Universitatea din București participă la dezvoltarea platformei „Complex Systems Analysis for ImageJ” – ComsystanJ

Universitatea din București, prin Centrul de Analiză Integrată și Management Teritorial (CAIMT), a devenit parte a echipe de dezvoltare a platformei ComsystanJ (Complex Systems Analysis for ImageJ), coordonată de Dr. Helmut Ahammer, profesor la Departamentul de Fizică Medicală și Biofizică, la Universitatea de Medicină din Graz.

Alte instituții importante care participă la dezvoltarea de soluții avansate de analiză a sistemelor complexe sunt: Community Coordinated Modeling Center (CCMC) – NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Greenbelt, MD, USA; Institute for Oncology and Radiology of Serbia (IORS), Belgrade, Serbia; International Association of Sciences in Medicine and Sports (IASMS), Graz, Austria; NISOS GMBH (Body composition analyses), Graz, Austria.

ComsystanJ este o colecție de plugin-uri software pentru analiza neliniară a sistemelor complexe în 1D, 2D sau 3D, care nu necesită cunoștințe prealabile de programare din partea utilizatorului. Soluțiile oferite sunt ușor de utilizat pentru utilizatorul neexperimentat, macroutilizabil și extensibil pentru programatorul experimentat. A fost dezvoltată ca plugin-uri individuale pentru fiecare funcționalitate și utilizează plugin-urile din Fiji/ ImageJ2. Platforma este dezvoltată ca un proiect GitHub.

ComsystanJ se bazează pe software-ul open-source de procesare a imaginilor Fiji/ ImageJ2, utilizat pe scară largă. ImageJ2 este conceput pentru procesarea datelor multidimensionale și permite implementări eficiente ale lanțurilor de procesare a datelor. Fiji/ ImageJ2 este succesorul popularului software de procesare a imaginilor științifice ImageJ dezvoltat de Wayne R. Rasband. ImageJ și Fiji sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume și reprezintă standarde în domeniul prelucrării științifice a imaginilor. Există o bază uriașă de utilizatori, un forum al utilizatorilor, o listă mare de extensii de plugin-uri și mai multe implementări suplimentare.

ComsystanJ include și combină algoritmi deja cunoscuți și metode noi pentru analiza neliniară a semnalelor 1D, a imaginilor 2D și a datelor volumetrice 3D, pentru a investiga sisteme complexe. Include 66 de plugin-uri: 30 plugin-uri 1D, 20 plugin-uri 2D și 16 plugin-uri 3D. Aceștia sunt grupați ținând cont de unele funcționalități comune și algoritmi liniari, cum ar fi: generarea de semnale, imagini, volume, reeșantionare, operatori matematici simpli, filtrare, adăugare de zgomot, Fast Fourier Transformation, autocorelație, statistică descriptivă, detectarea evenimentelor, detectarea vârfurilor QRS, măsurători standard de HRV, agregare simbolică; sau de metode obișnuite de analiză neliniară și complexă a semnalelor și imaginilor, cum ar fi: Poincare, analiza fluctuației cu detensionare, coeficientul Hurst, dimensiunile Katz, Petrosian, Sevcik, Higuchi, FFT, box counting, Minkowski, Lacunaritate, Succolaritate, Entropie, exponentul Lyapunov, scalare alometrică.

În cadrul Centrului de Analiză Integrată și Management Teritorial a fost testată și dezvoltată o serie de algoritmi fractali ce și-au demonstrat ulterior aplicabilitatea, atât în geografie, cât și în alte domenii științifice. Astfel, complexitatea Kolmogorov, entropiile generalizate, indicii fractali de fragmentare (FFI, FFDI și FTI), indicele fractal de anizotropie au dat rezultate remarcabile în cadrul unor proiecte de cercetare implementate în cadrul centrului de cercetări alături de echipe de cercetare din domeniul medical, militar, arte plastice, etc.

În prezent, în cadrul Centrului de Analiză Integrată și Management Teritorial sunt în implementare indicele fractal de alometrie, indicele fractal de dispersie și indicele de propagare a preeminenței, iar în viitor se vor adaugă metode de analiza 4D pentru analiza avansată a modelelor produse de platformele consacrate.