prof. RNDr. Pavel Exner, DrSc.

Laureát Ceny Neuron za přínos světové vědě 2016

Profesor Pavel Exner se zabývá matematickou fyzikou – oborem, ve kterém získal mezinárodní věhlas. Jako jeden z nejuznávanějších českých badatelů se podílel na založení Evropské výzkumné rady (ERC), která uděluje těm nejlepším vědcům velkorysé granty. Teprve před dvěma lety skončilo jeho funkční období v pozici viceprezidenta. V současnosti je prezidentem Evropské matematické společnosti. Nyní obdržel Cenu Neuron za přínos světové vědě v oboru matematika.

Skupinu žene dopředu duch týmu

Podílel jste se na založení Evropské výzkumné rady. Jaké jste tehdy v roce 2005 řešili překážky?
Evropská komise nám slíbila nezávislost a nutno říci, že v důležitých věcech slib vždy splnila. Podle přijatého modelu má Vědecká rada ERC pravomoc určovat, jaké typy projektů se budou financovat. Začátek prvního setkání členů Vědecké rady v říjnu 2005 sice doprovázel zmatek, ale poté, co jedna z členek, nositelka Nobelovy ceny, prohlásila, že pokud budeme takto pokračovat, raději odejde, atmosféra se uklidnila – během dvou dní jsme se dohodli na všech základních principech grantové soutěže ERC. Uvést je do života v bruselském systému trvalo podstatně déle.

Kolik milionů eur a na kolik let se udílejí granty Evropské výzkumné rady?
Částka se pohybuje v rozmezí 0,5 až 2,5 milionu eur na pětiletý projekt, kterých je naprostá většina. Pokud žadatel potřebuje koupit nějaké nákladné zařízení, nebo chce třeba přenést svou činnost z Ameriky do Evropy, může požádat o dodatečný příspěvek. Grantů bylo za uplynulých deset let uděleno asi šest tisíc.

Zažil jste případ, který je dnes v Česku už skoro běžný, že neúspěšní žadatelé o grant zpochybnili nebo napadli rozhodnutí Evropské výzkumné rady?
Za charakteristické pro renomé ERC považuji, že v naprosté většině případů neúspěšní žadatelé uznávají, že konkurenční oceněný projekt byl o dvě koňské délky vepředu a dostal grant oprávněně. Ale samozřejmě se mezi deseti tisíci žadatelů občas našli blázni, kteří nás označovali za zločince a podobně.

Jak Evropská výzkumná rada postupuje, když držitel grantu nedojde po pěti letech k nějakému důležitému poznání?
Při hodnocení, a zejména při pohovorech před udělením grantu, se hodnotící oborová komise zpravidla zajímá, jestli má uchazeč nějaký plán B. Většina odpovídá kladně. A pokud vědec poctivě pracoval a jeho výzkum skončil ve slepé uličce, bere se to jako riziko podnikání a cena za to, že při riskantním výzkumu někteří jiní přijdou na opravdu velké věci.

Proč neexistuje internetová databáze neúspěšných projektů? Předešlo by se tak opakování výzkumů, které nikam nevedly.
Kdo sleduje pořádně literaturu v oboru, má vědět, kdo a kdy už zkoušel postup, který nedospěl k výsledku. Popřípadě u začínajících vědců mu to má říct jeho školitel.

V roce 2011, krátce po nástupu do funkce viceprezidenta ERC, jste řekl, že o mnohamilionové granty se hlásí málo Čechů. Změnil se tento stav za posledních pět let?
Trochu se to zlepšilo. Hlavně díky soustředěnému úsilí některých lidí z národního kontaktního bodu ERC, jakož i skupině na Univerzitě Karlově a několika dalších kolegů, kteří dělají to, co by měli dělat všichni – to znamená vyhledávat vhodné uchazeče s reálnou šancí uspět a říkat jim, jak lépe napsat projekt, čeho se vystříhat atd. Roli sehrál i fakt, že granty ERC jsou už obecně více známé než před pěti lety.

