Gorban, Alexandr Nikolajevič

Alexander Nikolaevič Gorban (narozený 19. dubna 1952 , Omsk , RSFSR , SSSR ) je vědec ruského původu žijící ve Velké Británii , doktor fyzikálních a matematických věd, profesor, pracuje v mnoha oblastech základní a aplikované vědy, včetně statistické fyziky, nerovnovážná termodynamika, teorie strojového učení a matematická biologie.

Alexander Nikolaevič Gorban je autorem dvou desítek knih v ruštině a angličtině a asi 300 vědeckých článků [1] . Zakladatel nových vědeckých směrů a škol v oblasti fyzikální, chemické a biologické kinetiky, teorie dynamických systémů a trénovatelných neuronových sítí. Organizátor několika desítek ruských a mezinárodních konferencí. Zakladatel několika fyzikálních a matematických škol pro nadané děti. Plenární řečník na IEEE 2020 World Congress on Computational Intelligence

V současné době působí jako profesor na University of Leicester (UK), kde vede Centrum pro matematické modelování a Katedru aplikované matematiky. Působí také jako vedoucí výzkumný pracovník v Institutu výpočetního modelování Sibiřské pobočky Ruské akademie věd .

Životopis

Alexander Nikolajevič Gorban se narodil v Omsku 19. dubna 1952. Otec - exilový ukrajinský sovětský historik a spisovatel Nikolaj Vasiljevič Gorban , matka - Deborah Jakovlevna Sapozhnikova - učitelka literatury (nejprve - na Omském pedagogickém institutu, poté - ve škole).

Vstoupil na Fyzikální a matematickou školu na Novosibirské státní univerzitě (tříletý kurz v roce 1965). V 15 letech nastoupil na Novosibirskou státní univerzitu, ale byl vyloučen, protože v lednu 1968 jako přítel Alexandra Daniela (syna odsouzeného spisovatele Yuli Daniela ) a mladého zhrzeného básníka Vadima Delona zorganizoval tři starší studenty Státní univerzita v Novosibirsku za politický projev proti soudnímu procesu Ginzburg-Galanskov . Studenti vedení Alexandrem Gorbanem nesmazatelně namalovali na zdi veřejných budov v Novosibirsku a Akademgorodoku hesla protestující proti uzavřeným a nespravedlivým procesům se sovětskými spisovateli [2] . Po vyšetřování provedeném KGB byl vyloučen z řad Komsomolu a na podzim 1969 vyloučen z NSU [3] [4] .

Po vyloučení z univerzity studoval soustružník na odborné škole č. 56 v Omsku a byl zařazen do experimentální dílny konstrukční kanceláře pro automatizaci rafinace ropy a petrochemie, kde pracoval ve svém oboru (1970-1972) . Současně působil jako herec a asistent režie v Omském divadle poezie Ljubov Ermolaeva . Po neúspěšném pokusu o uzdravení na NSU vstoupil v roce 1972 na matematickou fakultu Omského pedagogického institutu a diplom získal externě v roce 1973 [5] . V ústavu studoval převážně podle individuálního programu u matematika Vladimira Borisoviče Melameda, který se stal jeho prvním vědeckým poradcem. Spolu s ním Alexander Gorban publikoval svou první vědeckou práci „Some Properties of Analytic Fredholm Sets in Banach Spaces“ v Siberian Mathematical Journal .

