Шелия Губерман - Википедия - Shelia Guberman

Шелия Губерман
Губерман Шелия.jpg
Родившийся (1930-02-25) 25 февраля 1930 г. (возраст 90)
Фельштын, Каменец-Подольский Область, СССР
ГражданствоСССР, Соединенные Штаты
Научная карьера
ПоляЯдерная физика, Информатика, Геология, Геофизика, Искусственный интеллект, Психология из Восприятие

Шелия Губерман (родился 25 февраля 1930 г. Украина, СССР) - ученый Информатика, ядерная физика, геология, геофизика, лекарство, искусственный интеллект и восприятие. Он предложил Теория D-волн сейсмичности Земли,[1] алгоритмы Гештальт-восприятие (1980) и Сегментация изображения, и программы по технологии разведки месторождений нефти и газа (1985).

Жизнь и карьера

Сын Айзика Губермана (писатель, поэт) и его жены Эты (учительница). С 1947 по 1952 год Губерман учился в Институте электросвязи Одессы, СССР по специальности "Радиотехник". С 1952 по 1958 год работал полевым геофизиком в советской нефтяной промышленности. С 1958 по 1961 год учился в аспирантуре Института нефти и газа в Москве. В 1962 году получил докторскую степень. в ядерная физика, а затем докторскую степень. в Прикладная математика в 1971 г. В 1971 г. он был назначен профессором кафедры Информатика. После создания первой прикладной программы распознавания образов в 1962 году Губерман специализировался на искусственном интеллекте, внедряя принципы гештальт-восприятия в компьютерные программы для анализа геологических данных. В 1966 году он был приглашен выдающимся математиком ХХ века профессором И. Гельфандом возглавить группу по искусственному интеллекту в Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН. Он применил технологию распознавания образов для прогноз землетрясения, разведка нефти и газа, распознавание почерка, сжатие речи и медицинская визуализация. С 1989 по 1992 год Губерман занимал должность профессора Московского открытого университета (географический факультет). С 1992 года проживает в США. Губерман - изобретатель технологии распознавания рукописного ввода, реализованной в коммерческом продукте компании «Параграф Интернэшнл», основанной С. Пачиковым, и применяемой сегодня Microsoft в Windows CE.[2] Он является автором основных технологий для пяти американских компаний и владеет патентом на сжатие речи.[3]

Достижения

Распознавание почерка

Обычным подходом к компьютерному распознаванию почерка было компьютерное обучение на наборе примеров (символов или слов), представленных в виде визуальных объектов. Губерман предположил, что для психофизиологии человеческого восприятия более адекватно представить сценарий как кинематический объект, жест, то есть синергию движений стилуса, создающего сценарий.[4]

Примитивы
Преобразование букв

Почерк состоит из 7 примитивов. Вариации, которым подвергаются символы при написании, ограничиваются правилом: каждый элемент может быть преобразован только в своего соседа в упорядоченной последовательности примитивов. В ходе эволюции латинского письма приобрело сопротивление естественным вариациям в форме знаков: когда один из примитивов заменяется его соседом, интерпретация иероглифа не меняется на другую.

На основе этого подхода две компании из США Пункт и Параскрипт разработали первые коммерческие продукты для онлайн и офлайн бесплатно распознавание почерка, которые были лицензированы Apple, Microsoft, Boeing, Siemens и другими.[5][6] «Большинство имеющихся в продаже программ для естественного рукописного ввода основано на технологии ParaGraph или Parascript».[7]

Гипотеза о том, что люди воспринимают почерк, а также другие линейные рисунки (в целом - сигналы коммуникации) не в визуальной модальности, а в моторной модальности.[8] позже было подтверждено открытием зеркальные нейроны. Разница в том, что в классических явлениях зеркального отражения двигательная реакция возникает параллельно с наблюдаемым движением («восприятие немедленного действия»), а во время распознавание почерка статический стимул превращается во временной процесс, отслеживая путь пера на бумаге. В обоих случаях наблюдатель пытается понять намерение корреспондента: «понимание того, что человек делает и почему он это делает, достигается с помощью механизма, который напрямую преобразует визуальную информацию в моторный формат».[9].

