Digitální revoluce, která neustále zasahuje do různých oblastí lidské činnosti, přináší neuvěřitelné pokroky i v oblasti vědeckého výzkumu a zdravotní péče. Moderní počítačové technologie a umělá inteligence umožnily vývoj nových metod analýzy dat, predikce přírodních katastrof a rozvoj nových diagnostických nástrojů. Ať už se jedná o studium genomu, předpovědi klimatických změn nebo složité modely v oblasti fyziky a chemie, digitální nástroje dnes hrají klíčovou roli ve vědeckých objevech.

Jedním z fascinujících příkladů využití umělé inteligence v současnosti je analýza a predikce zemětřesení. Na celém světě se každoročně zaznamenává více než milion zemětřesení, přičemž většina z nich je tak slabá, že je mohou zachytit pouze citlivé přístroje. Ty nejsou zpravidla schopné způsobit viditelné škody, avšak silná zemětřesení, která přesahují pět stupňů Richterovy škály, mohou způsobit rozsáhlé destrukce a ztráty na životech. Predikce těchto událostí by tak mohla znamenat revoluci v prevenci katastrof, která by zachránila mnohé životy a minimalizovala škody.

Seismické vlny, které vznikají během zemětřesení, lze rozdělit na několik typů podle jejich šíření a účinku. Prvotní jsou P-vlny, které se šíří jako podélné vlny a mají nejvyšší rychlost. Po nich následují S-vlny, které jsou transverzální a šíří se pomaleji. Na povrchu pak vznikají Love a Rayleighovy vlny, které způsobují největší škody, protože mají horizontální pohyb a jejich amplitudy jsou mnohem větší. Všechny tyto vlny se šíří z epicentra zemětřesení a snižují svou intenzitu, jak se vzdálí od místa původu. To vše vytváří komplexní dynamiku, která je klíčová pro pochopení mechanismu zemětřesení a jeho následků.

Pokrok ve výzkumu umělé inteligence, zejména v oblasti strojového učení, znamená, že dnes již můžeme používat neuronové sítě, které se dokáží učit z dat získaných během zemětřesení. Tyto systémy jsou schopné předpovědět začátek vlny se stejnou, nebo dokonce vyšší přesností než odborníci, což může zcela změnit způsob, jakým přistupujeme k prevenci a reakci na tyto přírodní katastrofy.

Kromě aplikace v oblasti geofyziky se umělá inteligence ukazuje jako neocenitelný nástroj i v medicíně, kde se například využívá pro analýzu a detekci rakovinných nádorů, Alzheimerovy choroby a srdečních onemocnění. V Německu se každoročně diagnostikuje přibližně 4 500 případů gliomu, což je nejčastější a nejzákeřnější mozkový nádor u dospělých. Tento typ nádoru je velmi odolný vůči tradičním metodám léčby, jako je chemoterapie nebo radioterapie, a často není možné ho úplně odstranit ani chirurgicky. Proto se vědci soustředí na vývoj nových diagnostických metod, které by byly přesnější a efektivnější.

Jednou z klíčových metod pro hodnocení účinnosti léčby rakoviny je analýza dynamiky růstu nádoru pomocí magnetické rezonance (MRI). Tradiční metody jsou však náchylné k chybám a mohou vést k nepřesným výsledkům při měření rozsahu nádoru. To má zásadní vliv na posuzování účinnosti léčby a může ovlivnit reprodukovatelnost a přesnost vědeckých studií založených na těchto obrazových datech. Vědci z Heidelberské univerzity a Německého výzkumného centra pro rakovinu (DKFZ) vyvinuli nový strojově řízený přístup k analýze těchto obrazových dat, který je mnohem spolehlivější a přesnější než tradiční radiologické metody.

Tato metoda využívá algoritmy a neuronové sítě k přesnějšímu hodnocení reakce na terapii u pacientů s mozkovými nádory. S využitím pokročilých analytických nástrojů je možné predikovat vývoj nádoru a monitorovat účinnost léčby s mnohem větší přesností, než by to dokázali tradiční radiologové. Takové inovace umožňují lékařům a vědcům pracovat s mnohem širšími datovými soubory, což znamená lepší diagnostiku a efektivnější léčbu.

Pokud se podíváme na širší kontext, klíčovým faktorem pro rozvoj těchto technologií je jejich integrace do běžné praxe. Využití pokročilých algoritmů pro analýzu složitých dat, predikci přírodních katastrof nebo zlepšení zdravotní péče vyžaduje nejen technologický pokrok, ale i adekvátní infrastrukturu a školení odborníků. Také se stále více ukazuje, že bez otevřeného přístupu k těmto technologiím, bez sdílení dat a bez spolupráce mezi různými vědními oblastmi by bylo dosažení výrazných pokroků mnohem obtížnější. Vzhledem k tomu, že digitální technologie a umělá inteligence ovlivňují čím dál více aspektů našeho života, jejich správné pochopení a využití bude klíčové pro efektivní přechod k nové éře vědeckého a medicínského výzkumu.

