Naukowcy z Rzeszowa i Opola otrzymali dwa pierwsze granty w międzynarodowym konkursie IMPRESS-U. Przez najbliższe dwa lata we współpracy z naukowcami ze Stanów Zjednoczonych i Ukrainy będą wspólnie realizować ambitne badania naukowe. Na ten cel otrzymają łącznie niemal 1,5 mln zł z NCN.
Konkurs IMPRESS-U (International Multilateral Partnerships for Resilient Education and Science System in Ukraine) został ogłoszony w sierpniu 2023 r. Jego celem jest wsparcie doskonałości w nauce, edukacji i innowacji poprzez współpracę międzynarodową oraz promocja i integracja ukraińskich naukowców z międzynarodowym środowiskiem naukowym. IMPRESS-U otwiera nowe możliwości współpracy naukowców polskich i ukraińskich z naukowcami z USA oraz opcjonalnie z krajów bałtyckich: Litwy, Łotwy i Estonii.
Inicjatorem konkursu IMPRESS-U jest amerykańska agencja National Science Foundation (NSF), która pełni rolę agencji wiodącej, co oznacza, że odpowiada za ocenę merytoryczną międzynarodowych wniosków wspólnych. Pozostałe agencje partnerskie zatwierdzają wyniki oceny merytorycznej dokonanej przez agencję wiodącą i przyznają finansowanie dla poszczególnych zespołów badawczych.
Dzięki inicjatywie IMPRESS-U polscy badacze mogą brać aktywny udział w integracji ukraińskich badaczek i badaczy z globalnym środowiskiem naukowym oraz pomóc w odbudowie ekosystemu naukowego w Ukrainie.
O usprawnianiu działania głębokich sieci neuronowych
Laureatem konkursu został zespół dr hab. Anny Lytovej z Uniwersytetu Opolskiego, który będzie współpracować z dr hab. Radosławem Adamczakiem z Uniwersytetu Warszawskiego przy realizacji projektu pt. Teoria macierzy losowych i jej zastosowania w uczeniu głębokim we współpracy z 10 innymi uczestnikami ze Stanów Zjednoczonych i Ukrainy. Partnerem po stronie amerykańskiej jest prof. Leonid Berlyand z Uniwersytetu Stanowego Pensylwania, zaś pracami badawczymi po stronie ukraińskiej będzie kierować prof. Victor Slavin z Fizyko-Technicznego Instytutu Niskich Temperatur im. B. Verkina Narodowej Akademii Nauk Ukrainy w Charkowie.
Dr hab. Anna Lytova, fot. archiwum prywatne
Dr hab. Anna Lytova jest profesorem w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Opolskiego. Stopień doktora nauk matematycznych uzyskała na Charkowskim Uniwersytecie Narodowym im. Wasyla Karazina, od 7 lat mieszka i pracuje w Polsce. W pracy badawczej zajmuje się teorią macierzy losowych, teorią grafów losowych, asymptotyczną analizą geometryczną oraz statystyką.
– Z propozycją złożenia wspólnego wniosku w konkursie IMPRESS-U zgłosił się do mnie prof. Berlyand. Znam jego dorobek i prace, mieliśmy okazję spotkać się wcześniej na seminariach. W projekcie IMPRESS-U będziemy współpracować po raz pierwszy – mówi Anna Lytova. – Bardzo chcieliśmy wykorzystać tę możliwość finansowania, żeby w tym trudnym wojennym czasie wesprzeć wybitnych matematyków reprezentujących tzw. charkowską szkołę matematyczną.
Przedmiotem badań w projekcie IMPRESS-U jest teoria macierzy losowych. Macierze, w dużym uproszczeniu, to prostokątne lub kwadratowe tablice liczb, które opisują jakieś zjawisko za pomocą różnych parametrów, spośród których wiele jest niewiadomych. Macierze w szczególności są wykorzystywane do rozwiązywania układów równań. Teoria macierzy losowych to dział matematyki, którego głównym obiektem badań jest widmo dużych macierzy o losowych współczynnikach, wybranych z różnych rozkładów prawdopodobieństwa oraz posiadających różne typy symetrii. Macierze losowe bardzo dobrze sprawdzają się jako narzędzia do modelowania systemów złożonych i są wykorzystywane w wielu różnych dziedzinach i kontekstach. W ostatnich latach znalazły zastosowanie w szybko rozwijającej się dziedzinie uczenia maszynowego, m.in. w teorii głębokich sieci neuronowych. Naukowcy stoją przez wyzwaniem zrozumienia działania i usprawnienia procesów uczenia tych sieci, aby zwiększyć ich efektywność. W projekcie finansowanym w programie IMPRESS-U zespoły z Opola i Warszawy we współpracy z partnerami z zagranicy będą analizować własności spektralne macierzy losowych związanych z sieciami neuronowymi za pomocą metod analitycznych i numerycznych oraz rozwiną narzędzia pozwalające na zwiększenie dokładności i redukcję złożoności algorytmów uczących.
– Nasz projekt to nie tylko badania, to również wsparcie działalności edukacyjnej prowadzonej przez zdolnych młodych matematyków – studentów i doktorantów, którzy w wojennej rzeczywistości nadal prowadzą zajęcia dla dzieci z kół matematycznych olimpijskich i kształcą nowe pokolenie ukraińskich matematyków – podkreśla dr hab. Lytova.