Po absolvování ústavu, v letech 1973-1976. pracoval ve vědecké laboratoři na katedře napájení elektrických drah Omského institutu dopravních inženýrů pod vedením Viktora Petroviče Mikheeva , publikované v ústavních sbírkách vědeckých prací. Po střetu zájmů s nadřízenými dal z vlastní vůle výpověď a nějakou dobu pracoval jako noční hlídač a dál se věnoval vědě. V letech 1976-1978. kariéra mladého vědce se nemohla rozvíjet kvůli politické minulosti [6] . Několik měsíců pracoval jako mladší vědecký pracovník v laboratoři kinetiky Státní univerzity v Omsku (1976), poté s pomocí svého budoucího spoluautora Grigorije Semjonoviče Yablonského získal práci v Tomském polytechnickém institutu (1977) , inženýr Ústavu katalýzy sibiřské pobočky Ruské akademie věd v Novosibirsku (1977-1978) a Ústavu teoretické a aplikované mechaniky sibiřské pobočky Ruské akademie věd v Novosibirsku (1978). V roce 1978 se přestěhoval do Krasnojarska na pozvání Valerije Ivanoviče Bykova, který vedl novou laboratoř matematických problémů v chemii ve Výpočetním centru Sibiřské pobočky Akademie věd (VCC SB AS) [7] .

V roce 1980 se kandidátem fyzikálních a matematických věd stal Alexandr Nikolajevič Gorban [8] . Uspořádat obhajobu s takovým životopisem bylo téměř nemožné. Pomáhali O. A. Ladyženskaja , M. A. Krasnoselskij a G. M. Zaslavskij . V roce 1983 se Gorban stal vedoucím výzkumným pracovníkem Všeruského ústředního výboru Sibiřské pobočky Akademie věd, v roce 1989 se stal vedoucím laboratoře nerovnovážných systémů Všeruského ústředního výboru Sibiřské pobočky Akademie věd a v roce 1990 obhájil doktorskou disertační práci [9] . V roce 1995 získal Gorban pozici zástupce ředitele ústavu a vedoucího oddělení výpočetní matematiky Výpočetního centra sibiřské pobočky Ruské akademie věd. Souběžně se studiem vědy A. N. Gorban vyučuje na Krasnojarské státní univerzitě na katedře vyšší matematiky (1981-1991). Od roku 1993 do roku 2006 vedl A.N. Gorban současně katedru neuropočítačů [10] Krasnojarské státní technické univerzity .

Od poloviny 90. let mohl A.N. Gorban cestovat do zahraničí. Na pozvání tráví čas a pracuje na nejprestižnějších matematických institucích v USA a Evropě: Clay Mathematical Institute (Boston, USA), Courant Institute for Mathematical Sciences (New York, USA), Institute for Higher Scientific Studies ( IHES, Paříž, Francie), Švýcarská technická škola v Curychu (kde tráví 2003-2004), Isaac Newton Institute (Cambridge, Velká Británie). Během svých cest se setkává se starým známým Michailem Alexandrovičem Shubinem, seznamuje se se slavným matematikem M. L. Gromovem . V roce 2004 se A. N. Gorban přestěhoval do Leicesteru (Velká Británie), kde se stal profesorem a vedoucím Centra pro matematické modelování na Univerzitě v Leicesteru.

Vědecká činnost

Vědecké koníčky a postoj A. N. Gorbana k vědeckým úkolům se formovaly pod vlivem jeho rodičů, nezávislého čtení klasických děl, učitelů NSU PMS (mezi nimiž byli A. A. Lyapunov a G. I. Budker ), starších přátel na PMS ( G. Sh. Fridman ), vědecký ředitel Pedagogického institutu v Omsku Vladimir Borisovič Melamed, vedoucí OmIIT Viktor Petrovič Mikheev . Sám Alexandr Nikolajevič Gorban říká, že „... v praxi jsem nikdy nebyl studentem. Byl jsem s Grigorijem Yablonskym tím, čím jsem byl – přítelem, zaměstnancem. Hodně jsem se od něj naučil a on ode mě taky. Ale nebyla to vysoká škola a já jsem nebyl ten, koho učili. Jako mladší student jsem skutečně studoval pouze s těmito lidmi: Boris Jurijevič Naydorf, Abram Iljič Fet a Jurij Borisovič Rumer “ [11] .