V roce 2011 se hlásilo z Česka asi osm lidí, kolik nyní?
Před rokem a půl mi skončilo funkční období viceprezidenta, takže nemám už úplný přehled. Ale vím, že v posledních letech dostali Češi asi dvacet grantů, tedy více než dříve. Ovšem pořád je to málo ve srovnání například s Maďarskem, které si z postkomunistických zemí vede nejlépe.

Počet udělených grantů je měřítkem úrovně vědy v dané zemi?
Všude v Evropě to berou jako jedno z úplně nejdůležitějších kritérií. Úspěšní žadatelé říkají, že grant jim velmi často pomohl v kariéře. Dostali stálé místo, zlepšili si profesionální pozici a podobně. Jak je udělení grantu důležité, nyní vyplývá z vášnivé debaty v Británii na téma Co bude po Brexitu? Do Británie směřovalo zatím asi 1 000 ERC grantů a pokud Británie z Evropské unie odejde, tento pramen financí jim může vyschnout. Joseph Johnson, bratr Borise, který je opět ministrem vědy v britské vládě, tvrdil po referendu, že se nic tak zlého nestane. To je nesmysl. V menším měřítku si takovou situaci vyzkoušeli Švýcaři, když si odhlasovali omezení přistěhovalectví. Hned druhý den zarazila Evropská unie financování švýcarských grantů, a teprve po dvou letech složitých vyjednávání se upekl kompromis, že se Švýcarsko může zúčastnit soutěže, ale když vyhraje Švýcar, zaplatí mu grant švýcarská vláda.

Chybí mladým vědcům v Česku ctižádost? Nebo jejich ambice sráží nastavený 
systém? Či je příčinou něco jiného?
Podpora prostředí je pořád velmi nedostatečná. V ERC jsem pracoval devět let a za tu dobu jsem obešel snad všechny vysoké akademické funkcionáře. Všichni říkali, že účast českých vědců v soutěži o granty velice podporují, ale většina skutků utekla. A místní podpora je u nás potřebnější než jinde. Platí totiž efekt, kterému mnozí říkají podle evangelia Matoušovo pravidlo, tedy že bohatí se stávají bohatšími a chudí chudšími. Takže bohatá vědecká centra, kde mají finance, přístroje a hlavně dobré prostředí, přitahují pochopitelně ty nejlepší mozky... a my o ně přicházíme.

Systém podpory mladých talentů je u nás teprve v začátcích?
Systém sice existuje, ale stále je to spíše individuální iniciativa lidí, kteří si uvědomují důležitost takové podpory. Když porovnáme naše pojetí s Británii nebo Švýcarskem, ale i s řadou dalších evropských zemí, je náš systém pořád velice rigidní.

V čem vidíte jeho rigidnost?
Každý ředitel a akademický vedoucí by měl vědět, že excelentní výzkum je to, co mají hledat a podporovat v první řadě. Podmínky, které umožňují nejlepším talentům dostat se dopředu, zakládat a vést vlastní skupiny, nejsou stále ideální, diplomaticky řečeno.