Na sfinansowanie polskiej części prac badawczych Narodowe Centrum Nauki przeznaczy niemal 360 tys. zł.
Rozwój medycyny regeneracyjnej
Drugim laureatem konkursu IMPRESS-U, który otrzyma finansowanie od NCN jest dr Oleksandr Korchynskyi. Jest biologiem molekularnym i komórkowym. Od ponad 20 lat pracuje z komórkami macierzystymi, nad regulacją ich różnicowania i działania funkcjonalnego. Ma w swoim dorobku naukowym prace w „Nature” i „Science”. Obecnie pracuje na stanowisku adiunkta na Uniwersytecie Rzeszowskim.
Dr Oleksandr Korchynskyi, fot. archiwum prywatne
Naukowiec stoi na czele zespołu z Polski, który dzięki finansowaniu w IMPRESS-U zrealizuje badania zatytułowane „Wielocechowe powierzchnie do wysokowydajnego sortowania komórek”. Amerykańskim partnerem w projekcie jest zespół pod kierownictwem dr Sergiya Minko z Uniwersytetu w Georgii, a pracami po ukraińskiej stronie będzie kierować prof. Yaroslav Ilnytskyy z Instytutu Fizyki Fazy Skondensowanej we Lwowie. Budżet polskiej części badań to niemal 1,08 mln zł.
Starzenie się społeczeństwa, choroby, zaburzenia oraz konflikty zbrojne stawiają coraz większe wyzwania przed medycyną regeneracyjną. Naukowcy na całym świecie pracują nad rozwinięciem metod, które pozwolą na szybkie namnożenie specyficznych terapeutycznych komórek macierzystych i zwiększą możliwości odbudowy ubytków tkanek lub wyhodowania całych organów, które będą mogły być przeszczepiane pacjentom. Największym wyzwaniem w tym kontekście jest obecnie szybkie i efektywne oddzielanie od siebie komórek terapeutycznych od komórek potencjalnie niebezpiecznych.
– Amerykańscy i ukraińscy partnerzy projektu współpracują ze sobą od dłuższego czasu. Ja z kolei pracowałem wcześniej z naukowcami z Ukrainy nad stworzeniem komputerowych modeli procesów biomedycznych. Kilka miesięcy temu dostałem od nich zapytanie, czy mam wśród moich kontaktów naukowych w Polsce kogoś, kto zajmuje się sortowaniem komórek. Tak się składa, że mój zespół ma w tym obszarze duże doświadczenie i w ten sposób dołączyliśmy do zespołu wnioskującego o grant w konkursie IMPRESS-U – mówi dr Korchynskyi.
Międzynarodowe konsorcjum realizujące grant w IMPRESS-U będzie pracować nad stworzeniem nowoczesnych "mądrych" wielocechowych powierzchni ("smart surfaces"), które będą mogły być wykorzystane do wysokowydajnego sortowania przeprogramowanych komórek macierzystych (iPS). W trakcie prac naukowcy wykorzystają modele symulacyjne, a także metody eksperymentalne.
– Program IMPRESS-U jest jednocześnie programem edukacyjnym i naukowym. Dzięki temu, że badania po polskiej stronie będą realizowane w Rzeszowie, który jest położony w bliskiej odległości od ukraińskiego Lwowa, będziemy mogli działać jako skuteczny hub dla wymiany naukowej młodzieży z Ukrainy i Polski – podkreśla dr Korchynskyi.
O konkursie
Nabór wniosków w IMPRESS-U jest nadal otwarty. Finansowanie mogą zdobyć projekty, w których realizację będą zaangażowane zespoły z USA, Polski i Ukrainy oraz opcjonalnie z Litwy, Łotwy lub Estonii. Kierownik polskiego zespołu musi mieć co najmniej stopień naukowy doktora, a polska część projektu może być rozplanowana na maksymalnie 24 miesiące. Projekty muszą dotyczyć tematyki badawczej programu EAGER oraz spełniać jego warunki.
Polskimi instytucjami partnerskimi w IMPRESS-U są Narodowe Centrum Nauki, które przeznaczy dla krajowych zespołów łącznie 17 milionów złotych na nowe projekty oraz Narodowa Agencja Wymiany Akademickiej z budżetem w wysokości 7 milionów złotych, która będzie finansować poszerzenie projektów realizowanych już przez zespoły amerykańskie o współpracę z zespołami polskimi w ramach tzw. International Supplements.
Zagraniczne zespoły mogą składać wnioski o finansowanie projektów badawczych do US National Academy of Sciences (US NAS) – w przypadku badaczy z Ukrainy, Research Council of Lithuania (LMT), Latvian Council of Science (LCS) i Estonian Research Council (ETAG).
Łańcuchy cukrowe (glikany), które pokrywają powierzchnie białek w naszym organizmie, wpływają na ich interakcje z innymi cząsteczkami. Dlatego znajomość glikanów odgrywa ważną rolę m.in. przy tworzeniu nowych leków. Ze względu na dużą zmienność i ruchliwość cukrów badania doświadczalne są bardzo złożone. Symulacje komputerowe, które pozwalają zobrazować, jak glikany pokrywają powierzchnie białek, wymagają setek tysięcy godzin na przeznaczonych do tego superkomputerach, co nie pozwala na ich rutynowe użycie np. w procesie tworzenia nowych leków.
