Patříte mezi vůbec první absolventy fakulty informatiky, ale v podstatě jste celé studium strávil ještě pod hlavičkou přírodovědecké fakulty. Jak to máte se svojí absolventskou identitou?
Vnímám to tak, že jsem absolvent Masarykovy univerzity, ne čistě fakulty informatiky, a stále se snažím udržovat kontakty nejen s přírodovědeckou fakultou, ale i s lékařskou fakultou.
Což odpovídá i vašemu mezioborovému zaměření. Jak jste k němu vůbec přišel? Mohla za to právě ta skutečnost, že jste studoval ještě na přírodovědecké fakultě?
To ani ne. Mé zájmy byly interdisciplinární už od základní a střední školy. Nejvíc mě bavila fyzika, matematika a informatika, ale protože kombinace všech tří oborů se studovat nedala, vybral jsem si informatiku v kombinaci s matematikou. Tomu oboru se tehdy říkalo matematická informatika. Fyziku jsem plánoval dostudovat alespoň částečně někdy později, což se mi také splnilo v rámci jednoroční stáže v Oxfordu.
Proč zrovna fyzika, matematika a informatika? Nejsou to zrovna obory, které dnes u dětí patří mezi ty nejpopulárnější.
Na to asi neumím odpovědět, už odmalička mě prostě bavily a účastnil jsem se ve všech třech disciplínách olympiád. Co se týče počítačů, tak jsem měl štěstí, že už od poloviny základní školy jsme měli doma 8bitový počítač SORD M5, na kterém jsem se naučil programovat. Byl to ještě stroj, kterému člověk mohl, na rozdíl od těch dnešních, kompletně porozumět včetně programování ve strojovém kódu. A tak zatímco jiní spolužáci měli doma počítače na hraní her, já jsem je spíš vytvářel, zejména ty logické.
Zřejmě se to tak dá říct. Snažil jsem se počítač postupně využívat i pro jiné účely – programoval jsem třeba hudbu tak, aby mě počítač mohl doprovázet při hře na kytaru, nebo jsem se ho snažil využít pro automatizované řízení modelové železnice. Snažil jsem se také automatizovat projekci diapozitivů včetně hlasového doprovodu. Už tenkrát jsem spájel hlasový výstup počítače podle plánku kamaráda. Troufám si říct, že měl kvalitu srovnatelnou s dnešními syntetizátory řeči.
Zní to spíš, jako že vás bavilo zpracování zvuku.
Bavilo mě obecně zpracování signálu. Zpracování obrazu je pak pouze speciálním případem zpracování signálu.
A proč tedy právě zpracování obrazu?
Začalo to až na vysoké škole v rámci přípravy diplomové práce, pro niž jsem se snažil počítačově analyzovat obrázky buněk z mikroskopu. Tenkrát mě to velmi zaujalo a víceméně jde o hlavní téma mého výzkumu dodnes.
Za studií jste na univerzitě i mimo ni získal řadu ocenění. Šlo o nějaké cílené úsilí?
Spíše to vyplynulo samo z toho, že jsem se snažil studovat co nejlépe, abych měl šanci se pak dostat třeba i na nějakou prestižnější školu. Už od střední školy jsem tak trochu pošilhával po Oxfordské univerzitě. Když se ke konci mého studia na vysoké škole objevila možnost zúčastnit se soutěže o stipendium právě na této univerzitě, přihlásil jsem se a podařilo se mi uspět.
Byl to tenkrát hodně velký kontrast: Masarykova univerzita a Oxford?
Prostředí je v Oxfordu opravdu historické, dýchá to tam na vás doslova ze všech stran: zvyky, historie a rituály – je to tam takové oficiálnější. Jinak bych ale neřekl, že u nás máme nějak zásadně horší pedagogy. Rozhodující roli hraje financování. To se projevuje nejen na kvalitě výzkumu, ale právě také ve výuce. Kantoři nám tam už tenkrát dávali k dispozici podrobné materiály, takže jsme se v hodinách mohli soustředit na výklad samotný a nesnažili se jen, jak to bývalo kdysi tady, stíhat opisovat z tabule, abychom měli správně přepsané vzorečky a mohli se je potom doma naučit.
Do Oxfordu jsem jel s tím, že si tam částečně dostuduji fyziku se zaměřením na optickou mikroskopii, a byl jsem rád, že jsem tam mohl akademický rok strávit, navíc pod vedením jedné z největších osobností v tomto oboru. Nikdy jsem ale neměl představu, že bych v zahraničí zůstal natrvalo. Chtěl jsem se vrátit do Česka, strávit zde většinu života a založit tu rodinu. Anglie také popravdě řečeno není zrovna zemí, kde bych si dokázal představit trvale žít.
Čím to je?
Jsem člověk, který rád chodí do přírody a třeba jezdí na kole. V okolí Oxfordu byla rovina a pouze dva malé lesy, navíc na speciální propustku, kterou si člověk musel složitě vyřídit a zaplatit za ni. To se mi sice podařilo, ale nemáte pak úplně nejlepší pocit, když jdete do soukromého lesa, kde vás kontrolují.
