Mik a tudományos számítások?
A tudományos számítások interdiszciplináris tudományterülete kritikus szerepet játszik a természeti jelenségek megértésében, az innovatív technológiák tervezésében és a folyamatok optimalizálásában a természet- és társadalomtudományok számos területén. Olyan számítási algoritmusok és szimulációk kifejlesztését és alkalmazását jelenti, amelyek segítségével közelítő megoldásokat adhatunk azokra a problémákra, amelyeket túl bonyolult, nem praktikus, vagy egyenesen nagyon drága analitikus matematikai vagy kísérleti módszerekkel megválaszolni.
Nagymértékben támaszkodik a következő négy területre. A numerikus matematika módszerei: determinisztikus vagy sztochasztikus módszerek (pl. végeselem-, spektrál-, Monte Carlo-módszerek), amelyek segítségével közelítő információt nyerhetünk a vizsgált rendszerek struktúrájáról, vagy megbecsülhetjük a rendszer időfejlődését. Nagy teljesítményű számítástechnika (HPC, Cloud GPU, TGA, FPGA): fejlett számítási infrastruktúrák, például szuperszámítógépek és elosztott rendszerek, amelyek lehetővé teszik hatalmas adatmennyiségek feldolgozását és számításigényes modellek futtatását. Programozás és szoftverek: a tudományos számítások művelői speciális programozási nyelveket (például Python, Fortran, MATLAB, C++, CUDA) és szoftverkeretrendszereket (például NumPy, SciPy, TensorFlow) alkalmaznak. Illetve az utóbbi két évtizedben az adattudomány és mesterséges intelligencia módszerei is jelentős teret nyertek a komputációs tudományok eszköztárában és fejleszti is azokat, beépül megoldásaikba.
Bemutatkozik a Tudományos Számítások Intézete Egyesület
Pusztán a hardveres és szoftveres fejlesztések hatásából is láthatjuk, hogy egy roppant gyorsan fejlődő területről beszélünk, amikor tudományos számításokat emlegetünk. Munkatársakkal beszélgetve gyakran tapasztaltuk azt, hogy a magyar kutató közösségnek szüksége van egy olyan ernyőszervezetre, amely összehozza a hasonló módszereket alkalmazó, ám a legkülönfélébb tudományterületeken dolgozó kutatókat. Vegyészek, szociológusok, orvosok, közgazdászok használják lényegében ugyanazokat a módszereket elszigetelt módon úgy, hogy akár egy intézetben, vagy egyetemen dolgoznak, mégsem ismerik egymás eredményeit, hiszen más fórumokon osztják meg eredményeiket, „más nyelvet beszélnek”, elkerülik egymást.
Erre a problémára szerettünk volna reagálni Egyesületünk megalapításával. A Tudományos Számítások Intézete Egyesületet bő egy évvel ezelőtt alapítottuk több mint 100 prominens kutató részvételével az MTA Dísztermében.
Azzal a céllal hívtuk életre, hogy platformot teremtsünk azon kutatók párbeszédéhez, akik a tudományos számítások módszereit (AI, szimulációk, adatbányászat, hálózattudomány, …) a természet- és társadalomtudományok legkülönbözőbb területein alkalmazzák.
Segítjük a hazai kutatóközösség tagjai közötti együttműködések kialakítását, hogy nemzetközi viszonylatban is hatékonyabbak és sikeresebbek legyenek. Az egyesület tehát tudományokon átívelő módon működik, tagjait a különböző komputációs módszerek használata köti össze.
Kicsivel több mint egyéves működésünk alatt két konferenciát és két szimpóziumot szerveztünk, amelyek közül az idén október 17-19 között Szegeden rendezett SciComp24 konferencia különösen nagy érdeklődésre tartott számot.
A SciComp24-et a Szegedi Tudományegyetem Bolyai Intézete, az Egészségbiztonság Nemzeti Laboratórium és a Wigner Fizikai Kutatóközpont támogatásával tudtuk megszervezni. Rendezvényünkre összesen 126 résztvevő regisztrált 29 egyetemtől, kutatóintézettől (ezeken belül is számos kutatócsoportból), valamint üzleti/ipari szereplőtől. A rendelkezésünkre álló három napban 50 előadást és 25 posztert láthattunk. A részletes program itt olvasható.
Röviden a SciComp24 konferenciáról
A SciComp24 konferencia célja az, hogy lehetőséget teremtsen a legkülönbözőbb tudományterületen dolgozó magyar kutatóknak arra, hogy megosszák eredményeiket és tapasztalataikat a tudományos számítások módszereit használó interdiszciplináris kutató közösséggel.
A konferencia október 17-én vette kezdetét. A megnyitó plenáris előadást Csabai István (ELTE Fizikai és Csillagászati Intézet) tartotta Mesterséges intelligencia a fizikában − fizika a mesterséges intelligenciában címmel. Előadásában bemutatta az idei év fizikai Nobel-díjazottjainak eredményeit és azt, hogyan segítheti a mesterséges intelligencia a tudományos kutatásokat. Az előadást a Mesterséges intelligencia szekció követte, amelyben a biológiai alkalmazásoktól a forgalomszimulációkig hallgathattunk előadásokat. Egy rövid kávészünet után a Komputációs módszerek ipari alkalmazásai szekció következett, végül a Komputációs módszerek a társadalomtudományokban szekció zárta az előadások sorát.
