Katedra Informatyki Stosowanej

lokalizacjaGrudziądzka 5/7, 87-100 Toruń
tel.: +48 56 611 3310
fax: +48 56 622 5397
facebook.com/Informatyka.UMK

obrazek nr 1

Katedra Informatyki Stosowanej


O nas

Katedra Informatyki Stosowanej (KIS) to unikalna jednostka naukowo-badawcza, będąca częścią Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej. Co w niej takiego unikalnego? Od samego początku jej powstania w 1989 roku Katedra tworzyła na naszym Uniwersytecie rzeczy całkiem nowe, wyprzedzając inne uczelnie, wbrew wszelkim trudnościom jakie napotyka każdy, kto schodzi z utartej ścieżki. Stworzenie informatyki na uczelni to chyba najtrudniejsze zadanie: w żadnej innej dziedzinie firmy nie zatrudniają prawie wszystkich studentów przed skończeniem studiów inżynierskich, nie mówiąc już o magisterskich. W żadnej innej dziedzinie dysproporcje pomiędzy przeciętnymi zarobkami na uczelni i w firmach nie są tak wielkie. Wiele osób myślało, że tylko głupi na uczelni zostanie. Rozwijanie informatyki na UMK było ciągłym pływaniem pod prąd rwącej rzeki. Parę cudów się jednak zdarzyło…

Bez Internetu trudno sobie wyobrazić dzisiaj życie. Dostęp do informacji przez strony Internetowe stał się możliwy dzięki fizykom z CERN w 1991 roku, pierwszy serwer w USA powstał w grudniu 1992 roku, a serwer KIS działał już w marcu 1993! Potrzebowaliśmy go do realizacji pierwszego dużego europejskiego projektu „Komputerowo Wspomagana Edukacja” (milion dolarów to były wówczas naprawdę duże pieniądze), koordynowanego przez nas i realizowanego przy współpracy z Cambridge, Leeds, Reims, Tuluzą, Politechniką Monachijską i Instytutem Astrofizyki Maxa Plancka. Koordynowaliśmy i prowadziliśmy zajęcia o charakterze informatycznym na całej uczelni. W czasach, kiedy komputery były jeszcze rzadkością stworzyliśmy 7 pracowni komputerowych na 5 Wydziałach. Korzystając z grantu Fundacji Batorego w latach 1998–2000 szkoliliśmy lekarzy w korzystaniu z Internetu w praktyce medycznej. W kolejnych latach wysiłki te zaowocowały utworzeniem unikatowego kierunku studiów „Informatyka Stosowana”, oferującego unikalne możliwości kształcenia na styku różnych dziedzin nauki.

W naszej działalności badawczej skupiliśmy się nad rozwojem interdyscyplinarnych programów badawczych w dziedzinach, które wykorzystują wyrafinowane metody informatyki. Już 25 lat temu zajmowaliśmy się sieciami neuronowymi i uczeniem maszynowym, realizując liczne granty związane z tymi tematami. Prace doktorskie i następnie habilitacje Jarosława Mellera, Norberta Jankowskiego, Rafała Adamczaka i Krzysztofa Grąbczewskiego dotyczą zagadnień, które stały się obecnie najważniejszym kierunkiem rozwoju informatyki. Wszystkie wielkie firmy, od Apple, Google i Microsoft po Amazon, Facebook, IBM czy Siemens inwestują w sztuczną inteligencję opartą na uczeniu maszynowym, a szczególnie sieciach neuronowych. Włodzisław Duch był przez dwie kadencje, w latach 2005–2011, Prezydentem European Neural Network Society, a w 2013 roku International Neural Network Society wybrało go do College of Fellows, do którego należy tylko kilka osób z Europy i nikt inny z Polski.

Pracownicy i doktoranci KIS rozwinęli szereg innowacyjnych algorytmów uczenia maszynowego oraz wizualizacji wielowymiarowych danych, specjalizując się w metodach odkrywania wiedzy w danych (data mining). W efekcie tych wysiłków, oraz we współpracy z firmą Fujitsu, w Katedrze powstał komercyjny pakiet analizy danych o nazwie GhostMiner. Licencję na ten program ma wiele uniwersytetów i firm komercyjnych na świecie, w tym Abbott Laboratories, firma bioinformatyczna z USA, która ma najwięcej patentów w naukach o życiu. GhostMiner oraz inne programy rozwijane głównie przez Norberta Jankowskiego i Krzysztofa Grąbczewskiego, odniosły wiele sukcesów w najważniejszych międzynarodowych konkursach analizy danych. W szczególności GhostMiner zajął 3 miejsce w NIPS 2003 Feature Selection Challenge. Rozwój metod uczenia maszynowego w KIS doprowadził do powstania wielu nowych trendów w tej dziedzinie. Naszą specjalnością stało się meta-uczenie, czyli automatyczne poszukiwanie najlepszych modeli wyjaśniających strukturę danych.