Речевое параллельное кодирование

В речь традиционно представляется как временная последовательность фонемы - гласные и согласные[10]. Каждая гласная в основном определяется соотношением между размерами громкости передней и задней части речевого тракта. Соотношение определяется 1) горизонтальным положением языка (назад-вперед), 2) положением губ (назад-вперед) и 3) размером глотка которые могут расширять полость голосового тракта далеко назад. Большинство согласных можно описать тремя параметрами: 1) местом артикуляции (губы, зубы и т. Д.), 2) временным паттерном взаимодействия с речевым трактом (взрывным или неголосовым) и 3) звонким или неголосым звуком. Из-за инертности артикуляционных органов (языка, губ, челюсти) любая фонема мешает соседям и меняет свое звучание (соартикуляция). В результате каждая фонема звучит по-разному в разном контексте. Губерман представляет параллельную модель речевого образования.[11]. В нем говорится, что гласные и согласные генерируются не последовательно, а параллельно. Два канала управляют двумя разными мышцами, которые вместе определяют геометрию речевого тракта и, соответственно, голосового сигнала. Разделение возможно, потому что в образовании гласных и согласных участвуют разные мышцы. Для гласных [o], [u] губами управляют мышцы. Mentalis и Orbicularis Oris для выступа и закругления, а для [i], [e] - на Букцинатор и Рисориус для втягивания губ. Язык участвует в образовании гласных, иннервируя Высшие Продольные и Вертикальные звуки для подъема и перемещения всего языка вперед и назад, и Genioglossus для всех согласных, произносимых в передней части рта) при фиксированной челюсти)[12]. Для согласных губ [p], [b], [v], [f] губами управляют мышцы Labii Inferioris и Orbicularis Oris, которые перемещают губы и челюсть вверх и вниз, и Малая скуловая кость для перемещения нижней губы назад на [v], [f].
Из гипотезы параллельного фонетического кодирования следует:
1. Поскольку гласные определяются как определенное соотношение объемов передних и задних звуков речевого тракта, гласные присутствуют в любой момент речи (даже во время тишины - нейтральный гласный [ə], когда никакая мышца голосового тракта не иннервируется. ).

2. Любая согласная в речи появляется на фоне гласной. Последняя согласная в слове произносится на фоне нейтральной гласной [ə]. В кластерах согласные воспроизводятся параллельно с [ə], кроме последнего. Раньше в русском письме после согласной в конце слова должен был стоять специальный символ, обозначающий нейтральную гласную - Ъ (правило было отменено в 1918 году).

(N) Написание слов газировка и слово в параллельном коде

3. Правильный письменный код для слов. газировка и слово показан в (N), где количество гласных в слоге отражает относительную продолжительность гласного. Такая кодировка используется в иврите: в слове יצֵירֵ (мир) две точки под символами обозначают гласную [е]). В арабском языке два канала несут разные функции: поток согласных сохраняет значение (корень), а поток гласных либо изменяет значение корня, либо выражает грамматическую категорию: китаб означает «книга»; катиб «писатель»; иа-ктуб-у «он пишет»; ма-ктаб «школа».

Разведка гигантских нефтегазовых месторождений

Прогностическая карта Анд в Южной Америке опубликована в 1986 году. Красные и зеленые кружки - места, предсказанные как будущие открытия гигантских месторождений нефти / газа. Красные круги - там, где действительно были обнаружены гиганты. Зеленые пока еще недостаточно развиты.

В 70-х и 80-х годах Губерман разработал программное обеспечение искусственного интеллекта и соответствующую технологию для геологических приложений и использовал их для предсказания мест гигантских залежей нефти / газа.[13][14][15][16].

