Ahli matematikAmerikaFeloProfesor

Stanley Osher

Stanley Osher ialah ahli matematik Amerika yang terkenal dengan sumbangan dalam penangkapan kejutan, kaedah set aras, dan kaedah PDE untuk visi komputer dan pemprosesan imej.

1. Kehidupan

Stanley Osher telah memberikan sumbangan besar kepada bidang matematik gunaan dan pengkomputeran saintifik melalui perjalanan hidup dan pendidikannya yang cemerlang.

1.1. Kehidupan Awal

Stanley Osher dilahirkan pada 24 April 1942.

1.2. Pendidikan

Perjalanan akademik Stanley Osher bermula dengan perolehan ijazah Sarjana Muda Sains (BS) dari Kolej Brooklyn pada tahun 1962. Beliau kemudian melanjutkan pengajian di Universiti New York, di mana beliau memperoleh ijazah Sarjana Sains (MS) pada tahun 1964. Puncaknya, beliau menamatkan pengajian Doktor Falsafah (PhD) di universiti yang sama pada tahun 1966, menandakan permulaan kerjaya penyelidikannya yang prolifik.

2. Sumbangan Matematik

Sumbangan saintifik Stanley Osher terutamanya tertumpu dalam bidang matematik gunaan dan pengkomputeran saintifik, di mana beliau telah membangunkan dan mengembangkan pelbagai kaedah numerik yang sangat berjaya.

2.1. Bidang Penyelidikan Utama

Bidang penyelidikan utama Stanley Osher merangkumi beberapa aspek penting dalam matematik gunaan dan pengkomputeran saintifik. Beliau menumpukan perhatian kepada kaedah set aras untuk mengira muka bergerak, kaedah penghampiran untuk hukum pemuliharaan hiperbolik dan persamaan Hamilton-Jacobi. Selain itu, beliau juga terlibat dalam jumlah variasi (TV) dan teknik pemprosesan imej berasaskan persamaan pembeza separa (PDE) yang lain, serta pengkomputeran saintifik dan persamaan pembeza separa gunaan. Minat penyelidikannya turut meliputi pengoptimuman konveks berasaskan L1/TV.

2.2. Metodologi Penyelidikan Utama

Stanley Osher telah menjadi pencipta atau pencipta bersama serta pembangun banyak kaedah numerik yang sangat berjaya dalam fizik pengkomputeran, pemprosesan imej, dan bidang-bidang lain.

2.2.1. Kaedah Tangkapan Kejutan dan Skema Resolusi Tinggi

Beliau telah membangunkan skema numerik beresolusi tinggi untuk mengira aliran yang mengandungi gelombang kejutan dan kecerunan curam. Ini termasuk skema kaedah ENO (essentally non-oscillatory) yang dibangunkan bersama Harten, Chakravarthy, Engquist, dan Shu, serta skema kaedah WENO (weighted ENO) bersama Liu dan Chan. Selain itu, beliau turut menyumbang kepada skema Osher, skema Engquist-Osher, dan versi persamaan Hamilton-Jacobi bagi kaedah-kaedah ini. Kaedah-kaedah ini telah digunakan secara meluas dalam dinamik bendalir pengkomputeran (CFD) dan bidang-bidang berkaitan.

2.2.2. Kaedah Set Aras

Bersama James Sethian, Stanley Osher telah membangunkan kaedah set aras untuk menangkap antaramuka bergerak. Kaedah ini telah mencapai kejayaan luar biasa sebagai alat utama dalam pemprosesan imej berasaskan PDE dan visi komputer. Ia juga digunakan dalam pelbagai aplikasi lain seperti geometri pembezaan, segmentasi imej, masalah songsang, reka bentuk optimum, aliran dua fasa, pertumbuhan kristal, pemendapan filem nipis, dan goresan.

2.2.3. Pemprosesan Imej Berasaskan PDE

Sumbangan penting lain termasuk pemulihan imej berasaskan jumlah variasi (TV) bersama Rudin dan Fatemi, serta penapis kejutan bersama Rudin. Ini merupakan kaedah perintis dan digunakan secara meluas untuk pemprosesan imej berasaskan PDE, dan juga telah diaplikasikan dalam masalah songsang.

2.2.4. Kaedah Pengoptimuman Konveks

Osher turut menyumbang kepada iterasi Bregman dan kaedah jenis kaedah Lagrangian teraugmentasi untuk masalah pengoptimuman L1 dan yang berkaitan dengan L1. Kaedah-kaedah ini adalah asas kepada bidang-bidang seperti pengesan mampat, penyiapan matriks, dan analisis komponen utama teguh.

2.2.5. Persamaan Hamilton-Jacobi

Beliau juga telah berjaya mengatasi "kutukan dimensi" untuk persamaan Hamilton-Jacobi yang timbul dalam teori kawalan dan permainan pembezaan.

