31.
    • Témavezető: Dr. Csikász-Nagy Attila
    • Elnyert támogatás: 44.131.000,- Ft

Mai felfogásunk szerint a mikrobiális közösségekben a sejtek egy sereg kémiai anyag termelésével alakítják ki a populáció közös molekuláris miliőjét, amely egyrészt biztosítja a közösség túlélését, másrészt kontrollálja a betolakodókat. Célunk, hogy számítógépes modellekkel és élesztő sejtközösségek kísérleti vizsgálataival megértsük a sejtek környezet-átalakító képességét, a közösségek térbeli struktúrájának kialakulását és ezeket felhasználva olyan kevert kolóniákat hozzunk létre, melyek felhasználhatóak biotechnológiai és biológiai számításos alkalmazásokban. A kutatásban mikrobiológiai, bioinformatikai, nanotechnológiai és matematikai módszereket kombinálunk, hogy fel tudjuk állítani a mikrobiális sejt-sejt kommunikáció kísérletesen visszaigazolt matematikai modelljét és azt alkalmazni tudjuk komplex feladatok elvégzésére alkalmas sejt kommunikáción alapuló rendszerek tervezésére. A kutatás eredményei ipari felhasználásra is kerülhetnek, hiszen az élesztőközösségek stabilitása kulcsfontosságú a borászatban.

  • Projektszám: FK134403
    • Cím: Mikroméretű agy-gép interfészek funkcióinak bővítése felkonvertáló nanorészecskék integrált alkalmazásával
    • Futamidő: 2020.12.01.-2024.11.30.
    • Témavezető: Dr. Fekete Zoltán
    • Elnyert támogatás: 39.745.000,- Ft

A nanorészecskék a tizednanométertől száz nanométerig terjedő mérettartományba eső kémiai részecskék. Orvostudományi felhasználásuk egyre gyakoribb, pl. a rákterápiában vagy nukleáris diagnosztikában. Az ún. felkonvertáló nanorészecskék a közeli infravörös hullámhosszúságú fényt képesek a látható fény hullámhossztartományába alakítani, ezzel fotoindukált kémiai vagy fiziológiai reakciókat képesek kiváltani. Munkánk során ilyen részecskék előnyös tulajdonságaival fogjuk kiegészíteni a kutatási célú mikroimplantátumokat, melyek végül az agyi funkcionalitás és viselkedés kapcsolatát vizsgáló kísérleti idegtudományi területeken kerülnek alkalmazásra. Ezen eszközök funkciói - méretük növelése nélkül is - kibővíthetők felkonvertáló nanorészecskék alkalmazásával, melyek pl. fény hatására szabályozott módon képesek gyógyszerhatóanyagot leadni vagy a sejtek működését genetikai módszerek ötvözésével ki- és bekapcsolni. A felkonvertáló nanorészecskék és implantátumok előállítási technológiáit magyar, amerikai és szingapúri partnerintézetekkel együttműködve ötvözzük. Megvizsgáljuk a nanorészecskék funkcionális viselkedését, stabilitását a létrehozott eszközökben, továbbá demonstráljuk ezen összetett rendszer működését in vivo kísérletekben is.

  • Projektszám: PD138055
    • Cím: Bakteriofágok és mikrobiomok nagyléptékű vizsgálata pángenomikai és gépi tanulási módszerekkel
    • Futamidő: 2021.09.01.-2024.08.31.
    • Témavezető: Dr. Ligeti Balázs
    • Elnyert támogatás: 26.763.000,- Ft

A kutatás célja, hogy megismerjük a mikrobiomok, a bakteriofágok, és a gazdaorganizmus között lévő kapcsolatokat.
A bakteriofágok a vírusok egy olyan csoportját alkotják, amik baktériumokat fertőznek. Az utóbbi években komoly erőfeszítések történtek az emberrel és különféle gazdaorganizmusokkal együtt élő baktériumközösségek feltérképezésére, ugyanakkor a baktériumokkal együtt élő fágokról keveset tudunk. A kutatás elsődleges célja a gazdaorganizmus-mikrobiom-bakteriofágok hármas kapcsolatrendszer részletes vizsgálata gépi tanulási módszerek felhasználásával.
A baktériumok fontos tulajdonsága, hogy önszerveződő, közösségi formában léteznek és sok milliárd éve a bolygó meghatározó életformái, élő szerveződései, hatalmas diverzitás és metabolikus potenciál jellemzi őket, szinte mindenhol megtalálhatjuk őket.
A fágok hatékonyan tudják szabályozni pl. a bélrendszerünkben található mikrobiomot, ahol elsősorban lizogén formában vannak jelen, így lehetővé válhat a mikrobiomok hatékony és célzott szabályozása.
Mivel a mikrobiomok ok-okozati összefüggésben lehetnek bizonyos betegségekkel, ezért a mikrobiomok pl. fágok által történő megváltoztatásával lehetségessé válhat betegségek kezelése. Ez különösen nagy jelentőséggel bír a magas antibiotikum-rezisztenciával rendelkező törzsek és közösségek esetén. A fentiek miatt fontos feltérképezni, kvalitatív és kvantitatív módon, hogy a baktériumközösségekkel milyen fágok lépnek interakcióba, és kísérletetet tenni a fenti folyamatok dinamikájának megértésére.