Příspěvek Alexandra Nikolajeviče Gorbana k vědě lze klasifikovat do několika oblastí: teoretická fyzika , mechanika , funkční analýza , teorie přirozeného výběru , teorie adaptace , neuropočítače , fyzikální a chemická kinetika , bioinformatika . Sám A. N. Gorban říká, že „... věda je obecně jedna, pokud se bere vážně“ [11] . „Pohled shora“ na vědeckou činnost a budoucnost aplikované matematiky přináší kniha „Darwinův démon“, články a veřejné přednášky.

Ve funkcionální analýze zkoumal A. N. Gorban vlastnosti analytické Fredholmovy podmnožiny v Banachově prostoru, formuloval pro ni princip maximálního modulu a dokázal analog Remmert-Steinovy ​​věty (toto je součástí práce).

V matematické chemii zkoumal A. N. Gorban termodynamické vlastnosti chemických systémů na základě analýzy stromů Ljapunovových funkcí v bilančním mnohostěnu. Spolu se svým přítelem G.S. Yablonskym a jeho týmem vyvinul metody pro matematické modelování a analýzu těchto modelů pro kinetiku katalytických reakcí. Zkoumal relaxační vlastnosti některých chemických systémů a rozvinul teorii singularit v přechodných procesech dynamických systémů (jeho doktorská práce byla publikována celá v angličtině). Vyvinul metodu sčítání dráhy pro řešení chemických kinetických rovnic ("Sčítání kinetické dráhy, vícevrstvé rozšíření hlavní rovnice a vyhodnocení koeficientu ergodicity"). Rozvinul teorii dynamické limitace a asymptotologie sítí chemických reakcí, která se uplatnila zejména při modelování biochemických signálních drah a modelování mechanismů mikroRNA při regulaci translace proteinů.

Ve fyzikální a chemické kinetice vyvinul A. N. Gorban řadu metod pro řešení rovnic fyzikální a chemické kinetiky založených na systematickém a konstruktivním hledání aproximací invariantních variet („Method of invariant manifold for chemical kinetics“). Tato teorie našla četné aplikace při konstrukci fyzikálně samokonzistentní hydrodynamiky, při modelování nerovnovážných proudění, v kinetické teorii fononů, v teorii modelové redukce v chemické kinetice a při modelování kapalných polymerů. Vyvinuty nové přístupy k použití metody mřížkových Boltzmannových rovnic , založené na jejích termodynamických vlastnostech ("Nonequilibrium entropy limiters in lattice Boltzmann methods"). Vyvinul matematický model turbín s otevřeným průtokem a odhadl jejich dosažitelnou účinnost . Zkoumal obecné otázky geometrické interpretace termodynamiky a obecných vlastností neklasických entropií ("Entropy: The Markov ordering approach").

Ke studiu účinnosti přirozeného výběru v evoluci vyvinul teorii speciální třídy dynamických systémů s dědičností. Následně objevil a teoreticky vysvětlil univerzální fenomén adaptace systému pod stresem , který vede ke vzniku korelací a zvýšení disperze ve vícerozměrném prostoru parametrů systému. Metoda korelační adaptometrie vyvinutá A. N. Gorbanem se používá jako metoda diagnostiky a prognózování v problémech ekonomie a výzkumu ve fyziologii člověka. („Dynamické a termodynamické modely adaptace“).

V teorii umělých neuronových sítí vyvinul vysoce účinné paralelizovatelné metody pro trénování neuronových sítí založené na systematickém využívání duality jejich fungování. Vyvinuté metody pro extrakci znalostí z dat pomocí řídkých neuronových sítí. Prokázala větu o univerzálních aproximačních vlastnostech neuronových sítí („Aproximace spojitých funkcí několika proměnných libovolnou nelineární spojitou funkcí jedné proměnné, lineární funkce a jejich superpozice“). Tyto přístupy našly četné uplatnění ve stávajících expertních systémech (například v bezpečnostních systémech).