A nelákalo vás coby absolventa oboru, který je v praxi velmi žádaný, jít do soukromého sektoru?
Chtěl jsem zůstat na akademické půdě, ale o částečném přesunu do soukromého sektoru jsme s několika kolegy skutečně asi před pěti lety uvažovali. Tehdy jsme se snažili projít kurzy ohledně řízení projektů, práce s lidmi a přípravy podnikatelského plánu. Účastnili jsme se dokonce soutěže Best of Biotech. Tam jsme v roce 2005 vyhráli národní kolo s naším podnikatelským plánem ohledně automatizované cytometrie. Přestože jsme ale získali nabídku ročního pobytu v inkubátoru zdarma, nakonec jsme ji nevyužili. S kolegy jsme upřednostnili práci na akademické půdě. Shodli jsme se, že práci pedagoga, výzkumníka a administrativního pracovníka nejde dost dobře skloubit s podnikáním.
Proč zvítězila právě práce pro univerzitu?
Hlavní roli zřejmě hrají akademické svobody. Člověk není nucen plnit konkrétní plány prodeje výrobků za určitou dobu a v určité hodnotě. Máme také svobodu výběru tématu, kterým se můžeme v rámci výzkumu zabývat, a také si z velké části můžeme zvolit oblast, kterou budeme vyučovat. Já sám jsem například svůj výzkumný zájem o zpracování obrazu promítl i do vyučování, abych znalosti přenesl do další generace, a postupně jsem zavedl celý speciální obor, který je ve výsledku celosvětově jedinečný. Většina univerzit má pouze pár vybraných kurzů z oblasti zpracování signálu, ale celý obor, který by se zabýval zpracováním obrazu, budete hledat těžko.
Proč je na takovou specifickou oblast potřeba celý obor?
Plyne to ze stále se rozvíjející potřeby analyzovat obrazová data. Nejen že člověk přes 90 procent informací vnímá zrakem, ale obrazové informace se také stále více vyskytují v našem okolí, třeba v nejrůznějším přírodovědném výzkumu, ale i v medicíně. Zobrazovací techniky také produkují stále větší množství dat o stále větším počtu dimenzí. Zatímco dříve jsme získávali hlavně dvourozměrná data, dnes jsou to většinou prostorová data a eventuálně i časové série pohybujících se objektů. Velká kapacita dat, která z toho plyne, tak činí nemalé nároky na počítačové zpracování.
A zpracování obrazu vás zajímá čistě odborně nebo je to i koníček? Fotíte třeba?
Fotím moc rád a také filmuju. Baví mě to tolik, že jsem na fakultě zavedl i specializovanou přednášku, která se nazývá Pořizování obrazových dat. Probírám tam různé druhy kamer a fotoaparátů, teleskopů a mikroskopů, vady optických soustav a řadu dalších věcí. Optické systémy mi prostě přirostly k srdci.
Co nejraději fotíte?
Kdysi jsem fotil nejčastěji přírodu a hlavně krajiny. Dnes fotím převážně vlastní děti, což je dost náročná záliba, protože dítě vám chvíli nepostojí, a přitom jde často o okamžik, který je jedinečný a neopakuje se. Využívám proto i toho, že dnešní přístroje umožňují ve stejném okamžiku fotit i filmovat.
Když se řekne zpracování obrazu, většina lidí zřejmě nebude přesně vědět, co vlastně děláte. Každý asi rozumíme tomu, že například mikroskop umí pomocí nějaké optické soustavy zobrazit určitý předmět. Pak ale nastoupíte vy s počítačem. Co s tím obrazem děláte?
Obrazová data, která plynou například z mikroskopu, jsou zatížena různým šumem a rozmazáním. To je potřeba potlačit, zbavit se ho. Nejvíce ale zřejmě děláme tzv. segmentaci obrazu. To znamená, že se v obraze snažíme najít hledané objekty, tedy zjistit jejich polohu, hranice, spočítat jejich objem, plochu, povrch a podobně. Všechny takto získané informace pak mohou sloužit pro jejich klasifikaci. Lze si to představit kupříkladu na buňkách, můžeme takto rozlišit třeba mezi zdravou buňkou a buňkou s určitou vadou.
Vy se snažíte vyvíjet software, který takovou činnost zvládne?
Jsme primárně výzkumníci, takže se snažíme vyvíjet algoritmy, které umí obrázky zpracovat. Samozřejmě se pak ale snažíme tyto algoritmy také implementovat do nějakého softwaru. Konkrétně takto vyvinuté algoritmy skládáme ve vlastní počítačové knihovně, z níž čerpáme pro vytváření aplikací. Před několika lety jsme se navíc rozhodli, že vše, co vytvoříme, budeme zdarma zveřejňovat. Celá knihovna je tedy volně stažitelná na internetu. Kdokoliv na světě s ní může pracovat. Nicméně nevysíláme svoji práci jen takto do éteru, ale přímo spolupracujeme s různými brněnskými skupinami, zejména na přírodovědecké a lékařské fakultě, ale i s dalšími výzkumnými institucemi.
