Webové stránky skupiny: https://www.utko.fekt.vut.cz/analyza-zpracovani-zvukovych-signalu

Zabýváme se výzkumem metod rekonstrukce poškozených zvukových signálů a archivních zvukových záznamů, využitím hlubokých neuronových sítí pro získávání informací ze zvukových signálů, výzkumem metod analýzy zvukových signálů a jejich využitím v akustických, elektroakustických a hlukových měřeních, modelováním elektroakustických a audio systémů a výzkumem analýzy a syntézy zvuku pro virtuální realitu.

Vedoucí: doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář Ph.D.

Webové stránky skupiny: https://www.ubmi.fekt.vut.cz/skupina-bioinformatiky-systemove-biologie-biosysbut

Náš výzkumný tým vyvíjí nové výpočetní nástroje pro analýzu omických dat k rychlé typizaci bakterií, odvození genových regulačních sítí nebo detekci nekódujících elementů genomu. Zaměřujeme se také na pokročilou a holistickou analýzu mikrobiálních organismů, především bakterií. Kromě patogenních bakterií z nemocničního prostředí spojených s nozokomiálními infekcemi se zaměřujeme také na nemodelové druhy s biotechnologickým potenciálem, konkrétně producenty bioplastů či biopaliv. Neméně důležitými oblastmi našeho výzkumu jsou analýzy mikrobiálních společenstev, například těch ze střev hospodářských zvířat, a zkoumání vztahu mezi biologickou aktivitou a strukturou organických látek.

Hlavní výzkumné činnosti:

• Zpracování dat z NGS a TGS sekvenování.
• Vývoj algoritmů pro odvození a analýzu biologických regulačních sítí.
• Výpočetní nástroje pro rutinní klinickou mikrobiologii a epidemiologii.
• Genotypizace nových bakteriálních kmenů a jejich funkční systémový popis.
• Analýza mikrobiálních společenstev z nejrůznějších prostředí.
• Vícecílový design léčiv s využitím chemoinformatických přístupů.
• Návrh a vývoj zákaznických nástrojů pro kvalitativní a kvantitativní analýzu laboratorních dat.

Vedoucí: doc. Mgr. Zdenka Fohlerová Ph.D.

Webové stránky skupiny: https://www.ubmi.fekt.vut.cz/laborator-bioinzenyrstvi-aplikovanych-biomaterialu-bioengimatbut

Výzkumná skupina se zaměřuje na bio-materiály v širokém slova smyslu, od vývoje inovativních bio-materiálů přes pochopení jejich interakce s buňkami, až po koncepci přípravy skafoldů, nanostrukturovaných povrchů nebo 2D in vitro platforem s požadovanými vlastnostmi. K tomu využívá principů inženýrství a biologických věd včetně 3D (bio)printingu, paternování nebo elektrosprej depoziční metody a molekulárně-buněčných technik. Skupina se také zabývá přípravou a modifikací nanomateriálů především z pohledu jejich antibakteriálních vlastností, bioaktivity a zlepšení mechanických/elektrických vlastností hydrogelů a skafoldů.

Hlavní výzkumné činnosti:

• Hydrogely a skafoldy pro regenerativní medicínu (např. regenerace kostí a srdce, krycí materiály)
• 2D in vitro platformy, včetně paternování, pro studium buněčného chování (např. migrace, mechanické a elektrické vlastnosti buněk)
• Syntéza a modifikace nanomateriálů s požadovanými vlastnostmi (např. antibakteriální nanočástice, chemická modifikace uhlíkových trubiček)
• Strojové učení v biotisku a nové algoritmy pro zpracování obrazu

Webové stránky skupiny: https://www.utko.fekt.vut.cz/zpracovani-biomedicinskych-signalu

Zabýváme se výzkumem nových přístupů pokročilé analýzy širokého spektra onemocnění a poruch, jako např. Parkinsonovy nemoci, demence s Lewyho tělísky, epilepsie, vývojové dysgrafie, onkologických onemocnění, onemocnění kardiovaskulárního systému atd. Tento výzkum kombinuje metody zpracování signálů (obrazových, řečových, akcelerometrických atd.), strojového učení, statistiky a internetu věcí.