V aplikované statistice vyvinul metodu konstrukce hlavních variet ( metoda elastických map , nelineární verze metody hlavních komponent ) a jejich zobecnění (hlavní grafy, hlavní stromy), založenou na mechanické analogii s elastickým membrána. Metoda získala četné aplikace pro vizualizaci a analýzu dat v ekonomii, sociologii a bioinformatice („Principal Manifolds for Data Visualization and Dimension Reduction“). A.N. Gorban ve spolupráci s E. M. Mirkesem a dalšími spoluautory použil metody strojového učení k určení psychologických charakteristik, které určují predispozici k užívání určitých kategorií drog („Personality Traits and Drug Consumption. A Story Told by Data“).

V bioinformatice jako jeden z prvních aplikoval metodu frekvenčních slovníků a princip maximální entropie k řešení problémů analýzy genetických a aminokyselinových sekvencí. Studoval obecné vlastnosti kompaktních genomů, dokázal existenci sedmishlukové struktury genomu a aplikoval ji na řešení problému de novo identifikace genů v genomu („Záhada dvou přímek ve statistice bakteriálního genomu“ ).

Pedagogická a vědecko-organizační činnost

Alexander Nikolajevič Gorban vždy hodně pracoval se svými studenty. Svůj první speciální kurz jsem přečetl ve 13 letech [11] . V roce 1971 zorganizoval fyzikální a matematickou školu pro talentované děti na Pedagogickém institutu v Omsku . V Krasnojarsku se v roce 1979 zapojil do práce na Krasnojarské letní škole , kde učil 12 sezón. Mnoho studentů a postgraduálních studentů A. N. Gorbana opustilo KLSh.

V roce 1985 se sám ujal organizace Organizačně-činnostních her , v roce 1986 se setkal s Georgijem Petrovičem Shchedrovitskym a v Krasnojarsku se pod jeho vedením zúčastnil Rozvojové hry. V letech 1985-1995. uspořádal tři desítky jeho her po celém Rusku za účasti vůdců, obchodníků, vědců a kulturních osobností [12] . A. N. Gorban pořádal hry jako „Svobodná ekonomická zóna Leningradské oblasti“ (Leningrad, 1990), „Kritické situace při přechodu k tržní ekonomice“ (Krasnojarsk, 1990), „Problémy ruské kultury“ (Krasnojarsk, 1991).

V INM SB RAS byl zodpovědný za práci s vědeckou mládeží, organizoval interakci s univerzitami v regionu.

A. N. Gorban se podílel na vytvoření Krasnojarské regionální vědecké nadace a 4 roky byl místopředsedou odborné rady nadace. Spolu s mezinárodní asociací AMSE vytvořil vědecký časopis „Scientific Siberian“ (18 svazků vydaných ve Francii). Na KSTU vytvořil první oddělení neuropočítačů v Rusku a vedl ho. Vede každoroční celoruský seminář " Neuroinformatika a její aplikace" (je předsedou jeho organizačního výboru). Spravované granty od Ruské nadace pro základní výzkum , Federálního cílového programu „Integrace“, Krasnojarské regionální vědecké nadace, podprogramu „Perspektivní informační technologie“ ministerstva vědy , Londýnské matematické společnosti. Byl členem vědecké rady Ministerstva vědy pro pokročilé informační technologie a vedoucím pracovní skupiny pro neuroinformatiku a neuropočítače. Získal státní vědecké stipendium pro vynikající vědce, grant Ruské nadace pro základní výzkum na podporu vědeckých škol.

Pod vedením A.N. Gorbana obhájilo 6 doktorů věd a více než 20 kandidátů věd a 5 PhD.

