Akademické funkce

Moje funkcionářská kariéra začala v roce 2010, když mne přemluvili, abych se stal členem disciplinární komise. V ní jsem působil šest let (tj. všechna tři dvouletá období, která povoluje disciplinární řád).

V březnu 2011 jsem se poprvé dostal do Akademického senátu Fakulty informatiky jako náhrada za Michala Kozubka, který odstoupil kvůli kandidatuře na děkana. Koncem roku 2011 probíhaly volby do akademických senátů, ve kterých jsem byl zvolen jak do malého fakultního tak i do velkého univerzitního senátu. V lednu 2012 jsem byl na ustavující schůzi nového fakultního senátu, k mému velkému překvapení, těsně poměrem 4:5 zvolen předsedou senátu v souboji s těžkou vahou Jiřím Zlatuškou. Roli nejspíše hrálo to, že jsem od akademické obce získal druhý nejsilnější mandát (po široce respektovaném Mojmíru Křetínském, který byl tehdy vedoucím katedry a předsedu senátu dělat nechtěl), byl jsem členem velkého senátu a některými senátory jsem byl vnímán jako méně konfliktní kandidát na předsedu.

V dalším volebním období od roku 2015 jsem byl opět zvolen do obou akademických senátů (malého i velkého), ale předsedu malého senátu už jsem dělat nechtěl. Na jaře 2015 jsme v opakované a napínavé volbě jako senát zvolili za (staro)nového děkana Jiřiho Zlatušku. Nečekanou nabídku, abych mu od září dělal proděkana pro bakalářské a magisterské studium jsem chvíli zvažoval. Nakonec jsem se rozhodl, že novou výzvu příjmu. Dostal jsem na starost přijímací řízení, organizaci státních závěrečných zkoušek a řešení studijních záležitostí (poplatky, stipendia, promoce, rozhodování o žádostech studentů, aj.).

Po znovuzvolení v roce 2019 děkan Zlatuška nabídl všem proděkanům, aby ve vedení fakulty pokračovali. Po čtyřech letech jsem věděl, že při vykonávání náročné funkce se mi dostatečně nedaří věnovat se všem složkám akademické práce. Zejména upadal můj vědecký výkon. Přesto jsem se po delší době na rozmyšlenou rozhodl ve funkci proděkana ještě jedno období pokračovat. Mé rozhodnutí ovlivnilo několik faktorů: (1) děkan Zlatuška mne vždy v kritických chvílích podržel a pomohl mi, když jsem to potřeboval, (2) vážím si ho jako člověka s obrovským rozhledem a nadhledem a přestože mi některé jeho nápady nebo návrhy v první chvíli připadaly jako šílené, později jsem v jejich jádru vždy našel rozumný a smysluplný základ, který mne vnitřně obohatil, (3) na Fakultě informatiky je fantastické Studijní oddělení, které jsem si zamiloval, (4) kolegové, kterých si vážím, mne povzbuzovali, že funkci proděkana vykonávám dobře a druhé období bude snazší. Asi to tak mohlo být, kdyby v roce 2020 nepřišla epidemie COVIDu a snazší období se nezměnilo v období náročnější. Jsem vděčný, že jsem v nečekané a turbulentní době měl již s funkcí proděkana alespoň 4 roky zkušeností a schopné kolegy na fakultě i v čele univerzity.

Druhé proděkanské období mi končí v srpnu 2023. Těším se, že si po více než dvaceti letech v různých akademických funkcích od těchto aktivit (alespoň na chvíli) odpočinu. Funkcionaření beru jako službu univerzitě, která je důležitá, ale já ji nepovažuji za hlavní smysl svého života. Při vykonávání akademických funkcí jsem se mnohému naučil a především působení ve funkci proděkana významně ovlivnilo můj pohled na svět. Jako proděkan pro studijní záležitosti jsem se musel mnohem hlouběji zabývat životem studentů a seznamovat se s jejich reálnými problémy, které měly vliv na jejich studium, abych dokázal zodpovědně rozhodovat o jejich osudech. Toto pro mne byla nejcennější zkušenost.