  • Projektszám: FK137608
    • Cím: Villamosenergia-kereskedelemhez kapcsolódó új mechanizmusok
    • Futamidő: 2021.11.01.-2025.10.31.
    • Témavezető: Csercsik Dávid
    • Elnyert támogatás: 39.840.000,- Ft

Az infrastruktúra rendszerek gazdaságos és megbízható működéséhez a rendelkezésre álló erőforrások hatékony kihasználása szükséges, melyhez elengedhetetlen a megfelelő piaci mechanizmusok alkalmazása. Korunkban több infrastruktúra-rendszer jelentős változásokon megy keresztül. Villamosenergia-rendszerek esetén a megújuló energiaforrások arányának növekedése, valamint a piaci integrációs folyamatok jelentős kihívások elé állítják ezen rendszerek üzemeltetőit. A pályázat célja, hogy villamosenergia-rendszerek esetén új piaci megközelítéseket, módszereket és algoritmusokat adjon, melyek megfelelő választ nyújthatnak az új kihívásokra, illetve növelhetik az infrastruktúra-eszközök kihasználásának hatékonyságát.

  • Projektszám: K137947
    • Cím: A posztszinaptikus Shank fehérje szerkezeti és funkcionális vizsgálata
    • Futamidő: 2021.09.01.-2026.08.31.
    • Témavezető: Dr. Gáspári Zoltán
    • Elnyert támogatás: 48.000.000,- Ft

Az autizmus spektrumzavar az egyik leggyakoribb idegi rendellenesség, amely az érintettek számára komoly nehézségeket okoz a kommunikációban, illetve a szocializációjukban. A betegség megjelenése sokféle, a kissé furcsa zsenitől akár a súlyosan értelmi-fogyatékos, önmagát ellátni sem képes egyénekig terjedhet. További érdekessége az, hogy viszonylag gyakran öröklődik, vagyis gyakran genetikai hibák okozzák. A kutatások rávilágítottak, hogy sokféle gén hibája okozhatja az autizmust. Ezek a gének – bár igen sokfélék, egy közös vonásuk mégis van: általában az idegi szinapszist (két idegsejt közötti kapcsolatot) felépítő, illetve működtető fehérjéket kódolnak. Ezek a fehérjék egymással több ponton is képesek összetapadni, vagyis interakcióba lépni, és így egy bonyolult, dinamikusan változó hálózatot (posztszinaptikus denzitást) hoznak létre. Ez a hálózat képes a szinapszis működését befolyásolni. Kutatásunkban ennek a hálózatnak két központi tagját, a Shank-3 és a Homer-1 nevű fehérjéket, illetve ezek egymással alkotott interakcióját vizsgáljuk meg korszerű módszerekkel. Ezeknek a fehérjéknek ugyanis több mutációja is kimutatható autista betegekben, ráadásul ezek a mutációk vélhetően tönkretehetik a két fehérje interakcióját. A vizsgálatokkal nem csak a két fehérje közti kapcsolat erősségét, hanem ennek molekuláris szerkezetét is meg tudjuk mérni. Ami viszont még ennél is fontosabb az az, hogy a méréseket a mutáns fehérjékkel is elvégezve kideríthetjük, hogy a mutációk valóban elrontják-e a két fehérje interakcióját, illetve azt is, hogy pontosan hogyan. Kutatásunkkal tehát az autizmus kialakulásának megértését, illetve hatékony gyógyszerek fejlesztését segítjük.

  • Projektszám: FK145931
    • Cím: Számítási láncok optimalizációja heterogén architektúrákon
    • Futamidő: 2024.01.01.-2027.12.31.
    • Témavezető: Reguly István Zoltán
    • Elnyert támogatás: 43.524.000,- Ft

A manapság mindenki zsebében megtalálható mobiltelefonok több számításra képesek egy másodperc alatt, mint amennyit 50 éve a holdraszállás tervezésére, végrehajtására használtak. Ennek megfelelően ma már minden tervezést számítógépek segítségével végzük - legyen szó gyógyszermolekulákról vagy felhőkarcolókról: így rengeteg költséget megtakaríthatunk a gyártási, finomhangolási folyamatban. A legújabb számítási eszközök használata azonban egyre specializáltabb tudást igényel, a fizikusok, mérnökök számára így túl nehéz ezek igazán hatékony kiaknázása. Kutatásunk ezt segíti elő, hogy ezek a kutatók, tervezők a megoldandó problémára koncentrálhassanak, a legmodernebb számítógép hardverekek ismerete nélkül lehetséges legyen a probléma magas szintű leírását alacsony szintű, hatékony implementációra képezni a jelen és jövő eszközeire.

  • Projektszám: PD146397
    • Cím: Hálózatos struktúrával rendelkező dinamikus rendszerek kvantitatív analízise és identifikálhatóságának vizsgálata.
    • Futamidő: 2024.01.01.-2026.12.31.
    • Témavezető: Dr. Szlobodnyik Gergely
    • Elnyert támogatás: 30.000.000,- Ft

Időben változó jelenségek az élet számos területén modellezhetőek dinamikus egyenletek és hálózatos reprezentáció formájában egyaránt. Kémiai reakcióhálózatok, metabolikus szignál-útvonalak, génregulációs hálózatok, telekommunikációs hálózatok, ipari folyamatrendszerek, konkurens és elosztott számítási architectúrák mind modellezhetőek dinamikus egyenletekkel és hálózatos reprezentációval gráfok formájában. Gyakorlati szempontból – például mérnöki folyamatrendszerek és szintetikus biológiai hálózatok esetén – nagy jelentősége van, hogy adott dinamikus jelenség milyen hálózatos struktúrával realizálható, esetleg lehetséges-e, hogy különböző, dinamikusan ekvivalens reprezentációk is léteznek. Adott dinamikus jelenség különböző hálózatos struktúrával történő realizálhatósága azt jelenti, hogy a dinamikus viselkedés az individuális rendszerkomponensek különböző interakciói révén is megvalósítható. A mérnöki tervezésben, adott funkcionális komponenseket tekintve nagy jelentősége van, hogy az adott dinamikus viselkedést produkáló hálózatot a komponensek milyen interakciói révén implementáljuk. Például lehetséges hogy egy hálózati struktúrához nagyobb energiafogyasztás vagy lassabb végrehajtási idő tartozik, azaz ugyanazon dinamikus viselkedés végrehajtása egye hálózati struktúra segítségével előnytelen més realizációkhoz képest.
A kutatómunkám célkitűzése dinamikus rendszerek különböző, dinamikusan ekvivalens hálózati struktúráinak meghatározása, illetve a hálózati struktúra és a dinamikus viselkedés közötti kvantitatív kapcsolatok vizsgálata. Kutatómunkám eredményeit mérnöki és biológiai hálózatok kvantitatív vizsgálatában és szintézisében tervezem alkalmazni.