A nap végére három programmal készültünk. Rendhagyó kerekasztal-beszélgetést tartottunk Kódból szoftver címmel. Ebben Reguly István (PPKE & Cytocast), Czakó Gábor (SZTE & Robosurf), Kevei Zoltán (Biishop & Co.) és Vizi Zsolt (SZTE & Smart Software Consulting) arra kereste a választ, hogy a tudományos kérdések megválaszolásához készülő programkódjaink hogyan élhetnek tovább. Lehet-e ezeket a kódokat tudományos eredményként publikálni, esetleg megéri-e őket szoftver formájában piacra vinni, illetve melyek a lehetőségek, és a buktatók ezen az úton?
Végül poszter szekcióval egybekötött wine & cheese party-n beszéltük meg a nap eseményeit.
A második napot (okt. 18) Koltai Júlia (a HUN-REN Társadalomtudományi Kutatóközpont és ELTE TáTK) plenáris előadásával kezdtük. A nagyskálájú digitális adatok szerepe a társadalmi rétegződés kutatásában című előadásban hallhattuk, hogy a korábbi tradicionális, társadalmi struktúrát leíró modellekhez képest a hálózatkutatás, a mesterséges intelligencián alapuló modellezés alkalmazása hogyan segítheti a nagy skálájú digitális lábnyomokból a társadalmi szerkezet új dimenzióinak feltárását.
A plenáris előadáshoz kapcsolódó szekcióban politikai és marketing területen láthattuk az adatvezérelt szociológiai kutatások eredményeit.
A második délelőtti szekciót a komputációs pszichiátriának szántuk, amely egy a világon újnak számító szakterület. Előadásokat hallhattunk az idegsejtek modellezésétől a szívinfarktusok kockázatát befolyásoló időjárási tényezőkig.
Az ebéd utáni délutáni szekciókat Antal Péter (BME VIK) Oksági modellek bayes-i megközelítésben című plenáris előadása vezette fel. Az előadásban a Bayes-hálózatokon belüli következtetés új módszereit, azok fejlődésének a főbb állomásait hallhattuk, illetve egy friss kutatást, amely a betegségek és biomarkerek függetlenségi és oksági modelljeinek a bayes-i feltérképezését célozta meg. A témájában ehhez kapcsolódó kauzalitás szekcióban dinamikai rendszerek kauzális kapcsolatait feltáró módszereket ismerhettünk meg.
A nap utolsó részében a komputációs módszerek elméleti fizikai, illetve pénzügyi alkalmazásai párhuzamos szekciók előadásaiból választhattunk. Egy bő órás városnézésre szánt szabadprogram után a résztvevők közösen megtekintették a szegedi Móra Ferenc Múzeum ideiglenes Munkácsy-kiállítását, majd a múzeum dísztermében tartottuk meg a konferencia gálavacsoráját – Munkácsy impozáns festményei között.
A harmadik napot Röst Gergely (SZTE Bolyai Intézet, Egészségbiztonság Nemzeti Laboratórium) plenáris előadása nyitotta meg Tudományos számítások a vírusos fertőzések modellezésében címmmel. Ebben egy ágens alapú és a parciális differenciálegyenletes komponenseket ötvöző hibrid multiskálás modellcsaládot ismerhettünk meg, amely képes a térbeli heterogenitást és a sztochasztikus hatásokat is szimulálni, és többek között felhasználható antivirális szerek paramétereinek becslésére és különböző kezelések kiértékelésére. Végül áttekintettük, mire van szükség ahhoz, hogy mindezt egy digitális ikerré lehessen fejleszteni. A kapcsolódó szekcióban a tudományos számítások módszereinek biológiai alkalmazásairól hallgattunk előadásokat. Végül pedig az utolsó szekcióban a tudományos számítások elméleti fizikai és matematikai, illetve szociológiai alkalmazásairól hallhattunk előadásokat.
A konferenciát a legjobb fiatal előadónak járó díj és a legjobb poszter díj átadásával zártuk. Előbbit Kupás Vendel Péter (ELTE) kapta Tolerancia arányosság párhuzamosított adaptív Runge−Kutta-módszerekre című előadásáért, utóbbit pedig Házi Veronika (PPKE), Édes Édua (ELTE) és Mészáros Aletta (Eötvös József Gimnázium, Tata) nyerte el Miniatűr transzkraniális ultrahang stimulátor fejlesztése című közös poszterükért. Szeretettel gratulálunk a díjazottaknak!
Az előadások sokszínűségéből is látszik, hogy a tudományos számítások területe majdnem minden tudomány képviselőjének rejt izgalmas lehetőségeket. Mind a tavalyi, mind az idei visszajelzések alapján a SciComp konferenciák kiemelkedően sikeresnek mondhatók: egybehangzó vélemények szerint nagy szükség van arra, hogy Magyarországon is legyen színhelye a tudományos számításokat fókuszba helyező interdiszciplináris párbeszédnek.
Egyesületünk elnökségének döntése értelmében a SciComp konferenciákat minden második évben vidéken, közötte pedig Budapesten szervezzük. Így a SciComp25 várhatóan Budapesten kerül megrendezésre. Az Egyesület vezetősége örömmel veszi a szervezés, és a lebonyolítás érdekében tett felajánlásokat.
Boldog Péter, boldog.peter@wigner.hu
HUN-REN WIGNER FK és Szegedi Tudományegyetem,
Telcs András, HUN-REN WIGNER FK