Jak je vůbec možné, že lze z obrazu něco počítačově vytáhnout, když to použitá optická soustava, ať už mikroskop nebo fotoaparát, nezachytí tak, že je to ve výstupu hned vidět?
Je to možné díky tomu, že máme jisté obecné znalosti o procesu rozmazání v optické mikroskopii či o šumových charakteristikách detekčních zařízení. Těchto znalostí využíváme proto, abychom defekty odstranili. Dělá se to tak, že změříme třeba rozmazanost pomocí tzv. kalibračních kuliček. Získáme tak matematický popis rozmazání, díky němuž jsme schopní udělat něco, co by se dalo nazvat Undo – tedy Zpět. Díky tomu dostaneme zaostřenější data, která budou blíže originální podobě zachyceného objektu. Nicméně kvůli různým šumům nelze toto Undo provést úplně bezchybně a výsledek je vždy do jisté míry jen odhadem podoby originálu.
Vyvíjíte tedy algoritmy, které se umí vrátit k originálu. Dá se nějak ověřit, že jste se přiblížili skutečnosti a není to jen něco virtuálního?
Pokud jde o zkoumání buněk, tak tento problém řešíme pomocí tzv. digitálních fantomů. Vytvoříme si umělou namodelovanou buňku, abychom měli k dispozici pravdivý výsledek. Tento digitální fantom proženeme virtuální optickou soustavou, provedeme virtuální mikroskopii a virtuální pořízení obrazu simulováním některého konkrétního detektoru. Získáme tak k digitálnímu fantomu příslušný rozmazaný a šumem zatížený obraz. Na takovém syntetickém obrázku se pak snažíme testovat algoritmy analýzy obrazu a kontrolovat, zda poskytují dostatečně přesný výsledek vůči originálu. Zatímco normální buňku nikdo nikdy neviděl, v tomto případě originál známe, protože jsme ho stvořili. Pokud algoritmus na našich umělých datech funguje, je pak velmi pravděpodobné, že bude fungovat i na reálných datech.
Člověku se při tom vybaví všechny ty kriminální seriály, kde se z naprosto nekvalitních fotek a videozáznamů dostávají počítačovými úpravami zásadní informace. Jak se vám na takové věci dívá?
Je to zřejmě většinou přehnané, ale některé takové triky opravdu možné jsou. Když máme na fotografii zachycenou třeba silně rozmazanou státní poznávací značku vozidla a víme, kterým směrem vozidlo jelo a přibližně jak rychle, tak jsme schopni na základě těchto dat obrazovou informaci přeskládat tak, aby byla čitelná. Dá se prostě dělat ledacos.
V oboru jste už 15 let, což je v oblasti informačních technologií poměrně dlouhá doba. Co se za tu dobu změnilo?
Samozřejmě nejen počítače jsou rychlejší a schopnější zpracovávat informace ve větším rozsahu, ale i mikroskopy pokročily. Automatizovaný mikroskop byl ještě v 90. letech spíše raritou. Dnes je to poměrně běžná věc. Zatímco dříve jsme museli některé části mikroskopu poměrně pracně automatizovat, dnes se dá pořídit již téměř jakákoliv jeho část v motorizované verzi. Komerční výrobci softwaru pro zpracování obrazu z mikroskopů už také nabízejí komplexní řešení třeba pro snímání a analýzu buněk. V 90. letech byly naše softwarové systémy v tomto směru zcela unikátní.
Je pro vás tedy těžší dnes obstát a nabídnout něco unikátního?
Tím, že jsme se rozhodli komerčním firmám nekonkurovat a naopak jít cestou volného poskytování softwaru, jsme svým způsobem na opačné straně barikády. Otázka vývoje algoritmů je navíc stále aktuální a potřebná. Komerční produkty zpravidla poskytují pouze základní zpracování obrazu, sofistikovanější algoritmy chybí nebo jsou tam dodávány až se zpožděním oproti akademickým balíkům, které jsou volně dostupné.
Jaký máte osobní vztah k počítačům? Ptám se proto, že někteří informatici dokonce přiznávají, že je vlastně nemají rádi.
Počítač rád mám a připadá mi užitečné používat ho pro automatizaci různých lidských činností. Je to věc, která nám umožňuje věnovat se celé řadě dalších činností. Snažím se ale od počítače vždy udržovat rozumný odstup, abych se na něm nestal úplně závislým. Počítač tedy rozhodně není něco, co patří do mých představ o trávení volného času. A to se týká i dalších civilizačních vymožeností.
Jaká je tedy vaše ideální představa o trávení volného času?
Rozhodně bez jakékoliv elektroniky a pokud možno mimo civilizaci, mimo davy ve městech. Upřednostňuji přírodu. K mým oblíbeným místům patří například Skandinávie, kde je hustota obyvatel nízká a člověk se tam necítí tak stísněně.
