Kimura-díjat vehetett át Japánban Baranyi Péter, a győri egyetem professzora

A tudományos világ a napokban Kimura-díjjal ismerte el a Széchenyi István Egyetem professzorának munkásságát.

Dr. Baranyi Péter a díjat Fukuokában, Japánban vehette át, az Ázsiai Irányításelméleti Tudományos Társaságtól. Ez is komolyzene, amiről most szó lesz, csak a tudományban, és ugyanúgy el kell mélyedni benne, meg kell érni hozzá, mint Mozart muzsikájához. De ha kinyílik az irányításelmélet ajtaja, izgalmas világ tárul a belépő elé.

"A bizonyítási oldal zárt formulás, és a modellezés szabad világa között nagyon komoly rés nyílt." Fotó: Májer Csaba József

Amikor az irányításelméleti tudományterületről beszélünk, általában valamilyen berendezést, szerkezetet, vagy biológiai, társadalmi, gazdasági folyamatot szeretnénk kontroll alatt tartani. Ahhoz először megérteni, modellezni, leírni kell valamilyen módszerrel. Miután megfogalmazza, analizálja a problémát, sok tudós ott meg is áll. Pedig a szintézis nagyon fontos, amikor a megértésből eljutunk a tervezésig, és nem csak átlátjuk a működést, hanem befolyásolni is tudjuk azt. Hogy az a valami tegye, amit szeretnénk, és ne tegye, amit nem akarunk.

Itt szokott az esetek többségében kiderülni, hogy a modell, amit alkottak, nem tökéletes. Leírja ugyan a folyamatot, de tervezhetővé és irányíthatóvá nem teszi. Biciklizni például könnyű, felülsz rá, tekered a pedált. A kutató megfigyeli és modellezi: így csinálják a kerékpározók. Viszont ha robottal akarjuk megismételtetni ugyanezt, már nagy kihívás elé nézünk. Aközött, hogy leírom, miből áll egy folyamat, és aközött , hogy működőképesen megalkotni és irányítani tudjam, nagyon nagy távolság lehet"

– mondja Baranyi Péter, és figyelmeztet arra, hogy napjaink irányításelméletében, az atomerőművek, űrállomások, önvezető autók korában már nagyon komplex és nem arányos működésű rendszerekről beszélünk. Olyan bonyolult dinamikákkal állunk szemben, amelyekre a hagyományos módszerekkel nagyon nehéz lenne megoldást találni. Ráadásul a bővülő, hirtelen változó és borzasztóan bonyolulttá váló matematikai eszköztárhoz sem járnak már automatikusan megoldó képletek. A lágy számítástudomány módszerei, mint például a mesterséges neurális hálózatok, genetikus algoritmusok, a Big Data, a Fuzzy logika világa óriási változást hozott a modellezésben. Egyfajta „lágy", vagy „homályos" leírást, valamint közelítést eredményez.

Az irányításelméletet, ezt a biztonságra törekvő, szigorú, rigorózus világot is érinti a változás. Miközben a modellezési sékerbe ezután is beleönthetnek sokféle közelítő vagy “lágy" módszert a „modellező művészek", aközben például egy atomerőmű irányítását és biztonságát nem lehet csak közelítőleg garantálni, vagy ilyen “lágy" garanciával kezelni. A biztos irányítás bizonyításának zárt formulái, és a modellezés szabad világa között nagyon komoly rés nyílt. A bizonyítás fundamentuma a képlet. A modellezésben ugyanakkor gráfok, adathalmazok, heurisztikák, a legagyafúrtabb trükkök vannak. A kettő között hidat kellett emelni, és én ezt megépítettem. Ha kapok egy modellezésében mixelt bonyolult koktélt, ezen az irányításelméleti hídon szétválogatom jól ismert, klasszikus, zárt formulákra. Mondhatnám úgy is, ha adott egy LEGO-vár, megkeresem, hogy mi a legkevesebb számú különböző kocka, és összességében a legkevesebb kocka, amiből ki lehet rakni. Ugyanezt csinálom, csak itt nem LEGO vár van, hanem neurális hálózatokból, genetikus algoritmusokból, Fuzzy logikából „összeöntött" gigakoktél. Ebből mondom meg, hogy mik is azok a zárt matematikai függvényosztályok, amiknek a legkisebb kombinációjával a legpontosabban leírható mindez. Utána már otthon vagyunk, jöhetnek az irányításelmélet nagyon szigorú levezetései és bizonyításai

– magyarázza az MTA doktora.

Az általa készített irányításelméleti hídon járva olyan kérdéseket is föl lehetett tenni, amiket korábban nem, hiszen még híd sem volt. Az is kiderült például, hogy nagyon nem mindegy, milyen módon is megyünk át ezen a bizonyos hídon.