Bibliografie

Knihy

• Gorban' A. N. Equilibrium Bypass (Rovnice chemické kinetiky a jejich termodynamická analýza) . - Novosibirsk: Nauka, 1984. - 226 s.
• Gorban A. N., Khlebopros R. G. Darwinův démon. Myšlenka optimality a přirozeného výběru M.: Nauka, 1988. - 208 s.
• Gorban A. N., Rossiev D. A. Neuronové sítě na osobním počítači . - Novosibirsk: Nauka, 1996. - 276 s.
• Gorban A.N. Trénink neuronových sítí. M.: SSSR-USA JV "ParaGraph", 1990. - 160 s. — DOI: 10.13140/RG.2.1.1784.4724
• AN Gorban, BM Kaganovich, SP Filippov, AV Keiko, VA Shamansky, IA Shirkalin , Termodynamické rovnováhy a extrémy: Analýza regionů dosažitelnosti a částečné rovnováhy , Springer, Berlín-Heidelberg-New York, 2006.
• Yablonskii GS, Bykov VI, Gorban AN, Elokhin VI , Kinetické modely katalytických reakcí (Comprehensive Chemical Kinetics, V.32, vyd. RG Compton), Elsevier, Amsterdam, 1991, 396s.
• Gorban AN, Karlin IV Invariantní rozdělovače pro fyzikální a chemickou kinetiku . - Springer, Berlín-Heidelberg-New York, 2004. - 516 s.
• Gorban AN, Kegl B., Wunch D., Zinovyev A. (eds.) Principal Manifolds for Data Visualization and Dimension Reduction , Notes of Computational Science and Engineering. - Springer, 2008. - Sv. 58. - 340 s.
• Fehrman E., Egan V., Gorban AN, Levesley J., Mirkers E., Muhammad AK Osobnostní rysy a spotřeba drog. Příběh vyprávěný datem. — Springer, Cham, 2019. — 174 s. DOI: 10.1007/978-3-030-10442-9 arXiv:2001.06520 [stat.AP ]

Články

• Gorban' A. N., Melamed V. B. (1976) Některé vlastnosti Fredholmových analytických souborů v Banachových prostorech . Sibiřský matematický časopis. díl XVIII, č. 3.
• Gorban AN (2005) Singularity transformačních procesů v dynamických systémech: kvalitativní teorie kritických zpoždění. Electronic Journal of Differential Equations, Monografie 05, 2004.
• Gorban AN, Radulescu O., Zinovyev AY , Asymptotologie sítí chemických reakcí , Chemical Engineering Science 65 (2010) 2310-2324.
• Gorban AN, Gorban PA, soudce G. , Entropy: The Markov ordering approach , Entropy 12(5) (2010), 1145-1193.
• Gorban AN, Smirnova EV, Tyukina TA , Korelace, riziko a krize: Od fyziologie k financím , Physica A 389 (16) (2010), 3193-3217.
• Gorban AN , Sumace kinetické dráhy, vícevrstvé rozšíření hlavní rovnice a vyhodnocení koeficientu ergodicity , Physica A 390 (2011) 1009-1025.
• Brownlee RA, Gorban AN, Levesley J. , Omezovače nerovnovážné entropie v mřížkových Boltzmannových metodách , Physica A 387 (2-3) (2008), 385-406.
• Gorban AN, Zinovyev AY , Záhada dvou přímých čar ve statistice bakteriálního genomu , Bulletin of Mathematical Biology 69 (2007), 2429-2442.
• Gorban AN, Karlin IV ., Metoda invariantní manifoldy pro chemickou kinetiku , Chem. Ing. Sci., 58, (2003), 4751-4768.
• Gorban AN, Gorlov AN, Silantyev VM , Limity účinnosti turbíny pro volné proudění tekutiny , Journal of Energy Resources Technology 123 (2001), 311-317.
• Gorban AN , Aproximace spojitých funkcí více proměnných libovolnou nelineární spojitou funkcí jedné proměnné, lineární funkce a jejich superpozice , Appl. Matematika. Lett., sv. 11(3) (1998), 45-49.
• Bugaenko N. N., Gorban A. N., Sadovsky M. G. O stanovení množství informací v nukleotidových sekvencích. // Mol. biologie, 1996. - T. 30. - Vydání. 3. - S. 529-541.
• AN Gorban, IV Karlin , Geometrie nevratnosti: Film nerovnovážných stavů. http://arxiv.org/abs/cond-mat/0308331
• ANGorban . Věta o výběru pro systémy s dědičností . Matematika. Modelka. Nat. jev. sv. 2, č. 4, 2007, str. 1-45.
• Gorban AN, Tyukina TA, Pokidysheva LI, Smirnova EV , Dynamické a termodynamické modely adaptace . Physics of Life Reviews Vol. 37, 2021, str. 17-64