Jakým způsobem technologie mění svět umění a každodenní život?

Kamerové systémy a analýza jejich obrazů téměř zcela eliminovaly drobné kriminality v klíčových obchodních oblastech. Kromě toho, pro delší nepřítomnosti, mohou být bezpečnostní kamery instalovány i v domácnostech. To však není jediný příklad, jak moderní technologie mění naši každodenní realitu. Zajímavé je také, jak vývoj softwaru a digitálních nástrojů způsobil revoluci v designu a umění. Například grafický software CorelDRAW Graphics Suite X5 výrazně usnadnil práci návrhářům módy, neboť umožňuje snadnou úpravu a rekonstrukci ručně kreslených návrhů, a to nejen při práci s oblečením, ale i při vytváření virtuálních textilií. Program zahrnuje nástroje pro změnu barev naskenovaných obrázků či fotografií, a také funkcionalitu stavebnice, která usnadňuje práci s různými designy.

Ve světě umění se technologie staly klíčovým nástrojem pro rekonstrukci a obnovu ztracených nebo zničených děl. Významný příklad představují londýnští vědci, kteří vytvořili program schopný napodobit styl umělců, což jim umožnilo rekonstruovat díla, která byla dlouho považována za nenávratně ztracená. Jeden z nejzajímavějších příkladů se týká slavného malíře Pabla Picassa. V rané fázi své kariéry, když neměl dostatek financí na nové plátna, Picasso často maloval na již existující obrazy. Jedním z takových děl byla "Osamělá klečící žena", která zmizela na více než sto let. Tento obraz byl znovu objeven díky použití fluorescenční rentgenové spektroskopie, která odhalila obrysy ženy. Prozkoumání těchto obrysů dalo vědcům základ pro rekonstrukci původního obrazu, když do něj aplikovali styl malby z Picassovy modré fáze pomocí umělé inteligence.

S využitím konvolučních neuronových sítí, které byly vyškoleny na všech obrazech z Picassovy modré fáze, se podařilo generovat charakteristické tahy štětce a barevné volby, které byly následně přeneseny na obrysy obrazu. Tento digitální model byl poté vytištěn na 3D tiskárně, čímž vzniklo "nové staré" Picasso. Londýnský startup Oxia Palus dosáhl podobného úspěchu při rekonstrukci dalších obrazů, včetně děl od Leonarda da Vinciho a Amedea Modiglianiho.

Tento přístup otevřel nové možnosti nejen pro rekonstrukci, ale i pro tvorbu nových děl, která jsou stylově inspirována starými mistry. V roce 2016 se nizozemská reklamní agentura rozhodla analyzovat všech 346 známých děl Rembrandta a vytvořila nový portrét, který se podle jejich výpočtů přiblížil "typickému" Rembrandtovi. Tato metoda, i když je kontroverzní, ukazuje, jak techniky jako umělá inteligence a analýza dat mohou být použity k obohacení světa umění.

Dnes už ale není nutné se omezovat pouze na rekonstrukci starých děl. Digitální umění, označované také jako "malba na obrazovce", se stává novým směrem, který zasahuje i do dalších uměleckých oblastí, jako je hudba nebo poezie. Velkou výhodou digitálního umění je, že nevyžaduje žádné materiály, jako jsou plátna, barvy nebo štětce. Veškeré mezivýsledky lze uložit a později použít jako základ pro další verze. Tato flexibilita dává umělcům možnost neustále se vracet k předchozím verzím a vylepšovat je, což je vlastnost, kterou tradiční techniky nikdy nenabízely.

Digitální umění se stává novou formou tvorby, která nevyžaduje fyzickou přítomnost materiálů, ale přesto je schopna vyjádřit emoce a nápady stejně silně jako klasické formy malby či sochařství. Je to nejen krok směrem k novým možnostem pro umělce, ale i krok k širší dostupnosti umění pro veřejnost. Možnost vytvářet a sdílet digitální díla bez nutnosti vysokých nákladů na materiály znamená, že dnes může umění tvořit každý, kdo má přístup k počítači.

S rozvojem digitálních technologií a umělé inteligence se umění již neomezuje pouze na náročnou ruční práci. Nové nástroje umožňují umělcům experimentovat s formami, které by byly dříve považovány za nepředstavitelné. Tento vývoj nás nutí přemýšlet o tom, jaké místo bude mít umění v budoucnosti a jaké nové formy vyjádření mohou nastat díky technologiím.

Jak funguje Sagnacův interferometr a jeho aplikace v gyroskopech?
Jaké tajemství skrývá Velká Breteche?
Jak funguje emisní spektroskopie a její aplikace v analýze materiálů?
Jaké jsou hlavní typy mikroskopických modelů pro simulaci pohybu chodců a jak fungují modely buněčných automatů?