  •  Projektszám: K145934
    • Cím: Hálózati struktúrával rendelkező dinamikus rendszerek analízise és irányítása kompartmentális reprezentáció segítségével.
    • Futamidő: 2024.01.01.-2027.12.31.
    • Témavezető: Dr. Szederkényi Gábor
    • Elnyert támogatás: 47.630.000,- Ft

A mindennapi életben természetes vagy technológiai folyamatok esetén egyaránt alapvető fontosságú lehet térben és időben változó mennyiségek (pl. hőmérséklet, koncentráció, elektromos feszültség, sebesség, járművek száma egy adott területen stb.) kapcsolatának meghatározása. Ezt a kapcsolatot rendszerint matematikai modellek segítségével adjuk meg, és ilyen megbízható modellek nélkül napjainkban nemhogy bonyolult nagy rendszerek (pl. gyártó üzemek, közlekedési hálózatok), de még viszonylag egyszerű háztartási eszközök sem üzemeltethetők. A modellek segítségével pl. becsléseket adhatunk a jövőre (ezzel esetleg előrejelezve egy veszélyes eseményt vagy meghibásodást), vagy szabályozhatjuk a megfigyelt folyamatokat, hogy a kívánt tartományban, megfelelő teljesítménnyel, de emellett takarékosan is üzemeljenek. A projekt legfőbb célja, hogy különböző alkalmazási területekről származó modellekre egységes matematikai (ún. kompartmentális) leíráson alapuló kezelési módszertant dolgozzon ki, amelynek segítségével nehéz szabályozási és diagnosztikai feladatok hasonló és egyúttal hatékony módon megoldhatóvá válnak. Az eredményeket gyógyszerek bőrön keresztüli felszívódásához, közlekedési és biológiai hálózatok működéséhez, valamint ökológiai folyamatokhoz kapcsolódó modellezési és szabályozási problémák megoldására szeretnénk használni az adott területek nemzetközi szinten elismert magyar és külföldi szakértőivel együttműködve.

  • Projektszám: PD145902
    • Cím: Nemlineáris bizonytalan rendszerek számítási analízise alkalmazásokkal
    • Futamidő: 2024.01.01.-2026.12.31.
    • Témavezető: Dr. Polcz Péter
    • Elnyert támogatás: 30.000.000,- Ft

Ez a kutatási program új technikákat kínál a környezetünkben zajló fontos társadalmi, biológiai és járványügyi folyamatok időbeli fejlődésének elemzésére, ellenőrzésére vagy előrejelzésére. A kidolgozott eljárások a hulladékfeldolgozás vagy akár az autópályák forgalmának fontos kérdéseire is választ adhatnak. A várható matematikai eredmények a jövőben akár épületek hőháztartásának dinamikus elemzésében és az energiafogyasztás mérséklésében is hasznosak lehetnek.

  • Projektszám: ANN 149456
    • Cím: Skálázható magnonikus neurális hálók
    • Futamidő: 2025.01.01.-2028.12.31.
    • Témavezető: Dr. Csaba György
    • Elnyert támogatás: 55.908.000,- Ft

Szinte minden modern technológia létfeltétele az integrált áramkörök folyamatosan növekvő komplexitása. A mesterséges intelligencia (MI) feladatai hatalmas igényt teremtenek energiahatékony áramkörökre. Csak egy ChatGPT tanítás áramköltsége 10 millió dolláros nagyságrendű. Az MI teljesítőképességének határait az elektronikus áramkörök energiahatékonysága határozza meg. Célunk olyan magnonikus eszközök kifejlesztése, amelyek nagyságrendekkel növelik a számítástechnikai eszközök energiahatékonyságát. A magnonika, ahol magnonok (spinhullámok) dolgozzák fel az információt, az egyik legígéretesebb megközelítés a jövőbeli alacsony energiaigényű "beyond Moore" eszközökhöz. A magnonikus számítógép ötlete az optikai számítógépekből nőtt ki, ahol az interferenciamintázatok kialakulása végzi a számításokat. A magnonikus eszközök praktikusabb eszközök lehetnek, mint az optikaiak, mivel planáris technológiákkal, integrált formájában építhetők meg. Csoportjaink vezető szerepet töltenek be a magnonika kutatásában, és a sikeres együttműködésünk már több éve tart. E pályázatban egyesítjük erőinket, hogy a magnonikus számítástechnikát minőségileg új szintre emeljük. Ahelyett, hogy a számítási funkciók alapszintű demonstrációira összpontosítanánk, megépítjük a skálázható számítógéphez szükséges komponenseket. Paramerikus erősítőket fejlesztünk ki, amelyek lehetővé teszik az egyszerű magnonikus blokkok összekapcsolását nagyobb számítóeszközökké, valamint az ezek tervezését lehetővé tevő modellező eszközöket. Ez egy nagy kockázatú, nagy hozamú projekt, amely potenciálisan forradalmasíthatja a számítástechnikát, és Közép-Európát a globális mikroelektronikai ipar térképére helyezheti.

