A Matematika és Természettudományi Alapok Intézet elsődleges feladata a matematika, a statisztika, a fizika és a bevezető kémia tárgyak oktatása. Az Intézet 32 munkatársa elkötelezett a minőségi felzárkóztató és alapozó kurzusok tekintetében, amelyek segítségével a MATE hallgatói megfelelő alapismeretekkel tudják megkezdeni szakterületi tanulmányaikat. Ismerjük meg a Matematika és Természettudományi Alapok Intézet munkatársainak tevékenységét, Dr. Székely László intézetigazgatóval készített interjún keresztül.
Melyek a Matematika és Természettudományi Alapok Intézet alaptevékenységei?
Különös hangsúlyt fektetünk a felzárkóztató kurzusokra, ugyanis sajnos általános országos jelenség, hogy az egyetemekre bejutó hallgatók matematikai, természettudományos ismeretei nem érik el az egyetemi tanulmányok megkezdéséhez szükséges szintet. A fő cél a biztos szakmai alapok megteremtése és a lemorzsolódás jelentős csökkenéséhez való hozzájárulás a kitűzött színvonal csökkentése nélkül. Mivel a hallgatókkal egyetemi tanulmányaik megkezdésekor találkozunk, ezért a kurzusaink létszáma általában magas. Az alapképzés mellett a mester- és a doktori képzésekben is jelen vagyunk, kollégáink között nem csak doktori témavezetők, de titkár és törzstag is van.
A tehetséges diákokkal való foglalkozásra is figyelünk: szakköröket, C tárgyakat, tanulmányi versenyeket hirdetünk. A doktori értekezések, TDK-dolgozatok, szakdolgozatok és diplomamunkák szakmai felkészítésében, (különösen módszertani, statisztikai) támogatásában is aktív szerepet töltünk be. Mivel saját szakot nem gesztorálunk és nem „szakmai” intézet vagyunk, ezért az adatok igényes elemzésének irányításával társtémavezetés formájában tudunk meghatározó szerepet vállalni a kísérletes, illetve megfigyeléses diákköri dolgozatok, szakdolgozatok támogatásában. Intézetünkkel létrejött az alaptudományi szakemberek azon koncentrációja, amely az eddigi publikációkkal dokumentált kutatási tevékenységek mellett a kutatás-fejlesztési, illetve a kapcsolódó pályázati projekt tevékenységeket még intenzívebbé teheti.
Melyek az Intézet kiemelt kutatási területei?
Intézetünk fő profilja nem a matematikai-statisztikai-fizikai, illetve kémiai alapkutatás, mint inkább mindezen alaptudományok alkalmazása az agrár- és élettudományokban, mely alkalmazások külön diszciplínát alkotnak tudományterületeinken. Egy agrár, illetve élettudományban kutató szakembertől nem várható el mélyebb szakismeret például matematikából, statisztikából vagy kémiából, viszont ezek nélkül a korszerű digitális rendszereken alapuló agrár- és élettudományi szakmai tevékenység elképzelhetetlen, nem beszélve az innovációról. Intézetünk kevés önálló kutatással rendelkezik, ám intenzív együttműködésben támogat számos kutatást, például matematikai modellezéssel, statisztikai, módszertani elemzéssel. Intézetünk munkatársai az elmúlt három évben közel száz, más intézetben dolgozó kollégákkal működtek együtt társszerzőként. Bízunk benne, hogy az eddigi kapcsolataink tovább mélyülhetnek, illetve újabbak is kialakulnak.
Melyek az Intézet kutatási egységei?
Intézetünkben 4 tanszék található, önálló kutatóközpontunk nincs. Tanszékeink:
- Alkalmazott Statisztika Tanszék (Buda),
- Fizika Tanszék (Gödöllő),
- Kémia Tanszék (Buda-Gödöllő-Kaposvár),
- Matematika és Modellezés Tanszék (Gödöllő-Gyöngyös-Kaposvár).