В 1986 году команда опубликовала прогностическую карту открытия гигантских нефтяных и газовых месторождений в Андах в Южной Америке.[17] основан на теории абиогенного происхождения нефти. Модель, предложенная профессором Юрием Пиковским (Московский Государственный Университет ) предполагает, что нефть движется от камина к поверхности по проницаемым каналам, созданным на пересечении глубоких разломов.[18]. В технологии используются 1) карты морфоструктурного зонирования (метод, предложенный и разработанный профессором Э. Ранцман), на котором очерчиваются морфоструктурные узлы (пересечения разломов), и 2) программа распознавания образов, идентифицирующая узлы, содержащие гигантские месторождения нефти / газа. Прогнозировалось, что одиннадцать узлов, которые в то время еще не разрабатывались, содержат гигантские месторождения нефти или газа. Эти 11 участков покрывали только 8% общей площади всех бассейнов Анд. 30 лет спустя (в 2018 г.) был опубликован результат сравнения прогноза и реальности.[19]. С момента публикации прогнозной карты в 1986 году в регионе Анд было открыто только шесть гигантских нефтегазовых месторождений: Кано-Лимон, Кусиана, Капиагуа и Вулканера (бассейн Льянос, Колумбия), Камисеа (бассейн Укали, Перу) и Инкауаси. (Бассейн Чако, Боливия). Все открытия были сделаны в местах, обозначенных на прогностической карте 1986 года как перспективные.

Результат убедительно положительный, и это значительный вклад в поддержку абиогенной теории происхождения нефти.

Теория D-волн

В середине ХХ века внимание сейсмологов привлекло явление цепочек землетрясений, последовательно возникающих по крупным разломам.[20][21]. Позже это было интерпретировано как волны тектонической деформации.[22]В 1975 году Губерман предложил теорию D-волн, которая разделяет локальные процессы накопления напряжений и возникновения землетрясений.[23]Основные постулаты этой теории: а) сильное землетрясение изменяет распределение массы в ядре Земли и, соответственно, скорость ее вращения ω; б) в моменты, когда ω достигает локального минимума, возмущения возникают на обоих полюсах, которые распространяются вдоль меридианов с постоянной скоростью 0,15 ° / год (D-волны); c) Сильное землетрясение происходит в месте накопления тектонических напряжений и в момент, когда в этой точке встретились две D-волны (от полюсов N и S). (Рис ).

Эта гипотеза и ее последствия были подтверждены сейсмологическими данными.

D-волны Аляски

1. Постулат c) представлен на графике () где φ - широта сильного землетрясения, а T - время его возникновения. Каждая линия представляет собой D-волну, движущуюся по Земле с постоянной скоростью 0,15 ° / год, вызывая по пути сильные землетрясения. Точками обозначено сильное землетрясение на Алеутских островах и на Аляске (магнитуда M ≥ 7.0). Аналогичные результаты были продемонстрированы для Калифорнии, Юго-Восточной Европы, Малой Азии, Южного Чили, Южных Сандвичевых островов, Новой Зеландии, Франции и Италии.[24]Вероятность того, что это может произойти случайно, в каждом случае составляет <0,025.

2. Источником неравномерности вращения Земли могло быть сильное землетрясение, которое сместило огромные массы горных пород, и

Китай: цепочка сильных землетрясений, вызванных волнами D (180–1902 гг. Н. Э.)