  • Projektszám: Advanced 149463
    • Cím: Multicellularitás szerepe a sejtszaporodásban
    • Futamidő: 2025.01.01.-2028.12.31.
    • Témavezető: Dr. Csikász-Nagy Attila
    • Elnyert támogatás: 119.984.000,- Ft

Kutatásunk célja annak megértése, hogyan kommunikálnak és szerveződnek a sejtek egy többsejtű rendszerben, például egy élesztő kolóniában. Az élesztő kiváló modell erre, mert gyorsan növekszik, könnyen génmanipulálható és előfordulhat egysejtű vagy többsejtű formában is. Az élesztő tanulmányozásával olyan összetett kölcsönhatásokat érthetünk meg, amelyek az emberi szervezetben is előfordulnak, beleértve a rákot is.

Úttörő képalkotó technikákat használunk az élesztősejtek megfigyelésére. Különböző színekkel jelölve az élesztőt, valós időben láthatjuk azok kölcsönhatását. Robotok és automatizált rendszerek segítségével egyszerre több ezer mintával végezhetünk nagyszabású kísérleteket. A mikrofluidika technológia lehetővé teszi, hogy apró környezeteket hozzunk létre, amelyekben pontosan szabályozhatjuk az élesztő növekedési feltételeit. Számítógépes modelleket is fejlesztünk az élesztő kolóniák viselkedésének szimulálására, segítve ezzel a különböző feltételek mellett történő viselkedés előrejelzését.

Fő célunk a sejtkommunikáció, együttműködés és versengés alapvető elveinek felfedezése. Ezeknek az elveknek a megértésével új betekintést nyerhetünk az összetett életformák evolúciójába és a betegségek, például a rák mechanizmusaiba. Csapatunk szakértelemmel rendelkezik az élesztőbiológia, a számítógépes modellezés és a fejlett mikroszkópia terén, és korszerű eszközökkel, technológiákkal támogatott.

Eredményeink új stratégiákhoz vezethetnek azon betegségek kezelésére, ahol a sejtkommunikáció megszakad, mint például a rák. Az általunk kifejlesztett új technikák és modellek más tudósok számára is értékes erőforrások lesznek, akik hasonló témákat tanulmányoznak.

  • Projektszám: Advanced 152477
    • Cím: Metaszerkezet alapú lab-on-chip érzékelők
    • Futamidő: 2026.01.01.-2029.12.31.
    • Témavezető: Dr. Szabó Zsolt
    • Elnyert támogatás: 149.949.000,- Ft

A lab-on-a-chip (LoC) egy innovatív, kisméretű eszköz, amelynek segítségével kis mennyiségű folyadékminta (pl. vér vagy vízcsepp) gyors és pontos elemzésére van lehetőség. Ebben a kutatási munkában új generációs LoC-rendszert fejlesztünk, nagy érzékenységű mikrohullámú szenzorokat integrálva 3D-nyomtatott mikrofluidikai csatornákhoz. A szenzorok különlegessége, hogy metastruktúrákat (apró mintázatokat) alkalmaz, amelyek képesek erősíteni és a mérendő mintára irányítani a mikrohullámokat. Ez a megoldás 2–10-szeres érzékenységnövekedést tesz lehetővé a hagyományos LoC szenzorokhoz képest, lehetővé téve nagyon kis koncentrációjú anyagok vizsgálatát. A technológia fő célja, hogy kis térfogatú mintákban (akár egyetlen csepp folyadékban) is képes legyen biomolekulákat (pl. glukóz, fehérjék) vagy környezeti szennyezőket (pl. nehézfémek) érzékelni. Ez különösen fontos az orvosi diagnosztikában, ahol kis mennyiségű mintákból gyors diagnosztikára van szükség, vagy a környezetvédelemben, ahol a szennyeződések korai felismerése kritikus. Kihívás egy költséghatékony gyártási folyamat kialakítása is, amely lehetővé teszi az LoC eszközök gyártását 25 €/darab alatti áron. Ez jelentősen csökkentené a diagnosztikai és monitoring költségeket, hozzájárulva a fejlődő régiók egészségügyi ellátásához és világszerte a fenntarthatóbb környezetvédelemhez.

  • Projektszám: ANN 152741
    • Cím: A posztszinaptikus Drebrin fehérje aktinkötése
    • Futamidő: 2026.01.01.-2029.12.31.
    • Témavezető: Dr. Gáspári Zoltán
    • Elnyert támogatás: 67.970.000,- Ft

Az idegrendszer fejlődésében, illetve működésének szabályozásában fontos szerepet tölt be a Drebrin fehérje. A Drebrin hiánya összefüggésbe hozható a kognitív képességek csökkenésével járó állapotok kialakulásával, felmerült az Alzheimer-kórral vagy az öregedéssel való kapcsolata is. A Drebrin köt az aktin filamentumokhoz, melyek a sejtek alakjáért felelős sejtvázelemek. A Drebrin aktinkötéséért felelős régiója ún. funkcionálisan rendezetlen szakasz, azaz szabad állapotában nem rendelkezik határozott szerkezettel, igen dinamikus. A kutatásunk fő kérdése a Drebrin aktinkötő szakaszának részletes szerkezeti, dinamikai és funkcionális jellemzése integrált kísérleti és számítógépes módszerekkel. Az osztrák partner az ilyen rendszerek vizsgálatára alkalmas NMR-spektroszkópiai mérésekhez szükséges nagyműszeres hátteret és az annak használatához szükséges szakértelmet és módszerfejlesztési hátteret nyújtja, valamint a konkrét NMR méréseket hajtja végre. A magyar fél a mérésekhez használ mintakonstrukciók tervezését és optimalizálást, egyes funkcionális méréseket, valamint a mérési eredmények számítógépes szimulációkkal történő értelmezését végzi. A kapott eredmények segíthetnek a Drebrin fehérje pontos szerepének tisztásában, hozzájárulhatnak esetleges lehetséges terápiás megközelítések kidolgozásához, valamint felhasználhatóak lehetnek más, funkcionálisan rendezetlen aktinkötő fehérjék vizsgálata kapcsán.

