English

Kutatás

Kutatási témák az ELTE Biológiai Fizika Tanszékén

 


ÖNHAJTOTT RÉSZECSKÉK

kiskep_csopmozgszimul.jpgCsoportos mozgás szimulációval történő vizsgálatát 1995 óta végezzük, amikor az Önhajtott Részecskék (self-propelled particles, SPP) Modelljét kidolgozták Vicsek Prof. és munkatársai. A modell önhajtott részecskék rendezett, csoportos mozgását irja le zaj jelenlétében. Hamar a csoportos viselkedés egyik referencia modeljévé vált az SPP Model, egyszerűsége miatt és azért, mert olyan sok hasonlóságot mutat azokkal a biológiai rendszerekkel, amikben sok résztvevő együttműködésével jön létre csoportos mozgás. A jelenleg is folyó szimulációs kutatások sok új, érdekes eredményt tartogatnak, melyek egyre közelebb visznek a csoportos mozgás törvényszerűségeinek megértéséhez. https://hal.elte.hu/flocking/

BIOOPTIKA
- Háromkaréjú ősrákok (trilobiták) szemének és látásának paleo-biooptikai01_vizcseppes_level.jpg rekonstrukciója.
- Levegő-víz határán élő állatok fénytöréstől torzult binokuláris látótere a szemek helyének függvényében.
- Állati szemek optikája.
- Növényi leveleken nyugvó, napsütötte vízcseppek optikája: a levél napégésének feltételei.
CSOPORTOS DÖNTÉSHOZÁS
kiskep_galambcsapat.jpg
Természetes környezetükben repülő galambcsapat tagjainak rögzítettük a pályáját nagyfelbontású GPS vevõ segítségével. Az adatokat a statisztikus fizika inspirálta, de újszerű módon elemeztük. A pályaadatokból minden lehetséges párosításra meghatároztuk, hogy milyen időeltolást alkalmazva feleltethetõ meg az egyik madár irányválasztásai a másik madár mozgásának. A párokra meghatározott vezető-követő kapcsolatokból egy hierarchikus, irányított hurkoktól mentes kapcsolatrendszer rajzolódott ki. A csoportos döntéshozás egy olyan fajtáját ismerhetjük meg, ahol bár az egyedek szerepe dinamikusan változik, mégis a meghatározó egyedek nagyobb súllyal tudják befolyásolni a végleges döntést. https://hal.elte.hu/flocking/
BIOMECHANIKA
- Sportmechanika: a környezeti és meteorológiai paraméterek hatása a súlylökés 02_hibas_lojaras.jpgés a kalapácsvetés dobótávjaira.
- Csontmechanika: emlős- és madárcsontok falvastagság-optimumának kísérleti vizsgálata.
- Természettudományi múzeumok négylábú járásábrázolásainak hibái.
- Rajzó keringőbogarak úszó mozgásának vizsgálata.

HÁLÓZATI CSOPORTOSULÁSOK
ppi_small.jpgEgy hálózati csoportosulás (más néven modul, klaszter vagy community) a hálózat csúcspontjainak egy olyan csoportja, amelyek egymáshoz jóval sűrűbben kapcsolódnak, mint a csoporton kívüli csúcspontokhoz. A természetben és a társadalmakban megfigyelhető hálózatok nagy részében a klaszterek egymással átfednek. A CFinder hálózatos alapkutatási szoftver gyorsan és hatékonyan képes azonosítani a nagy hálózatokban megtalálható, egymással átfedő csoportosulásokat, például molekuláris biológiai és szociális hálózatokban vagy microarray expressziós adatokban. A CFinder szoftver ingyenesen letölthető a http://CFinder.org címről, alkalmas az átfedő csoportosulások megtalálására és megjelenítésére. Az ábra a sarjadzó élesztő fehérje-fehérje kölcsönhatási hálózatában (a CFinder-rel) azonosított csoportosulásokat mutatja.