для сохранения постоянного момента вращения Земли необходимо изменить угловую скорость вращения ω[25][26] Из-за низкой скорости D-волн (0,15 ° / год) требуется более 200 лет после возникновения, чтобы достичь районов, где происходят землетрясения с магнитудой M> 8. Для проверки постулата б) необходим очень большой временной интервал сейсмологических записей. В Китае сейсмическая история документирована в течение очень длительного периода времени (с 180 г. н.э.). На графике представлены пространственно-временные отношения между 6 сильнейшими задокументированными землетрясениями в Китае. Землетрясение №1 создало на полюсах две D-волны. Один движется от Северного полюса и через 332 года спровоцировал землетрясение №2; вторая волна движется от Южного полюса и через 858 лет достигла местоположения землетрясения №4 и так далее (см. график). В сумме среднее отклонение положения D-волны в момент события и местоположения спровоцированного землетрясения составляет 0,4 °, что меньше ошибки определения положения эпицентра исторических землетрясений3. . Из гипотезы о D-волнах следует, что эпицентры сильнейших землетрясений могут преимущественно возникать на дискретных D-широтах (90 / 2n) · i (i = 0, 1, 2,…), с n ≤ 5[27]. Чтобы проверить это утверждение, области высокой сейсмичности на Земле были разделены на полосы, параллельные D-широте порядка <= 4, каждая шириной 5,625 ° (см. Карту).

Положение сильных землетрясений относительно D-широт

В 43 регионах произошли землетрясения с M ≥ 8.0, в каждом из которых было выбрано самое сильное землетрясение, а в 31 регионе эпицентр сильнейшего землетрясения расположен близко к D-широте, т.е. расположен в полосе вокруг D-широты 1 °. широкий. Полоса шириной 1 ° занимает 0,36 части площади каждой области, что составляет 5,625 °. Если эпицентры случайным образом разбросаны по каждому из 43 регионов, ожидаемое количество эпицентров, которые появятся близко к D-широте, будет 43 x 0,36 = 15, а вероятность того, что 31 эпицентр будет расположен внутри полосы, будет меньше. чем 0,005.

Землетрясения - неотъемлемая часть тектонических движений на Земле. Показано, что сильные землетрясения возникают на пересечении разломов - морфоструктурных узлов.[17]. Это означает, что не только землетрясения расположены вблизи D-широт, но и крупные морфоструктурные узлы. В сочетании с гипотезой профессора Пиковского о том, что морфоструктурные узлы представляют собой трубы, по которым нефть доставляется из мантии в земную кору, следует, что крупные месторождения нефти / газа также преимущественно расположены на дискретных D-широтах. Это было доказано в[28], а соответствующий параметр (расстояние до D-широты) использовался при поиске гигантских месторождений нефти / газа (см. выше). Тот факт, что сильные землетрясения происходят на дискретных D-широтах, влияет на тектоническую конфигурацию сети тектонических разломов.[29]. Также было установлено, что именно в морфоструктурных узлах чаще всего случаются аварии на нефте-, газо- и водопроводах, железнодорожных рельсах.[30].

Компьютерная медицинская диагностика

Существует два вида лечения пациентов с геморрагическим инсультом: пассивное (медикаментозное) и активное (хирургическое). Э. Кандел[31](один из пионеров в хирургическое лечение геморрагических инсультов) обратилась к выдающемуся математику профессору И.Гельфанд за помощь в сравнении эффективности этих двух методов лечения. Губерман был выбран главным архитектором проекта. Во-первых, было решено изменить цель: вместо выбора лучшего лечения в целом найти лучшее лечение для конкретного пациента - консервативное или оперативное («лечить пациента, а не болезнь»). Для этого было решено использовать технологию распознавания образов, разработанную в прошлом для геологии (см. Выше). Необходимо разработать два правила принятия решений: 1) для прогнозирования исхода (жизнь или смерть) консервативного лечения конкретного пациента, 2) для прогнозирования исхода (жизни или смерти) хирургического вмешательства того же пациента. Решения основываются на неврологических и общих симптомах, собранных в первые 12 часов после поступления пациента в больницу. Полученные правила принятия решений были предварительно проверены в течение двух лет: собранные данные отправлялись на компьютер, и два прогноза (прогнозируемые результаты операции и консервативного лечения) были помещены в файл пациента. Через месяц компьютерные прогнозы сравнили с результатами. Общий результат - 90% верных прогнозов. Затем последовала клиническая реализация: компьютерные решения немедленно отправлялись дежурному хирургу, который принимает окончательное решение. За пять лет 90 пациентов получили компьютерные прогнозы.[32][33]. В 16 случаях компьютер настоятельно рекомендовал операцию. 11 из них были прооперированы и выжили. Для 5 пациентов компьютерное предупреждение было проигнорировано (по разным причинам), и все 5 умерли.. В 5 случаях настоятельно рекомендовалось отказаться от операции. 3 из них получили соответствующее лечение и выжили, Двое из них были прооперированы вопреки рекомендациям компьютера и умерли.