  • Projektszám: K 131545

    • Cím: Komplex technológiai rendszerek analízise és optimalizálása energetikai alkalmazásokkal
    • Futamidő: 2019.12.01-2023.11.30.
    • Témavezető: Dr. Szederkényi Gábor
    • Elnyert támogatás: 19 608 000,- Ft
    • Konzorciumvezető: Pannon Egyetem

Kutatási tevékenység folytatása nemlineáris dinamikai rendszerek analízisével és irányításával kapcsolatban. Az eredmények publikálása nemzetközi konferenciákon és folyóiratokban.
A pályázat az érintett kutatócsoportok eddigi közös munkájának folytatása, ahol új számítási eszközöket és technikákat kívánunk kifejleszteni komplex, hálózati struktúrájú technológiai rendszerek dinamikai analízisére és optimális irányítására. Az alkalmazások fő fókusza jelen pályázat esetében energiarendszerekre irányul, amelyek lehetnek energiahálózatok, ill. ilyen hálózatokban megtalálható részrendszerek (források, fogyasztók).

  • Projektszám: PD_125216

    • Cím: Magyar grammatikai konstrukciók disztribúciós szemantikája
    • Futamidő: 2017.09.01-2020.08.31.
    • Témavezető: Dr. Siklósi Borbála
    • Elnyert támogatás: 15 219 000,- Ft
    • A projekt célja:
      • 1.) Hibafelismerő algoritmusok létrehozása és fejlesztése (szóbeágyazó modellek használatával)
      • 2.) A felismert hibák javítása az annotáló eszközökben és a korpusz újraannotálása a javított algoritmusokkal

  • Projektszám: PD 128699

    • Cím: Mélytanuló algoritmusok kutatása tér-időbeli jelenségek vizsgálatára
    • Futamidő: 2018.09.01 - 2021.08.31.
    • Témavezető: Dr. Zsedrovits Tamás
    • Elnyert támogatás: 15.807.000,- Ft

E kutatási projekt célja, hogy új lehetőségeket fedezzen fel a mesterséges neurális hálózatok területén, amelyek segítségével kétféle problémára keresem a választ. Egyrészt a kis méretű pilóta nélküli repülőgépek (vagy drón) fedélzetén, valós időben történő videó feldolgozás. Ez a terület fontos például az ütközés elkerülés területén, ahol a repülőgép miatt a felhasználható tömeg és a költségek korlátozottak. E cél elérése érdekében, a különböző típusú mesterséges neurális hálózatokat vizsgálom, és ennek eredményeként egy új, és optimális hálózati struktúrát szeretnék megalkotni. A másik probléma a feldolgozás terén a távérzékelési adatok, pontosabban, egy nagy és sűrű, meteorológiai tornyokból és egyéb eszközökből álló, komplex terepen elhelyezett hálózat adatainak feldolgozása. A motiváció az, hogy ebben a környezetben a jelenleg rendelkezésre álló előrejelzés modellek teljesítménye nem kielégítő, ezért a tudósok rengeteg adatot gyűjtenek a jelenlegi modellek értékeléséhez, a modellek javításához. Az egyik fő probléma az, hogy hatalmas mennyiségű adatot gyűjtenek, de legtöbb esetben csak kis részét dolgozzák fel ténylegesen (kevesebb, mint 5%), mert nincsenek megfelelő eszközeik, amelyek hatékonyan képesek kezelni ezt az adatmennyiséget. Az alapötlet az, hogy az eredményeket egy speciális típusú mesterséges neurális hálózaton szeretném alkalmazni, ami ehhez a kérdéshez készül, és amellyel akár különböző tér-időbeli események is jelezhetők a gyűjtött adatokban, mint például a hegycsúcsok mögött kialakuló örvényleválást. Végső soron egy ilyen eszköz segíthet az időjárási jelenségek mögött végbemenő folyamatok jobb megértésében és az előrejelzések javításában.

  • Projektszám: PD-123900

    • Cím: Energetikai hálózatok és rendszerek játékelméleti modellezése és mechanizmustervezése
    • Futamidő: 2017.12.01-2020.11.30.
    • Témavezető: Dr. Csercsik Dávid
    • Elnyert támogatás: 15.219.000,- Ft

Az energetikai rendszerek olcsó és megbízható működéséhez egyrészt szükséges a rendelkezésre álló erőforrások hatékony kihasználása, másrészt hatékony piaci mechanizmusok tervezése. Korunkban a zöld energia előretörésével, valamint a piaci liberalizációs folyamatokkal jelentős változásokon megy keresztül az energetikai szektor. Egyfelől szükség van olyan új komplex piaci mechanizmusok fejlesztésére, melyek a rendszerek hatékony és megbízható működését biztosítják az új körülmények közt is, másrészről - mivel a legjelentősebb (pl gáz, villamos energia) energetikai rendszerek kiemelt jelentőségű részei a hálózatok - olyan prediktív modellekre, melyek a hálózatban elfoglalt pozíció illetve betöltött szerep alapján tudják jellemezni a szereplők piaci erejét és befolyását, így többek közt hozzásegíthetik az elemzőket a potenciális projektek megtérülésével kapcsolatban tett hatékonyabb becslésekhez.