CSOPORTOS VISELKEDÉS
kiskep_hajok.jpg
Egyszerű önhajtott robotok (hajók) esetén tanulmányozzuk a csoportos viselkedést egy olyan kétdimenziós, gyûrû alakú kísérleti rendszerben, ahol a résztvevõk között a kölcsönhatást pusztán a fizikai ütközések határozzák meg. A kísérletekben lehetőségünk van a vezetők szerepének megértésére: milyen csoportos viselkedés alakul ki sok, véletlenszerűen mozgó, zajnak kitett és néhány célzottan irányított egység egymásra hatásából. https://hal.elte.hu/flocking/

KÉPALKOTÓ POLARIMETRIA
- Képalkotó polarimetrián alapuló automatikus felhődetekció03_szkarabeusz.jpg.
- Fémfényű szkarabeusz bogarak cirkulárisan polarizáló kitinpáncéljának képalkotó polarimetriai vizsgálata.
- Sztereo-videopolarimetria: polarizációs mintázatok mérése és megjelenítése három dimenzióban.
- A vízfelszín tükröződési-polarizációs mintázatainak mérése a meteorológiai viszonyok függvényében.

POLARIZÁCIÓLÁTÁS

- Fénypolarizáció okozta hamis színek: Miként befolyásolja a polarizáció a rovarok színlátását?
- Miért érzékelik a cserebogarak (Melolontha melolontha) a fénypolarizációt 04a_pol_hamisszinek.jpga spektrum zöld tartományában?
- Miért és mely állatoknak előnyös az ultraibolyában érzékelni az égboltfény polarizációját?
- A sárgaláz szúnyognak (Aedes aegypti) nincs pozitív polarotaxisa.
- Polarizációlátás és polarotaxis szitakötőkben (Odonata), kérészekben (Ephemeroptera) és bögölyökben (Tabanidae).
- Polarizációs napóra vezérli a polarotaktikus vízirovarok vízkereső repülésének optimális napszakát.
- A lovak fehérségének egy nem várt előnye: a leginkább bögölyálló ló depolarizáló fehér szőrű.


MULTIFRAKTÁL GRÁF GENERÁTOR

mfng_resize.jpgValós hálózatok statisztikus tulajdonságainak reprodukálása véletlen gráf modellek segítségével egy sokrétű, fontos feladat, mely nagyban segíti a vizsgált hálózatok viselkedésének mélyebb megértését. Egy érdekes új irányt képvisel ezen a területen belül a multifraktál mértékek használata véletlen gráfok generálásához, ahol a csúcspárok közti élbekötési válószínűségeket egy adott multifraktál segítségével határozzuk meg. A multifraktál paramétereinek változtatásával a generált véletlen gráfok statisztikai tulajdonságai is nagy változásokon mehetnek keresztül, és bizonyos eljárásokon keresztül a generált gráfok illeszthetők egy adott valós rendszerhez is.


MEXIKÓI HULLÁM
kiskep_mexikoihullam.jpgA mexikói hullám – más néven La Ola – az 1986-os mexikói futball-világbajnokság során vált világszerte ismertté. Valahol feltartott kézzel felugranak az emberek, és amikor leülnek, akkor már a mellettük lévők ugranak fel: így a hullám végigszalad a stadion közönségén. Az eredmények hasznosak lehetnek olyan események kézben tartására is, ahol izgatott emberek vannak jelen.

PÁNIK
kiskep_panik.jpg
A kollektív emberi magatartás egyik legkatasztrofálisabb megjelenési formája az a pánik okozta, tömeges, fejvesztett menekülés. A gyalogosviselkedés modelljén keresztül vizsgáltuk a tömegben jelentkező pániknak és a koordinálatlan mozgás előidézte összezsúfolódásnak mechanizmusait. Szimulációnk gyakorlati megoldásokat ajánl a tömeg veszélyes nyomásának megelőzésére.