Není to například tím, že se kvalita vědce často hodnotí jen podle počtu článků a jejich citací?
Počet citací je samozřejmě pomocné kritérium. S oblibou v této souvislosti uvádím pár příkladů. Valentine Bargmann, později Einsteinův asistent v Princetonu, napsal za celý život asi 15 prací. Tím by těžko dosáhl vysokého h-indexu (pozn. autora - Hirschův index, také h-index, udává, kolik článků jednoho autora dosahuje citovanosti vyšší, než je pořadové číslo článku dle počtu citací). Ovšem každá jeho práce byla průlomová. Pro opačný příklad mohu citovat tzv. kvantový Zenonův jev. Jeho podstatu znal už Turing a kolem roku 1970 vznikly na toto téma některé hluboké práce. V roce 1977 si Misra a Sudarshan vymysleli zmíněný sexy název, a jejich práce, matematicky nepříliš přínosná, má asi tisíc citací a mnozí ji považují za zakladatelské dílo v oboru. Takže, citace ano, ale pouze jako pomocné kritérium. Důležité je, aby práci posuzoval člověk, který tématu rozumí a chápe, co je v ní dobré a co nikoliv. Nedávno jsem při debatě v jedné grantové agentuře v zahraničí, ve víceoborové komisi, hájil dva matematické projekty. Ozval se kolega chemik s námitkou, že žadatelé publikují v časopisech s nízkým impakt faktorem. Řekl jsem mu: „Jsem mírný člověk, ale pokud nechcete riskovat, před matematiky o impakt faktoru nemluvte, nemají to rádi.“ Na druhé straně vím, že každý obor má svá kritéria, třeba pro biologii nebo medicínu je h-index velmi důležitý a členové oborových komisí ERC jich pravidelně užívali. Členové jiných oborových komisí je důrazně odmítali.

Před pěti lety jste řekl, že za jeden z důvodů malé úspěšnosti českých vědců považujete úroveň středních škol. Platí to stále?
Obecně trvám na tom, že období středoškolských studií je rozhodující, protože pokud tam mladí lidé nedostanou příslušný impuls, v univerzitním věku to už těžko dohoní. Člověk musí startovat dostatečně brzy, aby mohl svůj talent pořádně rozvinout.

Dříve existovaly školy pro talentované žáky, dnes jsou školy spolupracující s MENSOU. Stačí to?
V každé společnosti je potřeba mít rovnováhu. Dnes se dává velký důraz na inkluzi, to je v pořádku, každý má dostat šanci. Na druhé straně je nutné mít nějakou část vzdělávacího systému, která podchytí talentované žáky a studenty. To je podobné jako ve sportu, kdybyste trval na tom, že všichni budou běhat a plavat stejně, tak nevylovíte nejlepší atlety nebo plavce. Talent je nutné najít v mladém věku a soustavně o něj pečovat.

U nás ale školy pro talentované děti nejsou?
Nemusí se to tak zrovna jmenovat, ale jsou vyhlášená gymnázia, ze kterých se mnoho jejích absolventů dostává na vysoké školy.

V čem spočívá tajemství úspěšnosti takové střední školy?
Dobrý kolektiv, ať už vědecký nebo školský, musí mít vždy nějaký cíl. A jeho členové musí vědět, že jen silný tým dosahuje dobrých výsledků. Všichni musí spolupracovat a cítit ducha týmu, to pak žene celou skupinu dopředu.

Jistě jste jako viceprezident ERC získal mnoho zkušeností. Když skončilo vaše funkční období, projevila o vaše poznatky zájem nějaká instituce, která v Česku rozděluje peníze na výzkum?
Ony samy vědí, jak s penězi nakládat. Ale pokud se mně dnes někdo zeptá, rád se s ním o své zkušenosti podělím.

Kromě funkce v ERC se celoživotně zabýváte matematikou pro kvantovou teorii. Jak byste toto téma přiblížil?
To je velké téma, pokusím se vám ho přiblížit na jednom neobvyklém jevu. Představte si žlábek na stole a v něm kutálející se kuličku. Když žlábek není přímý, ale má zatáčku, kulička bude dál pokračovat v pohybu, nezastaví se, ani nezmění směr pohybu. Pokud ale vytvoříme žlábek kvantový, to znamená vlnovod s tvrdými stěnami a necháme v něm pohybovat elektron, zjistíme, že při jistých energiích uvízne v té zatáčce. To je čistě kvantový efekt se zajímavými matematickými vlastnostmi. Z hlediska praktického, když vezmete kvantový drát, to jest nepatrnou trubičku z polovodiče, a ohnete ho, dostanete jak vázané stavy, tak i při určitých energiích rezonanční rozptyl. Práce o vázaných stavech v kvantových vlnovodech patří k mým nejúspěšnějším.