  • Projektszám: FK_125217

    • Cím: Lexikai tudásábrázolás disztribúciós szemantikai módszerekkel
    • Futamidő: 2017.09.01-2020.08.31.
    • Témavezető: Dr. Siklósi Borbála
    • Elnyert támogatás: 37.588.000,- Ft

Bár nagyon sokféle múzeumot látogathatunk meg élőben, ahol az adott témának akár valamilyen különleges, akár a hétköznapi oldalát ismerhetjük meg általános művelődés vagy éppen elmélyült kutatás céljából, a magyar nyelv szavait, kifejezéseit és nyelvtani szerkezeteit bemutató tárlattal eddig még nem találkozhattunk. Ennek a kutatásnak az eredményeként azonban megnyílik az első magyar (internetes) szómúzeum, ahol akár a nyelvész kutatók, akár a laikus nézelődők, de még az iskolás tanulók is kedvükre nézelődhetnek a minden eddiginél nagyobb magyar nyelvi gyűjteményben. A magyar nyelv szavainak jelentését és azok kapcsolatait bemutató tárlatokat az emberi agy működését modellező mesterséges neurális hálózatokat alkalmazó számítógépes programok segítségével hozzuk létre.

  • Projektszám: PD-124905

    • Cím: Lokalitás és Munka-Elosztás Heterogén Szimulációkban és Architektúrákon
    • Futamidő: 2017.09.01-2020.08.31.
    • Témavezető: Dr. Reguly István
    • Elnyert támogatás: 15.219.000,- Ft

A mai világ minden területén jelen vannak a számítógépek, és a legtöbb hétköznapi eszköz, autó, repülő, vagy akár egy szék tervezésében is meghatározó szerepet játszottak – nem is beszélve az új gyógyszerek fejlesztéséről, vagy éppen a Higgs bozon megtalálásáról. Bár jogosan azt várhatjuk, hogy idővel egyre nagyobb és összetettebb problémákat tudunk majd számítógépek segítségével megoldani, a számító egységek már egy ideje nem képesek önmagukban gyorsulásra – ehelyett többet és többfélét teszünk belőlük egymás mellé: így egy mai okostelefonban sem ritka egy 4 magos processzor és egy pár száz magos grafikuskártya. Ezek hatékony használata azonban nehéz, főleg azok számára, akik magasabb szintű, pl. fizikai vagy tervezési problémákat akarnak megoldani, és nem szeretnének a hardverek részleteivel foglalkozni. Kutatásom ezért olyan programozási módszerek kidolgozásával foglalkozik, melyek lehetővé teszik, hogy ezen tudományterületek művelői könnyen megfogalmazhassák a problémáikat, majd utána ezek hatékonyan ki tudják használni a legújabb és legkülönbözőbb számítógép-rendszereket.

  • Projektszám: NN_124363

    • Cím: A GKAP fehérje rendezetlen régióinak és komplexeinek szerkezeti jellemzése
    • Futamidő: 2017.09.01-2021.08.31.
    • Témavezető: Dr. Gáspári Zoltán
    • Elnyert támogatás: 47.572.000,- Ft

A tanulás és a memória molekuláris szintű hátterének feltérképezése a következő évek, évitizedek egyik legfontosabb tudományos kihívása. Az idegsejtek közötti kommunikációban részt vevő fehérjemolekulák kapcsolatrendszerének feltárása kulcsfontosságú ahhoz, hogy a memória különböző formáinak kialakulását, fennmaradását és törlését az elemi folyamatok szintjén megérthessük. A tervezett kutatás során egy konkrét fehérje, a GKAP (Guanylate Kinase-Associated Protein) működését szeretnénk minél részletesebben tanulmányozni.

A GKAP az idegsejtek közötti kapcsolatot biztosító szinapszisok "fogadó" oldalán kialakuló fehérjehálózat szervezésében vesz részt. A GKAP az úgynevezett funkcionálisan rendezetlen fehérjék közé tartozik, azaz nagy részén nem rendelkezik állandó, jól meghatározott térszerkezettel. Az ilyen nagyon mozgékony molekulák vizsgálatára a leghatékonyabban az NMR-spektroszkópia nevezetű szerkezetvizsgáló módszer alkalmazható, melynek segítségével az egymásba alakuló térszerkezetek nagy pontossággal feltérképezhetőek. A kapott mérési eredményeket megfelelő számításokkal kombinálva részletes háromdimenziós modelleket alkothatunk

  • Projektszám: PD 121105

    • Cím: Struktúra-Alapú Szuperrezolúciós Ultrahang Képalkotás
    • Futamidő: 2016.10.01-2019.09.30.
    • Témavezető: Dr. Gyöngy Miklós
    • Elnyert támogatás: 15.087.000,- Ft

A hagyományos képalkotó rendszerek felbontási képességét az alkalmazott sugárzás hullámhossza szabja meg. Az ultrahang hullámok hosszabbak az optikában felmerülő hullámoknál, azonban jóval mélyebb a behatolásuk. A jelen kutatás célja, hogy biológiai szövetról sejt-szintű felbontású képek készüljenek 1 cm behatolási mélységgel. Az eredmények új távlatokkal kecsegtetnek a diagnosztikában, kiváltképpen a fejlszíni elváltozások (pl. bőrrák) területén.
A kutatás jelentősége abból adódik, hogy jelenleg az összes orvosi képalkotás esetében egy fájdalmas kompromisszumot kell kötni a behatolási mélység és a felbontás között. Sejtes elemek képalkotása több milliméter mélységben egyedülálló betekintést nyújtana különböző biológiai folyamatokba valamint megnövelné a magas-frekvenciás ultrahang diagnosztikai képességét (sőt, más képalkotási módalitásokra is, mint például optikális koherencia tomográfiára, hatással lenne).