AZ ÉGBOLT POLARIZÁCIÓS MINTÁZATAI
- Az égbolt polarizációs mintázatának időbeli változása teljes napfogyatkozáskor.
- Vastag felhők polarizációs mintázatai.
- Erdők lombsátrának képalkotó polarimetriája: napsütötte lombok polarizációs mintázatai.
- Az égbolt erdőtüzek füstje által okozott rendellenes polarizációs mintázatai.05_neutralis_pontok.jpg
- A vikingek polarimetrikus navigációjának légköroptikai előfeltételei ködös és felhős égbolt esetén.
- Az Északi-sarkvidék nyílt vizei fölötti "vízég" polarizációja.
- Az égboltfény polarizációja a vízfelszín Snellius-ablakán át.
- Milyen jól írja le a Rayleigh-modell a tiszta és felhős ég polarizációirányának mintázatát?
- A szivárvány képalkotó polarimetriai vizsgálata.
- A poláros légkör negyedik polarizálatlan (neutrális) pontjának első kísérleti kimutatása.
- Teliholdas tiszta égbolt polarizációs mintázatai éjjel: nap- és holdsütötte egek polarizációjának összehasonlítása.

POLÁROS FÉNYSZENNYEZÉS
- Aszfalt felületek, mint a polarotaktikus vízirovarok ökológiai csapdái.
- Miként csökkenthető az aszfaltutak poláros fényszennyezése?
- Vízirovarok napelemtáblákhoz és napkollektorokhoz való polarotaktikus vonzódásának csökkentése.
06_voros_auton_vizibogar.jpg- Szitakötők vonzódása vízszintesen polarizáló fekete sírkövekhez.
- Miért vonzzák a vörös és sötét autók a vízirovarokat?
- Olajtározók és fekete műanyag fóliák mint a vízirovarok polarizációs csapdái.
- A budapesti pakurató madárfaunára kifejtett vizuálökológiai hatása.
- Folyóparti üvegépületek mint a tömegesen rajzó polarotaktikus tegzesek polarizációs fénycsapdái.
- Üvegépületek mint madáretetők: a poláros fényszennyezés által csapdába esett rovarokkal táplálkozó városi madarak.
- Barázda billegetők (Aves: Motacillidae) mint a műanyag fóliákhoz vonzott polarotaktikus rovarok indikátorai.

 

POLARIZÁCIÓS BÖGÖLYCSAPDÁK07_tabanoid.jpg
- Bögölyök polarizációlátása: a bögölyök (Diptera: Tabanidae) vonzódnak a vízszintesen poláros fényhez.
- Bögölyök polarotaxisának gyakorlati alkalmazásai.
- TabaNOid: polarizációs bögölycsapda technológia.

kiskep_sejt.jpg

SIKLÓREPÜLÉS
kiskep_termik.jpg
Siklórepülés összehasonlító elemzését végeztük madarak (fehér gólya, vándorsólyom) és emberi (siklóernyős, sárkányrepülő) pilóták nagyfelbontású GPS pályaadatai alapján. Azt találtuk, hogy sok közös vonása van a pilóták és a madarak repülésének. A sólyom a termikek közötti szakaszok siklási szögének megválasztásánál azt az optimális stratégiát követi, amit az emberi pilóták MacCready elvként tanulnak, és próbálnak tudásuk és műszereik segítségével minél jobban megvalósítani.

SZÉN NANOSZERKEZETEK
Szén nanocsövek
A szénnek egy üreges, hengeres módosulata a szén nanocsövek. Ezen hengeres szén molekulák olyan különleges tulajdonságokat mutatnak, amelyek a nanotechnológia, elektronika, optika vagy más anyagtudomány számára ígéretes alkalmazások sorát teszik lehetővé. Csoportunk ilyen anyagok alapvető tulajdonságait (pl. rezgési- vagy elektrondiszperzió) vizsgálja különböző módszerek (többnyire: sűrűségfunkcionál-elmélet) segítségével.