Позиции

Публикации

Более 180 статей опубликовано в научных журналах России, США, Франции, Германии, Италии и Австрии.

Избранные недавние статьи по Информатика и психология:

Избранный доклад по тектонофизика:

  • 1972: Губерман, Ш. (1972), «Критерии высокой сейсмичности, определяемые распознаванием образов», Тектонофизика, 13 (1–4): 415–422 т. 13, Bibcode:1972Tectp..13..415G, Дои:10.1016/0040-1951(72)90031-5

Книги:

  • 1987: «Неформальный анализ данных в геологии и геофизике», Недра, Москва.
  • 1962: «Теория подобия и интерпретация данных ГИС», Недра, Москва.
  • 2007: с Джанфранко Минати «Диалог о системах», Polimetrica, Италия. ISBN  978-8876990618
  • 2009: «Неортодоксальная геология и геофизика. Нефть, руды и землетрясения», Polimetrica, Италия. ISBN  978-8876991356

Источники о его творчестве

Рекомендации

  1. ^ ср. Губерман, Ш. А. (1979) D Волны и землетрясения. Теория и анализ сейсмологических наблюдений. Вычислительная сейсмология, Vol. 12. Наука, Москва, пер. Allerton Press, стр. 158-188; D-волны и прогноз землетрясений, Вычислительная сейсмология, Vol. 13. Наука, Москва, пер. Allerton Press, стр. 22–27.
  2. ^ ср. Сообщение In-Q-Tel, 3 июня 2003 г.
  3. ^ Патентная информация
  4. ^ Губерман С., Розенцвейг В. Алгоритм распознавания рукописных текстов. Автоматика и телемеханика, 1976, № 5, 122-129. http://www.mathnet.ru/links/bf03dbbad5ab64f2c87620b72bfc7c89/at7838.pdf.
  5. ^ Дзуба Г. и др. (1997) Проверка суммы проверки в полях любезности и юридической суммы. IJPRAI 11 (4): 639-655.
  6. ^ Гейл К. (2017). Корпоративные катастрофы :: Маркетинг и запуски. https://books.google.com/books?id=GdS4DgAAQBAJ&pg=PP1&lpg=PP1&dq=%22Corporate+Disasters::+Marketing+and+Launch+Flops%22&source=bl&ots=2U3TcOvypj&sig3YGtU3
  7. ^ Фахр М. Распознавание почерка онлайн. 2011. Арабская академия наук, технический отчет.
  8. ^ Губерман С. (2017). Переложение гештальт-теории: назад к Вертхаймеру. Границы в психологии. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2017.01782/full
  9. ^ Риццолатти Дж., Фаббри-Дестро М. Зеркальные нейроны: от открытия до аутизма. Exp Brain Res (2010) 200: 223–237 DOI 10.1007 / s00221-009-2002-3
  10. ^ Якобсон Р., Во Р. (2002). Звуковая форма языка. Вальтер де Грюйтер. https://www.degruyter.com/view/product/10801
  11. ^ Губерман С., Андреевский Е., 1996, от языковой патологии к автоматическому распознаванию языка ... и обратно. Кибернетика и познание человека, 3, 41–53.
  12. ^ USLA Linguistics. Мышцы речевого механизма https://linguistics.ucla.edu/people/ladefoge/manual%20files/appendixb.pdf
  13. ^ Губерман С., Извекова М., Холин А., Хургин Ю., Решение геофизических задач с помощью алгоритма распознавания образов, Докл. наук. СССР 154 (5), (1964).
  14. ^ Гельфанд И.М. и др. Распознавание образов применяется к эпицентрам землетрясений в Калифорнии. Phys. Земля и планета. Интер., 1976, 11: 227–283.