  • Projektszám: K 120650

    • Cím: Mikrobióm bioinformatika: Komplex bakteriális közösségek számítógépes analizise és modellezése
    • Futamidő: 2016.10.01-2020.09.30.
    • Témavezető: Dr. Pongor Sándor
    • Elnyert támogatás: 32.392.000,- Ft

A baktériumok gyakran stabilis közösségeket formálnak, amelyben a fajok egymással, a gazdaszervezettel és a környezettel bonyolult kapcsolatokban állnak. A gyors DNS-szekvenálás ma már lehetővé teszi, hogy a microbiális közösségekben lévő genomokat megismerjük. Igy választ kaphatunk olyan kérdésekre, hogy milyen hasznos vagy káros mikrobák vannak jelen egy vizsgált közösségben.

A bioinformatikai eszközök ma már lehetővé teszik,hogy a mikrobiális közösségek összetételét, és kommunikációs képességeiket megismerjük, de még nagyon sok munka van előttünk, hogy a közösségek működését megismerhessük. Különösen a gének, és termékeik, pl. a jelanyagyok és kölcsönhatásaik megismerése fontos új feladat. Ezeket az eredményeket sok új területen, pl a bertegségek gyógyításában vagy a szennyezett környezet szanálásában is alkalmazni lehet. Célunk olyan új és hatékony bioinformatikai módszerek kifejlesztése, amelyek az új nagyteljesítményű számitógép architektúrákon is futtathatók, és amelyekkel a baktériumközösségek összetételét, és az őket alkotó szervezetek kommunikációs kölcsönhatásait jobban meg tudjuk ismerni. Ezeket a módszereket a bakteriális kommunkiáció génjein fogjuk kipróbálni. A kifejlesztett programokat, adatbázisokat a tudományos közösség számára ingyenes, Open Source formában fogjuk publikálni

  • Projektszám: NF 104198

    • Cím: Biomolekulák dinamikus szerkezeti sokaságainak előállítása és jellemzése
    • Futamidő: 2012.09.01 – 2016. 08.31.
    • Témavezető: Dr. Gáspári Zoltán
    • Elnyert támogatás: 49.768.000,- Ft
    • Résztvevők: Kovácsné Ángyán Annamária Franciska, Rovó Petra

Az élet működésének mély megértését az élőlényeket felépítő molekulák megismerése teszi lehetővé. Ezen molekulák sokszor egyedi, rájuk jellemző térbeli alakkal rendelkeznek, amely döntő fontosságú feladatuk ellátásához: legtöbbször a különböző partnermolekulák alakjának illeszkedése jelenti ehhez a kulcsot. A XX. század végétől azonban egyre inkább előtérbe kerül ezen molekulák dinamikus mivolta, azaz az a tulajdonságuk, hogy alakjuk nem merev, hanem időben dinamikusan változik. Ez az elmúlt években jelentős szemléletváltást hozott el a biomolekulák kutatói körében, akik közül egyre többen ismerik fel a molekulák belső dinamikájának jelentőségét azok működése során. Kutatásunk ezen belső dinamika jobb feltérképezésére és megértésére összpontosít újszerű módon, kísérletes és elméleti számítási módszerek összekapcsolásával. Célunk a rendelkezésre álló hasonló eljárások továbbfejlesztése és minél több valós fehérje esetében konkrétan felmerülő kérdésekre történő alkalmazása. Eredményeink várhatóan nem csak általános, elméleti jelentőséggel bírnak majd, hanem hasznos hozzájárulást jelenthetnek a gyógyszerkutatás és a biotechnológia területeihez is.

  • Projektszám: NF 104706

    • Cím: Polinomiális nemlineáris rendszerek analízise és irányítása optimalizálási módszerek segítségével
    • Futamidő: 2012.09.01 – 2016. 08.31.
    • Elnyert támogatás: 44.724.666,- Ft
    • Témavezető: Dr. Szederkényi Gábor
    • Résztvevők: Csercsik Dávid, Rudan János

A projekt célja olyan új módszerek kifejlesztése, amelyek természetes és technológiai rendszerek bonyolult jelenségeinek jobb megértéséhez járulnak hozzá. Ezt a célt a vizsgált rendszerek sajátos matematikai leírásának felhasználásával kívánjuk elérni. A tanulmányozott, egymással szoros kapcsolatban álló modelltípusok speciális tulajdonságainak kihasználásával az eddigieknél hatékonyabb módszereket kívánunk kifejleszteni fontos tulajdonságok (pl. stabilitás) vizsgálatára, modellezési és szabályozási feladatok megoldására. A projekt céljai közé tartozik az alkalmazásként vizsgált biológiai és energetikai rendszerek vizsgálata és szabályozása, amellyel idő, energia és más fontos erőforrások takaríthatók meg. A biológiai modellekkel kapcsolatos eredmények várhatóan hasznosak lesznek pl. a célzott gyógyszertervezésben ill. új orvosi kezelési módszerek fejlesztésében.