A Kimura-díjat az Ázsiai Irányításelméleti Tudományos Társaság vezetőitől vette át Baranyi Pét

Miután megalkottam ezt a hidat, igazolódott, hogy milyen fontos szerepe van. Felfigyelt rá a tudományos világ, és azóta is rengetegen hivatkozzák, óriási a nemzetközi impaktja. Az Ázsiai Irányításelméleti Tudományos Társaság díjjal jutalmazta mindezt, méltó, ünnepélyes keretek között. Az, hogy idáig eljutottam, a győri egyetem vezetőinek támogatásával valósulhatott meg. Példaértékű az eredményes kutatókat, laborokat támogató szemléletük. Ilyen egy igazi, modern vezetés!"

– hangsúlyozza professzor.

A kilencvenes évek végén egyébként, amikor Baranyi Péter Hongkongban tanított, a híd pillérjeit már lerakta. Az ezredfordulón pedig, amikor Japánban volt projektvezető, ráakadt arra a formalizmusra, ami megkönnyítette a máig tartó, további munkát. Végeredményben egy képletté zsugorodott össze mindaz, amit előtte borzalmasan nehéz, hosszadalmas volt leírni. A híd alapjául szolgáló szinguláris értékfelbontásnak évszázados története van, a mártixalgebra legnagyobb áttörése volt. Majd az ezredforduló környékén jelent meg a magasabb rendű szinguláris értékfelbontás, ami már többdimenziós mátrixokra, azaz többdimenziós számtömbökre is használhatóvá vált. Mindezt Baranyi professzor beépítette a gondolatvilágába, és ami korábban elkészült mátrixalgebrára, azt újraépítette folytonos függvényekre. Kiderült, hogy mindez hatalmas, bonyolult dinamikai rendszerek alrendszerekre bontására is alkalmas.

A módszer gyakorlati hasznának megértését talán segíti, ha konkrét példának ide vesszük a NASA úgynevezett aeroelasztikus repülőgépszárnyával kapcsolatos problémát. Óriási magasságban, ritka légkörben, lassú sebességgel akartak használni egy speciális repülőgépet, aminek a feladata az, hogy kicsi területet lassan bejárva napi 24 órát töltsön a magasban. Ilyen körülmények között nagyon nagy, vitorlaszerű szárnyfelületre volt szükség, ami viszont nagyon könnyen hullámzó kaotikus mozgásba kezdett, és el is törhetett. A jelenség leírása megoldhatatlannak tűnő, bonyolult, több oldalas képletfolyam volt, ám a hídon átvezetve röviden leírható, hat lineáris modell okos kombinációjává szelídült. A repülőgépszárny problémája pedig így végül megoldhatóvá vált.

Baranyi Péter második könyve a tensor szorzat modell transzformációr

Most már elárulhatjuk, ezt az irányítástechnikai hidat „tensor szorzat modell transzformációnak" nevezte el Baranyi professzor, de a közhasználatban valószínűleg Baranyi-transzformációként terjed majd el. Aki használja, az új, lágy számítástudomány és a klasszikus, zárt, képletalapú világ között tud átjárni, és így nagyon bonyolult dolgokat a lehető legegyszerűbb alakba tehet át. Baranyi Péter két könyvet is írt már belőle, és remélhetőleg készülni fog a harmadik is.

Mindig irigyeltem Bachot, vagy Mozartot. Megkomponáltak egy-egy művet, és hátradőlhettek azzal a jóleső érzéssel, hogy milyen nagyszerűt alkottak. Ehhez képest ugyan nagyon picit, de én is örülhetek, mert a sors megengedte, hogy ez a transzformáció rajtam jöjjön át, és végigélhettem ezt az izgalmat. Nem egy határozott céllal ültem le akkor, ez az egész csak jött valahonnan egy tizedmásodperc alatt. Attól kezdve, húsz éve azon dolgozom, hogy tisztességesen, szebben, jobban le tudjam írni a transzformációt. Nagy élmény, hogy láthatom ezeket a gyönyörű tereket, szerkezeteket" – árulja el Baranyi professzor, aki több éven át járta a világot és egyetemeken tanított. Mindez felbecsülhetetlenül sokat segített a munkájában. Magába szívhatta a világ tudományát, és nagyon fontosnak tartja, hogy minden doktoranduszt ki kellene küldeni egy-két évre Ázsiába is. Volt idő például, amikor a laborjukban mindenki tudott japánul. „Aki kint volt, azon meglátszik. Ki kell menni, meg kell érteni, mert Ázsia annyira más. A kínaiak, az indiaiak is nagyon szerethetők, a kifinomult társadalmaik szintén"

– hangsúlyozza a győri egyetem Kimura-díjjal elismert tudósa.