Vedoucí: Ing. Zdeněk Roubal, Ph.D.

Skupina se dlouhodobě věnuje sledování environmentálních veličin především v jeskyních za účelem sledování parametrů důležitých pro speleoterapii. Kromě tohoto základního zaměření jsou studovány i otázky ovlivňování prostředí jeskyní člověkem a studium jevů mezi povrchem a podzemím. To je velmi aktuální i z hlediska kvality podzemních vod. Je možnost na zakázku vyrobit potřebný unikátní přístroj.

Hlavní výzkumné činnosti:

• Vývoj metodiky měření lehkých vzdušných iontů
• Korelace mezi aerosoly a lehkými vzdušnými ionty
• Sledování parametrů jeskyně, které ovlivňují úspěšnost speleoterapie

Nejvýznamnější výsledky:

Hlavní výsledky výzkumu – praktické

• SZABÓ, Z.; ROUBAL, Z.; KADLEC, R.; PRACNÝ, P.; LANG, M.: Jeskynní kapkometr s dataloggerem. Amatérská jeskyně. (funkční vzorek)
• ROUBAL, Z.; SZABÓ, Z.; KADLEC, R.: Měřič půdního CO2 na povrchu. Amatérská jeskyně. (funkční vzorek)
• TJ04000064, Zhodnocení vlivu povrchových podmínek na jeskynní prostředí, https://starfos.tacr.cz/projekty/TJ04000064

Hlavní výsledky výzkumu – publikace

• FAIMON, J.; BALDÍK, V.; ŠTELCL, J.; VŠIANSKÝ D.; REZ J.; PRACNÝ, P.; NOVOTNÝ, R.; LANG, M.; ROUBAL, Z.; SZABÓ Z.; HADACZ, R. Corrosion of calcite speleothems in epigenic caves of Moravian Karst (Czech Republic). Environ Earth Sci, 2024, roč. 83, č. 184. https://doi.org/10.1007/s12665-024-11449-w
• ROUBAL, Z.; BARTUŠEK, K.; SZABÓ, Z.; DREXLER, P.; ÜBERHUBEROVÁ, J. Measuring Light Air Ions in a Speleotherapeutic Cave. Measurement Science Review, 2017, roč. 17, č. 1, s. 27-36. ISSN: 1335-8871. https://doi.org/10.1515/msr-2017-0004
• ROUBAL, Z.; GESCHEIDTOVÁ, E.; BARTUŠEK, K.; SZABÓ, Z.; STEINBAUER, M.; ÜBERHUBEROVÁ, J.; LAJČÍKOVÁ, A. Evaluating the Parameters of a Systematic Long-Term Measurement of the Concentration and Mobility of Air Ions in the Environment inside Cisarska Cave. Atmosphere, 2021, roč. 12, č. 12, s. 1-31. ISSN: 2073-4433. https://doi.org/10.3390/atmos12121615

Vedoucí: doc. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.

Webové stránky skupiny: http://www.umel.fekt.vut.cz/labsensnano/

Výzkumná skupina se zaměřuje na využití mikro- a nanotechnologií v senzorice i ve vývoji miniaturních senzorů různých veličin. Vyvíjíme mikrosenzory fyzikálních i chemických veličin založené na nanočásticích nebo nanostrukturách, mikroelektrody se zvýšenou citlivostí pro elektrochemické senzory a biosenzory a také celé analyzátory včetně těch na mikrofluidice založené. Zabýváme se i moderními technikami diagnostiky a následné analýzy látek, které najdou své uplatnění v medicíně.