W 2009 roku w czasie konferencji ICANN na Cyprze zorganizowaliśmy (dzięki współpracy z prof. V. Brusicem) pierwszy w skali światowej konkurs zastosowań metod uczenia maszynowego do analizy danych immunologicznych, oraz podobny konkurs analizy danych toksykologicznych. Prof. Duch jest też współorganizatorem wielu konferencji naukowych w pokrewnych dziedzinach inteligencji obliczeniowej, badań na mózgiem i kognitywistyki.

Pomidor

Jedną z dziedzin, które powstały na bazie metod uczenia maszynowego, jest bioinformatyka. Jarosław Meller po doktoracie w KIS krążył po świecie między Tuluzą, Kyoto, Jerozolimą by osiąść na dłużej na Cornell University a następnie University of Cincinnati. Praca w Science, której był współautorem, omawiana była we wszystkich serwisach informujących o odkryciach naukowych. Jego zasługą było stworzenie komputerowego modelu wiążącego wielkość pomidorów ze zmianami genetycznymi. Okazało się, że odpowiedzialny za to gen jest bardzo podobny do jednego z genów, którego mutacje powodują raka u ludzi. Grupa prof. Mellera stworzyła szereg bardzo popularnych wśród bioinformatyków z całego świata serwerów obliczeniowych do przewidywania różnych własności białek – wirtualne białkowe ZOO. Ważną rolę w rozwoju tych serwerów odegrał Rafał Adamczak, kierujący od 2014 roku KIS. Konferencje Bioinformatics in Toruń (BIT), jednej z najstarszych konferencji w tej dziedzinie w Polsce, współorganizowane były przez naszą Katedrę od 2002 roku.

W biuletynie Sekcji Informatyka KBN z 2000 roku KIS znalazł się na pierwszym miejscu listy rankingowej otrzymując 12 punktów i wyprzedzając o 3 punkty kolejną jednostkę; ranking oparty był na ocenach zakończonych/przyznanych grantów (od tego czasu nie zrobiono takiego rankingu). Lista dyscyplin naukowych, w których pracownicy KIS wnieśli swój wkład organizując i biorąc udział w międzynarodowych konferencjach (od Alaski po Nową Zelandię, od Japonii po Hawaje i Singapur) i publikując prace naukowe w książkach i specjalistycznych czasopismach jest naprawdę długa i może służyć jako wzorzec interdyscyplinarności. Byliśmy wśród członków założycieli Polskiego Towarzystwa Sieci Neuronowych (1995), Polskiego Towarzystwa Kognitywistycznego (2002) i Polskiego Stowarzyszenia Sztucznej Inteligencji (2010). Niewielu profesorów uniwersytetów wygłaszało referaty w Auli Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Kilka doktoratów i habilitacji przeprowadziliśmy w Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej (IBIB) PAN, oraz w Instytucie Podstaw Informatyki PAN i na AGH. Fizyka komputerowa i symulacje komputerowe w chemii kwantowej, sztuczna inteligencja, sieci neuronowe i uczenie maszynowe, nauki o informacji, „drążenie danych” (data mining), inżynierskie zastosowania takich metod, zastosowania w medycynie i psychometrii, to tylko niektóre przykłady naszej działalności. W 2007 roku zorganizowaliśmy przy współpracy z Computational Medicine Center (Cincinnati, Ohio, USA) konkurs polegający na anotacji tekstów medycznych, w którym wzięło udział 50 zespołów z całego świata. Neurokognitywne podejście do analizy tekstów medycznych zostało opatentowane z współpracownikami z USA. Model procesów związanych z kreatywnością, intuicją, procesami wglądu (odkryć typu Eureka!) pozwolił na uruchomienie serwera Braingene wymyślającego nowe słowa opisujące produkty lub strony internetowe.

Interdyscyplinarne Centrum Nowoczesnych Technologii

Dążenie do zrozumienia procesów odpowiedzialnych za naturalną inteligencję doprowadziło nas do informatyki neurokognitywnej, która nie tylko bada uproszczone modele działania mózgów, ale wykorzystuje te wyniki do tworzenia architektur kognitywnych i analizy danych z rzeczywistych eksperymentów badających pracę mózgu. Są to zagadnienia interesujące dla kognitywistów, psychologów, pozwalają na nowe spojrzenie na filozofię umysłu. Potrzeba eksperymentalnej weryfikacji modeli komputerowych była motywacją do utworzenia w 2013 roku Laboratorium Neurokognitywnego w Interdyscyplinarnym Centrum Nowoczesnych Technologii. Jest to wspólna przestrzeń badawcza, w której część pracowników i doktorantów KIS prowadzi badania z pracownikami Wydziału Humanistycznego. Fizycy, informatycy, matematycy, przedstawiciele nauk technicznych budujący sprzęt elektroniczny, współpracujący z psychologami, kognitywistami, medykami, filozofami i filologami? To jedyna taka jednostka naukowa w Polsce.

To jednak temat na osobną historię…