Az Alkalmazott Statisztika Tanszéken közös kutatások folynak például az Élelmiszertudományi és Technológiai, a Környezettudományi, a Növénytermesztési-tudományok, a Növényvédelmi, a Fenntartható Fejlesztés és Gazdálkodás, a Kertészettudományi, a Genetika és Biotechnológia, valamint a Szőlészeti és Borászati Intézetekkel együttműködésben a következő témákban: válaszfelület modellezése, talajdegradáció modellezése gépi tanulási módszerekkel, erdei populációk alkalmazkodásának és diverzitásának elemzése, invazív rovarfajok fagytoleranciájának, gazdanövényeinek vizsgálata, tájfajták produkciójának, valamint fertőzésekkel szembeni toleranciájának elemzése, fitotechnikai eljárások hatása szőlőfajták paramétereire, olajlen és ipari kender agrárerdészeti hasznosíthatóságának elemzése.
A Fizika Tanszék kollégáinak fő területe a megújuló energiaforrásokhoz, különösen napenergiához kapcsolódó kutatások, de nyitottak az agráriumhoz kapcsolódó fizikai problémák vizsgálatára is.
A Kémia Tanszék kollégái a szerves és szervetlen műszeres analitika (takarmányok, élelmiszerek), a kromatográfia és a geokémia (pl. árterek talajszennyeződése), valamint az élelmiszereredet és -biztonság területén végeznek kutatásokat.
A Matematika és Modellezés Tanszék főbb témái: napkollektoros rendszerek modellezése, megújuló energiaforrásokból termelt energia elosztásának játékelméleti modellezése, ökológiai rendszerek vizsgálata, biológiai növényvédelem matematikai modellezése, matematikai járványtan, de a tanszék aktív több, főleg műszaki témájú együttműködésben is.
Kik az Intézet vállalati partnerei? Hogyan tudják segíteni a tudományos munkát?
A most alakult szervezeti egységünk keretei megteremthetik a lehetőséget, hogy külső céges és vállalati megbízásokat szerezzünk, hiszen az Intézetben rejlő modellezési, statisztikai és adattudományi potenciál jelentős bevételeket biztosíthatna a későbbiekben. A kutatási együttműködés mellett nyitottak vagyunk akár adott vállalat kollégáinak szóló képzések megtartására is.
Összesen hány munkatárs dolgozik az Intézetnél?
Intézetünkben 32 kolléga van státuszban, közülük 1 fő adminisztrátor, a többiek mind oktató-kutató vagy tanár besorolásúak. Utóbbiak közül 23 fő rendelkezik tudományos fokozattal, vagyis a fokozatot szerzettek aránya 2/3-nál is több az oktatók között. Idén ez az arány várhatóan tovább javul, mivel 3 tanársegéd kolléga is a védése küszöbén áll. Érdekesség, hogy családi okokból oktatóinknak több mint 10%-a tartós távolléten van. Munkánkat 2 professzor emeritus is segíti. A kollégák közül 22 fő matematikus, statisztikus, 4 fő fizikus, 5 fő kémikus. Jelenleg 18 jogviszonnyal rendelkező doktorandusznak témavezetője vagy társtémavezetője valamely intézeti kolléga, közülük 8 magyar, 10 pedig külföldi hallgató. Fontosnak tartom megemlíteni, hogy az Intézet rövid története alatt nagyon jó közösséget sikerült kialakítanunk.
Néhány szóban mutassa be az Intézet által végzett szolgáltatásokat!
A fizikus és kémikus kollégáink szaktudása megvan külső szolgáltatások végzéséhez is, a jelenleg még hiányzó saját kutatólaborokkal viszont ez a potenciál közvetlenül kiaknázhatóvá válna. A matematikus és statisztikus kollégáink készséggel vállalnak modellezési adatelemzési feladatokat, ezirányú együttműködéseiknek hosszú évek óta nagy hagyománya van, melyet magas szintű publikációs tevékenységük is tükröz.
Mi az Intézet legizgalmasabb kutatási eredménye a közelmúltból?