Výuka

Od roku 2005 učím předměty týkající se zpracování a analýzy digitálního obrazu. Nejdéle vedu předmět PA166 Advanced Methods of Digital Image Processing, který podává přehled o metodách zpracování obrazu, které jsou formulovány jako řešení parciální diferenciální rovnice (např. difúzní filtrování, aktivní křivky) nebo jako minimalizační úloha variačního počtu (variační filtry, segmentace Mumford-Shah a Chan-Vese, variační optický tok apod.). Svět matematicky dobře založených metod jsem blíže poznal během měsíčního pobytu ve skupině MIA (Mathematical Image Analysis) Joachima Weickerta. Pobývat v blízkosti tohoto prvotřídního vědce (mimo jiné držitele Ceny Gottfrieda Willhelma Leibnize za rok 2010) a skvělého pedagoga, který je navíc velmi přátelský, vtipný, a nesmírně pracovitý, byla pro mne nezapomenutelná a velmi obohacující zkušenost.

Druhý předmět, který učím podobně dlouho, ale od roku 2011 s nižší frekvencí (jednou za dva roky, protože byl méně navštěvovaný), je PA170 Digital Geometry. Náplň kurzu vychází z velké části z knihy [Klette, Rosenfeld, 2004] a je povinný jen pro studenty ve specializaci analýza a zpracování obrazu. Kratší dobu jsem učil i jiné předměty. Dva roky, když byl kolega a současně můj bratr Petr v zahraničí, jsem učil jeho kurz PA173 Mathematical Morphology. V letech 2006–2012 jsem vedl cvičení obecně zaměřeného a více navštěvovaného kurzu PV131 Digitální zpracování obrazu, který přednáší Michal Kozubek. V rámci speciálního projektového předmětu PV162 Projekt ze zpracování obrazu jsem individuálně vedl desítky studentů. Více o individuálním vedení studentů píši níže.

V roce 2013 jsem dostal za úkol předělat důležitý povinný kurz pro studenty počítačové grafiky (od roku 2019 celé Vizuální informatiky) PV189 Mathematics for Computer Graphics, který nebyl studenty dobře hodnocený. Věnuje se matematice potřebné v počítačové grafice, tj. probírá se hlavně lineární algebra, kvaterniony, interpolace, prokládání modelů a počítání geometrických vlastností křivek a ploch. Se změnou mi vydatně pomáhal kolega Dima Sorokin, absolvent aplikované matematiky na Lomonosově univerzitě v Moskvě, který byl u nás tehdy na postdocu. Přeuspořádali jsme a doplnili obsah a připravili jsme sadu cvičných příkladů, které musí studenti během semestru řešit. Od té doby tento předmět učím a snažim se neustále vylepšovat, aby byl výklad co nejsrozumitelnější a nejnázornější.

Všechny výše zmíněné předměty jsou součástí navazujícího magisterského studijním programu Vizuální informatika, který byl otevřen od podzimního semestru 2019.

Když jsem začal vykonávat funkci proděkana, chtěl jsem lépe poznat studenty prvních ročníků bakalářského studia a dozvědět se jaké znalosti si naši studenti přináší ze středních škol. Přihlásil jsem se proto do první linie a zapojil se do výuky jejich povinných předmětů jako cvičící. Nejprve (od roku 2016) jsem učil dvě skupiny předmětu IB000 Matematické základy informatiky, který se věnuje základům matematiky potřebným pro studium informatiky a na cvičeních se řeší matematické úlohy u tabule. Po dvou letech jsem jednu skupinu studentů IB000 nahradil jednou skupinou studentů předmětu IB111 Základy programování, který se věnuje základům algoritmizace a studenti na cvičeních programují jednoduché algoritmy. Tehdy mojí motivací bylo, že jsem chtěl poznat další úvodní předmět a přinutit se, abych se naučil Python, ve kterém výuka probíhá. Do té doby jsem rutině programoval hlavně v C++ a cítil jsem, že bez Pythonu již dále žít nechci :-).

Před začátkem podzimního semestru v roce 2022 jsem dostal nabídku zapojit se do výuky předmětu DUCIT Teaching Lab, který je určen začínajícím studentským cvičícím a jeho cílem je rozvinout u nich kompetence potřebné pro vedení přínosných cvičení. Svoje učitelské dovednosti jsem v minulosti získával více bojem než studiem pedagogiky, proto jsem si nebyl jistý, zda nabídku příjmout a zda jsem ten pravý. Nakonec jsem kývl a cvičení základů programování jsem nahradil zapojením se do Teaching Labu. Rozhodnutí nelituji. Stal jsem se součástí zkušeného, přátelského, kreativního a inovativního týmu lidí, kde jsem mohl poskytnout svoje zkušenosti a sám se hodně přiučit od kolegů s pevnějším teoretickým pedagogickým základem. Dva semestry mi však stačily k tomu, abych se utvrdil v tom, že učit měkké dovedností není to, co bych chtěl dlouhodobě dělat.

