Matematické znalosti a počítačové zručnosti, to sú atribúty, ktoré určujú súčasný technologický vývoj. Ten dnes zasahuje do každej oblasti nášho života a mení svet! Dokazuje, že aj taká zdanlivo teoretická disciplína ako matematika má mnoho možností praktického uplatnenia. Naviac, ak sa spojí s informačnými technológiami, ako je tomu na Stavebnej fakulte STU v študijnom odbore Matematicko-počítačové modelovanie, jej aplikačný rámec je skutočne široký. Od priemyslu, cez zdravotníctvo až po ekológiu.
Spojenie matematiky a ekológie môže znieť na prvé počutie trochu zvláštne. No pre odborníkov matematicko-počítačového modelovania je ekológia len jednou z možných oblastí pre aplikáciu ich špecifického know-how. Každý dej, jav či stav reality vedia pretaviť do matematických charakteristík, ktoré sú základom pre tvorbu softvérov a počítačových modelov. Nápomocných napríklad aj pri monitorovaní lesov, objavovaní a mapovaní chránených biotopov, resp. tvorby sústavy chránených území európskeho významu v rámci nadnárodného projektu Natura 2000.
„Predstavte si, že je potrebné zmapovať záujmové, chránené územia, v národnom alebo aj medzinárodnom meradle. Sledovať ich vývoj v čase a podľa výsledkov nastavovať opatrenia ochrany najviac ohrozených druhov rastlín, živočíchov a revitalizácie biotopov. Vzhľadom na počet takýchto územní – len na Slovensku je ich vyše tisíc – je to časovo a finančne náročné. A niekedy, pre nedostupnosť terénu, dokonca aj nemysliteľné.“, hovorí matematička a odborníčka na matematicko-počítačové modelovanie Ing. Aneta Alexandra Ožvat zo Stavebnej fakulty STU.
Monitorovanie lesov a objavovanie biotopov matematickými metódami
Ekológovia môžu síce využiť družicové snímky Zeme, no tie nehovoria o hlbšej kvalite daného územia. Zelená je skrátka zelená. Každý biotop, prírodná oblasť má však svoje botanické charakteristiky. A tie sa do matematických charakteristík pretaviť dajú. Počítačom sú zrozumiteľné rovnako ako dáta získané z družíc. Tento poznatok využili odborníci zo Stavebnej fakulty STU, keď ich k spolupráci prizvali kolegovia z Botanického ústavu Centra biológie rastlín a biodiverzity SAV a Európskej vesmírnej agentúry.
„Botanickým charakteristikám sme priradili tie matematické a vytvorili počítačové algoritmy na presnú lokalizáciu a klasifikáciu požadovaných biotopov.“, vysvetľuje matematička. „Softvér sme naučili spracovávať údaje zo 17 optických kanálov družice, počítať smerodajné charakteristiky pre chránené oblasti a na základe difúznych rovníc na satelitnej snímke klasifikovať jednotlivé biotopy. Novovytvorený softvér, ktorý sme nazvali NaturaSat, nám umožní zo snímok a satelitných dát družice Sentinel-2 monitorovať aj dynamické zmeny sledovaných území.“
Softvér NaturaSat z dielne odborníkov na matematicko-počítačové modelovanie Stavebnej fakulty STU je slovenským unikátom. A podľa záujmu krajín z celého sveta, zdá sa, že aj medzinárodným. Za jeho úspechom stoja bezosporu najmä know how odborníkov a výstupy s 98% presnosťou.
Podobných projektov je na Stavebnej fakulte viac. Aj v samotnom odbore Matematicko-počítačového modelovania. Moderné metódy aplikovanej matematiky, programovacie jazyky, operačné systémy, počítačové siete, aplikácie a softvéry pre matematicko-počítačové modelovanie sa tu spájajú s praxou. Študenti nielenže odhaľujú možnosti ich aplikácie v rôznych oblastiach vedy a techniky – od priemyslu až po medicínu, ale aktívne ich rozvíjajú ďalej. V závislosti od vlastnej kreativity a záujmu. Nielen v prospech ekológie alebo informatiky, ale aj v počítačovej grafike, spracovaní obrazu, data science/dátovej vede, biomechanike či financiách. Nie raz sa stalo, že z prvotného zápalu pre bakalársku prácu vzišiel napokon projekt s reálnym uplatnením a diplomovka sa stala jeho „vedľajším“ produktom.
Štúdium matematiky je strategickým rozhodnutím. Neznamená zanevrieť na svoje ďalšie záujmy. Práve naopak, otvára k nim inú cestu. Cestu technologického pokroku.
Text a foto: SvF STU