Az Intézet egyik kiemelkedő kutatási eredménye az európai talajkémiai térképek feldolgozása, alakzatfelismerése pattern recognition módszerrel. További sikeres kutatási eredménynek mondható a napelemes rendszerekkel kapcsolatos eredmények. A kutatás lényege, hogy az elektromos hálózatra termelő napelemes rendszerek inverterei alacsony sugárzási szint esetén nem teljesítik azt az elvárást, hogy a teljes harmonikus torzításuk (THD) 5% alatt maradjon. Ez azért jelent problémát, mert a hálózaton hangfrekvenciás vezérlőjeleket is használnak. További sikernek könyvelhető el a 2004-2019 között rögzített talajdegradációs megfigyelések random forest módszerrel történő elemzései, amelyek segítségével sikerült meghatározni azokat a környezeti, illetve talajkezelési/talajművelési módszereket, amelyek együttes hatásaként előre tudjuk jelezni a közepes, illetve magas kockázatú talajdegradációs eseményeket. Érdekes terület a kárpát-medencei, illetve keleti-kárpátoki fenyőpopulációk évgyűrű-sejtjeinek korai és késői aspektusaiból származó különböző fizikai paramétereinek kevert modellek segítségével való elemzése is, amely során számos környezeti paraméter figyelembevételével sikerült kimutatni a különböző populációk eltérő környezeti érzékenységét és alkalmazkodási stratégiáit. Sikeres kutatási eredményként említhetjük még a korlátos vízkészletek több fogyasztó közötti (egyensúlyi) elosztásának megvalósítására irányuló játékelmélet kidolgozását, amely közvetlenül kapcsolódik társadalmunk vízválság-problémájának kezeléséhez és a vízkészletek megóvásához. Sikeres eredmény továbbá a matematikai rendszerelmélet alkalmazása a populáció-rendszerek monitorozására. Eljárást adtunk a teljes rendszer állapotának becslésére egyes indikátorfajok megfigyelése alapján. Ezen eredményeket alkalmaztuk folytonos és diszkrét idejű Lotka-Volterra típusú rendszerekre. Populációdinamikai modellek segítségével fontos eredményeket értünk el a biológiai növényvédelemben üvegházi kultúrák esetén. Meghatároztuk ágensek optimális kibocsátási stratégiáját parazitoid-gazda rendszerekben, valamint beporzó ágensek optimális alkalmazását üvegházakban. Szintén Intézetünk érdemei közé sorolhatók az értékesítési szövetkezetek statikus és dinamikus játékelméleti modelljének megalkotása oligopol piac esetén, speciális Nash-féle egyensúlyi megoldás meghatározása és alkalmazása gyümölcstermesztés és halászati tevékenység elemzésére.
Melyek a jelenleg folyó nemzetközi kutatási projektek?
Jelenleg két nemzetközi projekt gazdái vagyunk. Az egyik a Duna üledékének monitorozása és az abból származó nagymennyiségű adat feldolgozása, melynek célja a Duna vízkészletének közös, nemzetközi felhasználásának segítése. A pályázatot Jordán Győző vezeti. A másik a Bánkuti Gyöngyi által vezetett matematikai didaktikai pályázat, melynek fókusza az egyik legjelentősebb, ingyenes, szabadon hozzáférhető, több platformon futó matematikai szoftver, a „GeoGebra” oktatásban történő alkalmazása. A szoftver a matematika és társtudományaik oktatását segíti az általános iskolától az egyetemig. A Növényvédelmi Intézet vezetésével fut egy projekt, melynek célja olyan új környezetbarát és klímatoleráns rovarölő fehérjék kidolgozása gombatápnövényeken, amelyek növényvédő-szerként részt vehetnének a biotermesztésben az agrártermelésben felbukkanó invazív fajok ellen. Új-Zélandi kutatókkal közös kutatásban veszünk részt szintén a Növényvédelmi Intézettel közösen a márványos poloska áttelelésének vizsgálatában. Ez utóbbi két pályázat sikeréhez résztvevőként jelentősen hozzájárul Ladányi Márta kollégánk.
Az Intézet segíti-e valamely nemzetközi szervezet kutatásait?
A Fizika Tanszék kollégái a Nemzetközi Napenergia Társasággal folytatnak szoros együttműködést, emellett Jordán Győző három geokémiai nemzetközi szervezet kutatásaiban vesz részt (ICPDR – Duna Egyezmény, EuroGeoSurveys, UNESCO International Center on Global-Scale Geochemistry).
Melyek az Intézet céljai a jövőre nézve?