Výzkum a vývoj

Moje aktivity ve výzkumu a vývoji jsou primárně spojeny s prací pro Centrum analýzy biomedicínského obrazu (dříve Laboratoř optické mikroskopie), které založil Michal Kozubek na začátku mého PhD studia v roce 1998. Společně s mým bratrem Petrem jsme byli Michalovi první doktorští studenti. Pomáhali jsme mu s rozvojem tzv. obrazové cytometrie pro potřeby výzkumu prostorové organizace chromatinu v buněčných jádrech, který tehdy probíhal na Biofyzikálním ústavu Akademie věd. Jádrem cytometru byl automatizovaný konfokální fluorescenční mikroskop, který společně s vhodným software, který jsme vyvíjeli, snímal a analyzoval 3D digitální obrazy.

V tomto období jsem se, zejména od Michala, naučil mnoho o optické mikroskopii (především fluorescenční a konfokální) a od (molekulárních) biologů, se kterými jsem byl v pravidelném kontaktu, o buněčné biologii (a zejména buněčném jádře) a technice FISH (Fluorescenční In Situ Hybridizace), pomocí které se připravovaly vzorky pro prostorové snímání na konfokálním mikroskopu. Získal jsem však i přehled o jiných technikách, včetně využití GFP (Green Fluorescence Protein) pro zkoumání dynamických procesů v živých buňkách. Moje dizertační práce se věnovala trojrozměrným rekonstrukcím objektů pro potřeby obrazové cytometrie.

Podílel jsem se na vzniku a vývoji I3D knihovny (napsané v C++) pro načítání a zpracování 3D obrazů. Nad ní jsme vyvinuli Viewer3D na prohlížení 3D digitálních obrazů. Pro řízení snímání na automatizovaných fluorescenčních konfokálních mikroskopech a prostorovou analýzu buněk (buněčných jader) vznikl pod mým vedením komplexní software Acquiarium, který několik let běžel na několika mikroskopech v Brně. Jakmile mikroskopické firmy začaly dodávat obecnější nástroje na řešení problémů našich biologů, vývoj jsme zastavili.

Po ukončení doktorského studia jsem byl zapojen do několika projektů (především jsem úzce spolupracoval s šarmantní, výjimečnou ženou, vědkyní a skvělou manažerkou Evou Bártovou), ve kterých jsem měl za úkol řešit analýzu obrazových dat z fluorescenčních mikroskopů (vícekanálová, trojrozměrná a časově proměnlivá data). Díky intenzívní spolupráci s biology jsem se dostal k zajímavým problémům, pro které jsme hledali obecná řešení s využitím nejnovějších informatických přístupů. Úlohy, které jsem řešil nejčastěji byly segmentace a sledování pohybu objektů.

Společně s doktorandy jsem zkoumal použitelnost moderních přístupů zpracování obrazu pro potřeby fluorescenční mikroskopie. S Janem Hubeným jsem se věnoval metodám založeným na řešení parciálních diferenciálních rovnic a variačnímu optickému toku, s Martinem Maškou rychlým implementacím level-set metod, s Ondrou Daňkem využitím minimalizace pomocí minimálního řezu v grafu a s Karlem Štěpkou jsme zkoumali algoritmy na detekci malých objektů. S postdokem Dimou Sorokinem, kterému jsem dělal mentora, jsme se věnovali kompenzaci globálního pohybu buněk.

Během přípravy prvního ročníku Cell Tracking Challenge v roce 2012 jsem dostal na starost a byl zapojen do přípravy vhodné míry pro vyhodnocování výkonu algoritmů na sledování pohybu buněk.

V rámci mezioborového výzkumného projektu s Ústavem experimentální biologie a Ústavem histologie a embryologie (oba na MU) jsme se zabývali analýzu exosomů a vyvinuli TEM ExosomeAnalyzer.

CBIA je od roku 2011 zapojena do průmyslové spolupráce se třemi firmami, se kterými mimo jiné intenzívně spolupracujeme na úrovni řešení bakalářských a diplomových prací, které zpravidla vedu já. S firmou Tescan řešíme úlohy týkající se zlepšování snímání, zpracování a analýzy obrazu v oblasti Skenovací Elektronové Mikroskopie (SEM), s firmou Sanezoo úlohy týkající se obrazové inspekce v průmyslu a rekonstrukce objektů pomocí kamer pro potřeby robotických aplikací, a konečně s firmou Goalsport se zabýváme problémy analýzy obrazu ve sportovním prostředí.