Nejvýznamnější výstupy, kterých skupina dosáhla za poslední 4 roky:

• Fohlerova, Z., et al. Rapid Characterization of Biomolecules’ Thermal Stability in a Segmented Flow-Through Optofluidic Microsystem. Sci Rep (2020),10, 6925. https://doi.org/10.1038/s41598-020-63620-5
• Chmela O, et al. Selectively arranged single-wire based nanosensor array systems for gas monitoring. Nanoscale (2018),10: 9087-96. https://doi.org/10.1039/c8nr01588k096.
• Setka, M., eta al., Cadmium telluride/polypyrrole nanocomposite based Love wave sensors highly sensitive to acetone at room temperature. Sensors and Actuators B (2020) 321: 128573. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128573
• Vallejos, S., et al., Highly hydrogen sensitive micromachined sensors based on aerosol-assisted chemical vapor deposited ZnO rods. Sensors and Actuators B, (2018) 268, 15-21. https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.04.033
• Pekarek, Jan et al., Self-compensating method for bolometer–based IR focal plane arrays. Sensors and Actuators A (2017) 265, 40-46. https://doi.org/10.1016/j.sna.2017.08.025

Webové stránky skupiny: https://www.utko.fekt.vut.cz/umela-inteligence-zpracovani-analyza-dat

Zabýváme se výzkumem pokročilých metod umělé inteligence pro analýzu velkých dat a akcelerací výpočtů na našich vysoce výkonných superpočítačích. Naše technologie jsou schopné nabídnout řešení řady problémů od pokročilé vizuální kontrolu kvality výrobků, přes zajištění bezpečnosti a střežení prostor, prediktivní údržby různých druhů zařízení včetně energetických sítí a předpovídání budoucí chování včetně automatizace řízení složitých procesů.

Vedoucí: Ing. Roman Jakubíček Ph.D.

Webové stránky skupiny: https://www.ubmi.fekt.vut.cz/biomedicinske-zobrazovaci-techniky-analyza-obrazu-bioimagebut

Vyvíjíme pokročilé softwarové nástroje pro nejrůznější biomedicínské obrazy, které umožňují detailní analýzu a zpracování. Skupina se zabývá vývojem komplexních algoritmů pro analýzu a zpracování medicínských obrazových dat, např. jako jsou CT nebo MR, s cílem podpory lékařské diagnostiky. Také se specializujeme na snímání a analýzu oftalmologických dat, především retinálních snímků, a na analýzu obrazů z mikroskopických technik. Naše činnost zahrnuje teoretický výzkum, tvorbu nových algoritmů, jejich implementaci a klinické testování ve spolupráci s významnými zahraničními i národními institucemi.

Hlavní výzkumné činnosti:

• Vývoj komplexních algoritmů pro zpracování a analýzu tomografických dat
• Vytváření nástrojů umělé inteligence pro pokročilou analýzu obrazů
• Návrh metodik a implementace podpůrných systémů lékařské diagnostiky
• Automatizace rutinních procesů analýzy obrazových dat

Vedoucí: Ing. Andrea Němcová Ph.D.

Webové stránky skupiny: https://www.ubmi.fekt.vut.cz/skupina-zpracovani-biomedicinskych-signalu-biosigbut

Měříme a analyzujeme biologické signály. Naší hlavní doménou je měření a zpracování klinických i experimentálních kardiologických dat (elektrokardiogramy, fotopletysmogramy). Dále se zaměřujeme na zpracování a analýzu dat z nositelných zařízení (chytré telefony, hodinky a náramky) za účelem hodnocení zdravotního stavu a aktivity jedinců. Zabýváme se také zpracováním multimodálních dat např. pro účely detekce spánkové apnoe, detekce a analýzy v oblasti psychologie, detekce stresu u řidičů a vojáků, či hodnocení výkonů sportovců.

Hlavní výzkumné činnosti:

• Měření a analýza biosignálů včetně klinických biosignálů.
• Vývoj diagnostických algoritmů v kardiologii, včetně využití AI.
• Monitorování zdraví a aktivity pomocí chytrého telefonu a wearables.
• Hodnocení stresu řidičů a vojáků a stanovení úzkosti fobických pacientů.
• Využití biosignálů v biofeedbacku a virtuální realitě.