Študijný odbor matematicko-počítačové modelovanie môže znieť laikovi na prvé počutie veľmi teoreticky a nepredstaviteľne. Zasvätení však vedia, že ide o vysoko sofistikovaný moderný spôsob videnia reality. Absolútne praktickú a nápomocnú vedu so širokým aplikačným rámcom. Každý jav, stav, obraz a dej sa tu vníma prostredníctvom fyzikálnych a matematických charakteristík. Ich pretavenie do softvéru a následné modelovanie na základe zmeny vstupných parametrov sa potom priam ponúka. A majstri tohto „remesla“ sú dnes vysoko žiadanými guru do každej oblasti hospodárskeho a spoločenského života. Nájdu uplatnenie v ekológii pri vytváraní modelov biotopov a ich skúmaní v čase, či paleontológii, alebo v kriminalistike a poisťovníctve, dokonca aj v športe a medicíne.
Široký aplikačný rámec odboru naznačuje využitie poznatkov viacerých klasických disciplín – matematiky, materiálových technológií, fyziky, chémie, techniky, ergonómie, medicíny a mechaniky - podľa konkrétneho projektu. Ale nejde len o samotné poznatky, ale aj o príčinné súvislosti, následnosť dejov a porozumenie špecifického jazyka rôznych vedných disciplín. Ako hovorí Doc. RNDr. Mária Minárová, Ph.D. zo Stavebnej fakulty STU, kde sa odbor matematicko-počítačového modelovania študuje, "porozumenie matematika so stavebným inžinierom, alebo nebodaj lekárom, či odborníkom inej vednej disciplíny, je prvou veľkou výzvou, ktorú musia u nás matematici zdolať. Tam, kde stavbár vidí nosník, lekár kosti, ekológ biotop, my vidíme čísla, diferenciálne rovnice a funkcie. Sme takpovediac prekladateľmi tvarov, dejov, geometrie a fyzikálnych charakteristík do reči čísel, ktorým bude rozumieť počítač. Študenti sa u nás učia hovoriť jazykom jedných i druhých a preklenúť tak priestor medzi odbormi."
Aj za naťahovaním kože vidíme diferenciálnu rovnicu
Podobne je tomu aj pri aplikáciách v biomechanike, ktorých zanietenou propagátorkou M. Minárová na škole je. Je to relatívne nový a perspektívny odbor, v ktorom mladých adeptov sprevádza v rámci štúdia matematicko-počítačového modelovania. Na praktických cvičeniach sa spolu venujú modelovaniu rôznych biomechanických dejov: v počítači ohýbajú kosti, programujú a skúmajú viskoelasticitu pokožky, nadúvanie pľúcnych alveol, modelujú chrupavky... V matematických vzorcoch a softvéri zobrazujú stavce a medzistavcové platničky, modelujú a predpovedajú ich zmeny pod vplyvom rôznych druhov namáhania. Pritom nejedno školské zadanie sa už uplatnilo/uplatňuje aj v praxi. Tak ako napríklad to so stavcami chrbtice. Najskôr viedlo k diplomovej práci, neskôr k práci o skoliózach chrbtice v rámci štúdia PhD. až napokon vyústilo vytvorením pomocného diagnostického nástroja, dokonca v kontexte súvisiacich svalov, ktorý našiel využitie v neďalekej Viedni. To je cesta, ktorá vedie k nielen matematickej presnosti vo využití technických parametrov, ale predovšetkým k absolútne cielenej a individuálnej liečbe pacienta. Z jednoduchého CT snímku dokáže vytvoriť jedinečný 3D model chrbtice konkrétneho pacienta so zapojením svalov. Na základe biomechanického skúmania s názorným uhlom zakrivenia sa lekár môže rozhodnúť, či postačuje cvičenie, protetická pomôcka alebo je potrebná operácia.
Základy biomechaniky, ktoré študenti na „stavarine“ v rámci matematicko-počítačového modelovania získajú, ich však môžu priviesť nielen do oblasti medicíny, ochrany zdravia alebo k protetickej biomechanike, kde môžu modelovať a skúmať pevnosť, pružnosť a správanie materiálov vhodných na tú ktorú náhradu či implantát. "Ak ich záujem o biomechaniku neopustí, dobrý odborník na matematicko-počítačové modelovanie nájde svoj priestor aj vo forenznej biomechanike, v ktorej sa môžu uplatniť pri skúmaní kriminalistických stôp s biomechanickým obsahom, alebo povedzme pri rekonštrukcii havárií, posudzovaní poistných prípadov, špecifických zranení a biomechanickej deštrukcii niektorej časti tela," vypočítava možnosti aplikácie M. Minárová. "Biomechanika a modelovanie je tiež dobre uplatniteľné aj v športe. Môže skúmať, analyzovať pohyby športovca, optimalizovať športové náčinie, modelovať aerodynamiku prilby, jej krehkosť, resp. pevnosť a ochrannú funkciu."
Možností uplatnenia je teda veľa. Takmer v každom odbore a vednej disciplíne. Biomechanika je dynamický odbor našej technicko-vednej súčasnosti. S obrovským priestorom pre mladých, pre ich kreativitu a aplikáciu všetkých znalostí a metód. Svojim smerovaním kráčajú už v budúcnosti.
Text a foto: SvF STU