  • Projektszám: K 84045

    • Cím: Erőforrás korlátozott WLAN és BioMed alkalmazások új kommunikációs elveken alapuló, átkonfigurálható fizikai rétegeinek és protokolljainak kutatása
    • Futamidő: 2011.02.01 – 2014. 01.31.
    • Elnyert támogatás: 17.335.000,- Ft
    • Témavezető: Dr. Kolumbán Géza
    • Résztvevők: Krébesz Tamás, Józsa Csaba, Oláh András, Tisza Dávid

A környezettudatos mérnöki megoldások a korszerű méréstechnika ill. érzékelő, adatátviteli és információ-feldolgozó eszközök alkalmazásával maximalizálják az új ill. már létező termékek, technológiák és az emberi tevékenységek hatásfokát. Egy ilyen rendszer szenzorok, szabályzók és vezetéknélküli hálózati eszközök (WND) tucatjaiból épül fel. Mivel ilyen nagyszámú eszköz esetén a frekvenciakiosztás megoldhatatlan, az engedélyhez nem kötött rádió az egyetlen megoldás.
Merőben új hálózati és kommunikációs stratégiákra van szükség, mivel ezek a hálózatok ad hoc módon vannak telepítve, egy eszköz kiesése esetén annak feladatát a szomszédos eszközöknek kell átvenniük. A kognitívitáson túlmenően az egyes eszközöknek relézési funkciót is el kell látniuk ha nincs közvetlen összeköttetés az információ forrás és a célállomás között.

  • A kutatási célok:
    • 1. átkonfigurálható fizikai rétegek kidolgozása új vivők generálása, új modulációk és detekciós algoritmusok kutatása
    • 2. alkalmazás orientált protokollok kutatása
    • 3. WND modellek felállítása

amelyek felhasználhatók mind a fizikai réteg, mind a kommunikációs paraméterek felett végrehajtott hálózati szintű optimalizálásban

A kutatás az erőforrás-korlátozott, kis sebességű WLAN és viselhető BAN alkalmazásokra fog fókuszálni, a frekvencia újrafelhasználás az UWB technológiával lesz biztosítva. Mivel az FCC UWB szabályozás csak az emissziós limitet adja meg de nem korlátozza az új vivők és modulációk alkalmazását a kutatást kiterjesztjük az új vivőkre és modulációkra is.

  • Projektszám: PD 73753

    • Futamidő: 2008.09.01 – 2011. 08.31.
    • Elnyert támogatás: 23.529.000,- Ft
    • Témavezető: Dr. Iván Kristóf

A pályázat keretében egy olyan újszerű rendszer kultúráját szeretnénk megteremteni Magyarországon, amely a mikrofluidikának és a lab-on-a-chip paradigmának egy új ágát képviseli. Egy folyadékcsepp nedvesítési tulajdonságai megváltoztathatók az elektromos tér változtatásával. Ezzel a módszerrel lehet a cseppet megfelelően gyorsan mozgatni is, tehát folyadékcseppek aktív mozgatásával lehet kiváltani a mikrofluidikában eddigi rögzített folyadékcsatornás elrendezéseket.

Az új technológia reménye, hogy jó és megfelelően gyors alternatívát tud nyújtani a kémiai és biológiai elemzések terén a meglévő lab-on-a-chip készülékekkel szemben. Egy ilyen digitális mikrofluidikai rendszer kialakítása és tesztelése a célunk.
A tesztlabor kialakítása, a chipekhez a különböző meghajtó áramkörök tervezése és tesztelése, alkalmazása, valamint a megfelelő kémiai és biológiai alapreakciók párhuzamos elvégzése szerepel a terveinkben. Célunk továbbá a klasszikus mikrofluidikai alapműveletek elérhető pontosságon belüli implementálása (folyadék be- és kivezetés, transzport, adagolás, keverés, cseppszétválasztás, és -egyesítés).

  • Projekt száma: OTKA NI 61101

    • Futamidő: 2006.03.01 – 2009.02.28.
    • Témavezető: Dr. Roska Tamás
    • Elnyert támogatás: 75.000.000,- Ft
    • Résztvevők: Nyékyné Gaizler Judit, Szirányi Tamás, Takács György, Vidnyánszky Zoltán, Prószéky Gábor, Rekeczky Csaba, Ulbert István, Kalló Imre, Iván Kristóf, Csurgay Árpád István, Karmos György, Kovács Ferenc, Levendovszky János.
    • Student 1 - 4: Pohl Gábor, Kiss Attila, Fodróczy Zoltán, Lázár Anna Kinga, Havasi László, Harczos Tamás, Kóbor István, HAS Computer and Automation Research Institute, HAS Institute for Psychology,HAS Institute of Experimental Medicine, HAS Research Institute for Technical Physics and Materials Science Semmelweis University, HAS Research Group for Neurobiology.

A PPKE Információs Technológiai Kara néhány éve az információs technológiák és a neurobiológia tudományát ötvöző, multidiszciplináris kutatási programot indított, amelyhez öt éve társult a nanoelektronika és a mesterséges értés kutatása is. A Karon folytatott elekro- és számítástechnikai mérnökképzés különleges multidiszciplináris jellegű: az első öt szemeszterben egy-egy tárgy az idegtudományokkal foglalkozik.

  • A Tudományos Iskola az alábbi fő kutatási irányokra és módszerekre koncentrál:
    • 1. Tér- és időbeli hullám számítógép elmélete, amelyet CNN technológiának és a topografikus tömbök számítástechnikájának nevezünk. Ide tartoznak az algoritmikus kérdések, a fizikai implementáció kérdései és ezek biológiai relevanciája.
    • 2. A szubmikron- és nanoelektronikai áramkörök megvalósíthatóságának tanulmányozása, ide tartoznak a mély szubmikron CMOS áramkörökkel kombinált nanoantenna tömbök.
    • 3. Nyelvi technológiák és mesterséges intelligencia. Az emberi nyelv morpho-szintaxisának mintákra alapozott leírása, amely a mesterséges szövegértés és –fordítás eddigieknél hatékonyabb implementációjához vezet.

A projekt keretén belül folyó alprojektek jól jellemzik a kutatási és oktatási tevékenységet: irányított helyi gyógyszerbevitel epilepsziás betegek agyába, mobiltelefon halláskárosultaknak, bionikus szemüveg látássérültek számára.