  15. ^ Губерман С. (2008) Необычная геология и геофизика. Polimetrica, Милан
  16. ^ Ранцман Э., Гласко М. (2004) Морфоструктурные узлы - места экстремальных природных явлений. Медиа-Пресс, Москва.
  17. ^ а б С. Губерман, М. Жидков, Ю. Пиковский, Э. Ранцман (1986). Некоторые критерии нефтегазоносности морфоструктурных узлов в Андах, Южная Америка. Доклады АН СССР, секции наук о Земле, 291.
  18. ^ Пиковский Ю.В. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. Издательство МГУ, 1993 г.
  19. ^ Губерман С., Пиковский Ю. Полевые испытания подтверждают прогноз местоположения гигантских нефтяных и газовых месторождений в Андах Южной Америки, сделанный в 1986 году. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology https://doi.org/10.1007/s13202-018-0553-1.
  20. ^ Моги К. Миграция сейсмической активности. Бык. EarthquakeRes.Inst., 46, 53, 1968.
  21. ^ Вуд М.Д. и Аллен С.С. Nature, 244, 5413, 1973.
  22. ^ Вилькович Е.В., Ш. Губерман А., Кейлис-Борок В. И. Волны тектонической деформации вдоль крупных разломов. Докл. Акад. АН СССР 219, ч. 1, 77 (1974). К. Моги, Бюл. Землетрясение Res. Inst. 46, 53 (1968).
  23. ^ Губерман Ш.А. «О некоторых закономерностях возникновения землетрясений». Доклады Академии Наук. Vol. 224. № 3. Российская академия наук, 1975.
  24. ^ Ш.А. Губерман. D-волны и землетрясения. Вычислительная сейсмология, Vol. 12, Allerton Press Inc., 1979.
  25. ^ Гросс, Р.С., 1986. Влияние землетрясений на чандлеровское колебание в 1977–1983 гг. GeophysJ. ., Е5, 16л-177.
  26. ^ Рочестер М.Г., 1984. Причины колебаний во вращении Земли. Фил. Trans.R. Soc. Лондон. А 313, 95-105.
  27. ^ Губерман С. Приуроченность сильнейших землетрясений Тихоокеанского пояса к определенным широтам // Доклады Академии Наук СССР. 265, № 4, 840–844, 1982.
  28. ^ Губерман С., Пиковский Ю. Распределение месторождений нефти и газа по дизъюнктивным сейсмическим узлам. Известия, Физика Земли. 20, N 11, 1983.
  29. ^ Геберман С., Жидков М., Ранцман Э. Сейсмически активные широты и поперечные морфоструктурные линеаменты горного пояса Анд. Вычесельная сейсмология, т. 16, 1984.
  30. ^ Ранцман Э., Гласко М. Узлы морфоструктуры - места экстремальных природных явлений. Медиа-Пресс.https://studref.com/600661/ekologiya/sootnoshenie_mest_avariynyh_sobytiy_elementami_sovremennoy_blokovoy_struktury_zemnoy_kory
  31. ^ Э. И. Кандел. Функциональная и стереотаксическая нейрохирургия, Спрингер, 1989 г.
  32. ^ Гельфанд и др. Математическое прогнозирование исходов геморрагического инсульта для установления показаний к хирургическому лечению. Журнал Neuropat. и психиатрия. 1970, № 2, с. 177-181.
  33. ^ Гельфанд И.М. и др. Компьютерное исследование прогноза церебрального кровоизлияния для выбора оптимального лечения, European Congr. Нейрохирургия, (Эдинбург), 1976, 71–72.