Popularizace vědy (a matematiky)

Hledání cest, jak vysvětlit pojmy, myšlenky nebo principy jednoduchou a přitažlivou formou mne baví. Pravděpodobně to souvisí s mým největším koníčkem (šifrovacími hrami), kde jde v zásadě o totéž. Poskytnout druhé osobě pouze a jen pouze takové informace, které určitě zná a které nutně potřebuje pro objevení určitého (neznámého) principu. Vše je třeba prezentovat zábavně a postavit tak, že správné pochopení je nejpravděpodobnější varianta při skládání informací k sobě. Rozdíl je jen v tom, že u popularizace se informace co nejzřetelněji vizualizují nebo demonstrují (zejména pohybující se obraz vydá za tisíc slov), ale u šifer se informace schovávají tak, aby je na první pohled nebylo vidět. Když je hráči během řešení časem objeví, ví, že to není náhoda a musí s nimi vážně pracovat.

Vždy jsem se rád zapojoval do akcí typu Noci vědců nebo jezdil na střední školy přednášet o analýze obrazu. V přednášce s názvem "Analýza digitálního obrazu, aneb mohou kriminalisté skutečně získat podobu vraha analýzou odrazu v brýlích oběti ze záznamu místa činu průmyslovou kamerou?", kterou jsem měl na několika středních školách jsem se snažil přístupnou formou demonstrovat formování obrazu a teoretické limity při získávání informací z (digitálního) obrazu. Za nápady na některé fyzikální demonstrace vděčím skvělému a srdečnému člověku Eduardovi Schmidtovi, který se mi jeden semestr individuálně věnoval během přípravy na přijímačky do doktorského studia fyziky. Nikdy nezapomenu jak jsme seděli v jeho kanceláři na rektorátě, on si sundal brýle, vzal bílý papír a názorně mi předvedl formování obrazu. Stejně ohromen jsem byl při jeho demonstraci zčervenání slunce při západu na jeho přednášce o rozptypu v jeho semestrálním kurzu optiky pro studenty odborné fyziky, který jsem později ze zájmu absolvoval.

Během dovolené v Irsku v roce 2015 jsme s rodinou navštívili Science Gallery při Trinity College v Dublinu. Naprosto mne tam ohromila expozice, která demonstrovala digitalizaci obrazu. Tento skvělý nápad mne tak nadchl, že jsem později doma zkonstruoval z balícího papíru, dřeva a kartonu menší exemplář, který používám ve výuce Digitální geometrie a laboratoř CBIA při různých popularizačních akcích typu Noc vědců.

Fascinují mne weby, které polopaticky a vizuálně zajímavě vysvětlují matematiku (např. 3Blue1Brown, Numberphile, Brilliant, Seeing theory, Wolfram demonstrations, Geogebra, Khan Academy, nebo Desmos). Pod tímto vlivem jsem začal pracovat na studijním materiálu pro studenty Vizuální informatiky (a nejen pro ně), který by měl pomoci napravit častá nepochopení základních matematických principů a pojmů, se kterými se setkávám u ústních zkoušek i ve výuce u svých studentů.

Diplomové a bakalářské práce (projekty)

Individuální práce se studenty mne z učitelských aktivit asi baví nejvíc. Během kontaktu jeden na jednoho lze nenásilně a zcela přirozeně reagovat na potřeby studenta. Vzájemná spolupráce je navíc přínosná i pro mne. Od mnoha studentů jsem se něco nového a zajímavého dozvěděl nebo naučil. Zvláště od těch výborných, se kterými je radost pracovat. Nemálo z nich získalo za své práce různá ocenění (nejčastěji cenu děkana za vynikající závěrečnou práci), z čehož mám vždy radost.

Přehled volných témat i studenty, které jsem dosud vedl, lze najít v ISu. Zajímavá témata se snažím vypisovat i v rámci projektového předmětu PV162 Projekt ze zpracování digitálního obrazu, který běží každý semestr. Většinu témat lze rozpracovat do podoby bakalářské, případně diplomové práce. Rád vedu i studenty, kteří chtějí řešit vlastní téma (pokud mne jejich téma zaujme).