Jelenleg nem gesztorálunk szakot, de vizsgáljuk annak lehetőségét, hogy MSc vagy posztgraduális képzéseket indítsunk biomatematika, biostatisztika vagy adattudomány téren. Nagy igény mutatkozik a felnőttképzésekre kutatóintézetek részéről is, ezért is tervezzük például a statisztikai szoftvercsomagok (pl. R, SPSS) használatába történő bevezető, illetve haladó kurzusok elindítását, akár oktatók számára is. Ezek mellett fontosnak tartjuk középiskolai előkészítő tanfolyamok beindítását, melyek – a bevételi forrás mellett – növelhetik az Egyetemünkre jelentkezők számát is.
Tovább szeretnénk erősíteni a már meglévő tudományos együttműködéseket, illetve újabbakat is tervezünk létrehozni az Egyetem több intézetével. Ezek a kapcsolatok kölcsönösen előnyösek lennének a MATE intézetei számára publikációs és a pályázati potenciál növelése céljából. Az intézeti kollégák az elmúlt három évben több mint 70 Q1-Q2-es publikációban működtek közre – minden, nem feltétlenül egyetemi együttműködést figyelembe véve. Bár az ilyen mértékű publikációs tevékenységünkre méltán lehetünk büszkék, úgy gondolom, hogy ez a mutató még tovább javítható.
A tudományos diákköri, szakdolgozó hallgatóink számát részben együttműködések révén növelni szeretnénk. Ezek mellett a vállalati kapcsolatok erősítésére is törekszünk.
Az intézeti kollégák szempontjából komoly probléma, hogy különösen a tanársegédi, adjunktusi bérekkel már a középiskolai tanári bérek is versenyképesek, ez jelentősen megnehezítheti a kieső kollégák pótlását. Mivel az Egyetemen nem folytatunk természettudományos képzéseket, ezért házon belülről pótolni a kollégákat csak kivételes esetekben lehetséges. Emiatt jellemzően kívülről kell hoznunk új kollégát, ahol az ilyen jellegű tudást jobb áron lehet eladni. Ezen okok miatt is szükséges az intézeti kollégák bérének rendezése. Ezzel együtt időszerű lenne kilépések esetén fiatalítanunk elöregedő személyi állományunkat.
Melyek azok az egyéb tevékenységek, amelyeket fontosnak tart megemlíteni?
Fontosnak tartjuk a tudománynépszerűsítő tevékenységünket. Kollégáink rendszeres szereplői az ilyen jellegű rendezvényeknek. Programjaink általában sok érdeklődőt vonzanak, ezzel is hozzájárulunk a középiskolai diákok Egyetemünkre történő bevonzásához. A programokról készült felvételek rendszeresen szerepelnek az Egyetem PR videóiban is. Ezen programok mellett, különösen a Fizika Tanszék kollégái már középiskolásokkal is végeznek tudományos munkát, Seres István kollégánk például az Egyetem támogatása mellett műholdépítő versenyen vett részt egy középiskolai csapattal.
Melyek azok a főbb kutatási területek, ahova szívesen várják fiatal kutatók, hallgatók jelentkezését?
Az Alkalmazott Statisztika Tanszéknél jelenleg gépi tanulásos módszereken alapuló elemzések témájában érdeklődtek doktoranduszok, de a Tanszék kollégái nyitottak minden olyan témára, amelyben akár mélyebb adatelemzési eljárásokat kell alkalmazni.
A Fizika Tanszék kollégái elsősorban megújuló energiaforrások, biofizika, környezeti fizika terén várnak érdeklődőket, de bármely, a fizika alkalmazását igénylő területen fogadnak hallgatókat.
A Kémia Tanszékre a környezeti adatok feldolgozása és modellezése (adatbányászat, big data, alakzatfelismerés) iránt érdeklődőket várják.
A Matematika és Modellezés Tanszéken új téma az önfejlődés kutatás, algoritmusok fejlődési képességét (problémamegoldó képességük fejlődését) vizsgálják egyszerű célfüggvények és különböző (véletlen) hatások mellett. Az érintett kollégák szívesen bevonnának a munkába PhD-hallgatókat. Emellett a Tanszék kollégái matematikai modelleket igénylő témákban is készek diákokat fogadni.