Kvantové jevy jsou přírodního původu, nebo je dokáže uměle vyvolat jenom člověk?
Všechno, co se kolem nás děje, souvisí s kvantovými jevy. Například to, že tady spolu hovoříme, je souhrn řady kvantových jevů. Když se podíváme dalekohledem na hvězdu, umíme rozlišit její chemické složení, kolik obsahuje helia a podobně. Víme totiž, jaké jsou frekvence přechodu mezi jednotlivými energetickými hladinami a podle toho poznáme atomy prvků ve hvězdě. Navíc podle Hubbleova zákona poznáme i to, jak je taková hvězda daleko.

Přináší poznávání kvantových jevů nějaký užitek v praktickém životě?
Z přístrojů, jichž dnes užíváme, je možná 80 % založeno na kvantových efektech. Například světelné diody, mobilní telefony, solární panely a tak bych mohl pokračovat. Kvantové jevy se uplatňují i v kryptografii. Ovšem nejzajímavější je zatím teoretická možnost kvantových počítačů, jež můžou mít zásadně jiné výpočetní možnosti než počítače klasické. Pokud se je podaří sestrojit, budeme muset např. hledat jiný systém zabezpečení kreditních karet. Problémem je interakce s prostředím – zatím nedovedeme dosáhnout toho, aby tepelné fluktuace nenarušovaly manipulaci s kvantovými bity.

Text: Josef Matyáš

Zdůvodnění nominace prof. Exnera na Cenu Neuron za přínos světové vědě

„Profesor Pavel Exner je příkladem člověka, v jehož životě se kvalita vlastní vědecké práce a náročnost na sebe sama vždy spojuje s mimořádnou a nezištnou službou odborné komunitě a společnosti jako celku. Jeho oborem je matematická fyzika a charakteristickým rysem pevnost postojů, přímost a otevřenost vůči různým oborům a disciplínám. Vzájemná otevřenost matematiky, přírodních, technických i společenských věd je životně důležitá pro všechny oblasti. Výsledky práce profesora Exnera jsou celosvětově oceňovány jak mezi matematiky, tak mezi teoretickými fyziky; je tedy představitelem směru, který formoval ve značné míře vývoj obou věd po staletí. Vychoval a ovlivnil řadu vynikajících vědců. O jeho postavení ve světové vědecké komunitě svědčí, mezi mnoha jinými příklady, jmenování členem a posléze viceprezidentem zakládající Vědecké rady ERC a dlouhodobá služba v institucích Evropské matematické společnosti (EMS), kde byl před dvěma lety zvolen prezidentem. Profesor Exner patří k těm českým vědcům, jejichž profesní cesta nebyla vždy jednoduchá. Jeho uznání mezinárodní vědeckou komunitou je mimořádné. Cena Neuron je poděkováním za jeho úsilí nejen pro světovou vědu, ale v širším smyslu i pro naši zemi.“

– prof. Zdeněk Strakoš, garant pro obor matematika 

Napsali o něm:

prof. RNDr. Pavel Exner, DrSc.

Profesor Exner (*1946, Praha) absolvoval v roce 1969 Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy, v roce 1970 zde získal doktorát z teoretické fyziky. V roce 1990 obhájil hodnost doktora věd ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně. Od roku 1991 pracuje v Ústavu jaderné fyziky Aakademie věd ČR, v roce 2003 byl jmenován profesorem teoretické fyziky na MFF UK. Zastává funkci vědeckého ředitele Dopplerova institutu pro matematickou fyziku a aplikovanou matematiku. Je členem řady mezinárodních rad, společností a institucí, mj. byl v letech 2009 až 2011 prezidentem Mezinárodní asociace matematické fyziky. Patřil k zakládajícím členům Evropské výzkumné rady (ERC), v letech 2011 až 2014 byl jejím viceprezidentem. Momentálně vede
Evropskou matematickou společnost. Zabývá se matematickou fyzikou, především studiem nestabilních systémů, kvantových grafů a vlnovodů.