Poznámky

1. ↑ Alexander N. Gorban Stránka s citací Google
2. ↑ memorandum Yu.V. Andropova k případu politického projevu studentů v Novosibirsku
3. ↑ „Měkkost“ přijatých opatření byla vysvětlena zejména tím, že Alexander Gorban byl formálně mimo soud (nezletilý): v době „zločinu“ mu bylo 15 let.
4. ↑ A. Leifer. Odhalte mysl Boží. Část 1 // "Den a noc", č. 5-6 (umělecká biografie A. N. Gorbana)
5. ↑ Téma diplomové práce "Sady odstranitelných singularit v Banachových prostorech a spojitá mapování"
6. ↑ A. N. Gorban tedy několik měsíců pracoval na státní univerzitě v Omsku, poté byl propuštěn z důvodu snížení počtu zaměstnanců, tři měsíce pracoval v Institutu katalýzy
7. ↑ Od roku 1997 přejmenován na Institut výpočetního modelování sibiřské pobočky Ruské akademie věd .
8. ↑ Téma: "Pomalé relaxace a bifurkace omega-limitních množin dynamických systémů", Obor: Diferenciální rovnice a matematická fyzika, disertační práce byla obhájena na Kuibyshev State University a Pedagogickém institutu
9. ↑ Téma: "Extrémní principy a apriorní odhady v problémech biologické a formální kinetiky", Obor: Biofyzika, disertační práce byla obhájena na Ústavu biofyziky Sibiřské pobočky Ruské akademie věd, Krasnojarsk
10. ↑ V roce 2008 byla přeměněna na Vědeckou a vzdělávací laboratoř programovacích technologií na Institutu vesmíru a informačních technologií Sibiřské federální univerzity.
11. ↑ 1 2 3 A. Leifer. Odhalte mysl Boží. Díl 2. Časopis "Dnem a nocí", č. 7-8.
12. ↑ A. N. Gorban, G. R. Moskvin, K. G. Pomrenin. Materiály organizačních a činnostních her. Vydání 3. Krasnojarsk, Ústav biofyziky SB RAS, 1992.

Odkazy

• Osobní stránky A. N. Gorbana
• Korelační adaptometrie
• Termodynamika v sítích chemických reakcí
• Metoda nelineárních hlavních variet
• Teorie přirozeného výběru

Přednášky

• Gorban A. N. "Umělá inteligence: včera, dnes, pozítří"
• Gorban A. N. "Budoucnost aplikované matematiky"
• Gorban A. N. "Korelace, rizika a krize: od fyziologie k financím"
• A. Gorban, Od jednoduché kinetiky k hydrodynamice: Analytická řešení problémů redukce
• A. Gorban, Geometry and Topology Discovery in Data Arrays: with Application to Bioinformatics
• A. N. Gorban, Dynamika velkých systémů s dědičností
• A. Gorban, Regularizace mřížkových Boltzmannových plynových metod řízením disipace

Tematické stránky	Google Scholar Matematická genealogie ORCID ResearcherID ResearchGate Scopus zbMATH Otevřeno Všeruský matematický portál
V bibliografických katalozích ISNI : 0000 0001 2443 5314 J9U : 987007460938405171 LCCN : n84056675 NKC : jx20080716029 NUKAT : n99051245 SUDOC : 087558696 VIAF : 66751572 WorldCat VIAF : 66751572