2.3. Aplikasi Penyelidikan

Kaedah matematik yang dibangunkan oleh Stanley Osher telah diaplikasikan secara meluas dalam pelbagai bidang praktikal. Ini termasuk dinamik bendalir pengkomputeran (CFD), di mana kaedah tangkapan kejutan beliau digunakan untuk mensimulasikan aliran kompleks. Dalam pemprosesan imej dan visi komputer, kaedah set aras dan teknik berasaskan PDE beliau adalah alat penting untuk pemulihan, segmentasi, dan analisis imej. Selain itu, sumbangannya juga relevan dalam geometri pembezaan, masalah songsang, reka bentuk optimum, aliran dua fasa, pertumbuhan kristal, pemendapan filem nipis, goresan, pengesan mampat, penyiapan matriks, analisis komponen utama teguh, teori kawalan, dan permainan pembezaan.

3. Aktiviti Akademik dan Kerjaya

Sepanjang kerjayanya, Stanley Osher telah memegang pelbagai jawatan akademik dan memainkan peranan penting dalam mengkomersialkan penyelidikan serta membimbing generasi ahli matematik seterusnya.

3.1. Institusi Afiliasi

Stanley Osher adalah seorang profesor di Universiti California, Los Angeles (UCLA). Beliau juga memegang peranan sebagai Pengarah Projek Khas di Institut Matematik Tulen dan Gunaan (IPAM) dan merupakan ahli Institut Nanosistem California (CNSI) di UCLA.

3.2. Penubuhan Syarikat

Stanley Osher telah mengasaskan atau mengasaskan bersama tiga syarikat yang berjaya, menunjukkan komitmennya untuk mengkomersialkan hasil penyelidikan matematiknya. Syarikat-syarikat tersebut termasuk Cognitech (bersama Rudin), Level Set Systems, dan Luminescent Technologies (bersama Eli Yablonovitch).

3.3. Bimbingan dan Mentorship

Beliau telah menjadi penasihat tesis untuk sekurang-kurangnya 53 pelajar PhD, dengan 188 keturunan akademik, serta penasihat pasca-doktoral dan kolaborator untuk ramai ahli matematik gunaan. Pelajar PhDnya telah tersebar secara seimbang di bidang akademik, industri, dan makmal, kebanyakannya terlibat dalam mengaplikasikan alat matematik dan pengkomputeran kepada bidang aplikasi industri atau saintifik.

4. Anugerah dan Penghormatan

Stanley Osher telah menerima pelbagai anugerah dan penghormatan sepanjang kerjayanya yang cemerlang, mengiktiraf sumbangannya yang signifikan kepada bidang matematik.

  • Akademi Kejuruteraan Kebangsaan (NAE), 2018
  • Hadiah William Benter dalam Matematik Gunaan, 2016
  • Hadiah Carl Friedrich Gauss, 2014
  • Hadiah Kuliah John von Neumann dari Persatuan Matematik Industri dan Gunaan (SIAM), 2013
  • Felo Persatuan Matematik Amerika, 2013
  • Penceramah Pleno, Kongres Ahli Matematik Antarabangsa, 2010
  • Akademi Seni dan Sains Amerika, 2009
  • Felo, Persatuan Matematik Industri dan Gunaan (SIAM), 2009
  • Ijazah Kedoktoran Kehormat, Universiti Baptist Hong Kong, 2009
  • Anugerah Kerjasama Antarabangsa, Kongres Ahli Matematik Cina Antarabangsa, 2007
  • Anugerah Sains Pengkomputeran dan Gunaan, Persatuan Mekanik Pengkomputeran Amerika Syarikat, 2007
  • Docteur Honoris Causa, École Normale Supérieure de Cachan, Perancis, 2006
  • Akademi Sains Kebangsaan (NAS), 2005
  • Hadiah Kleinman SIAM, 2005
  • Hadiah Perintis ICIAM, 2003
  • Anugerah Mekanik Pengkomputeran, Persatuan Kejuruteraan Mekanikal Jepun, 2002
  • Anugerah Pencapaian Kumpulan Perkhidmatan Awam NASA, 1992
  • Felo BSF AS-Israel, 1986
  • Felo SERC (England), 1982
  • Felo Alfred P. Sloan, 1972-1974
  • Felo Program Fulbright, 1971

5. Buku Terpilih

Stanley Osher telah mengarang beberapa buku penting yang menjadi rujukan dalam bidangnya:

  • Osher, Stanley (2003). Level set methods and dynamic implicit surfaces. New York: Springer. Buku ini meneroka secara mendalam kaedah set aras dan permukaannya yang tersirat secara dinamik, memberikan panduan komprehensif mengenai aplikasi dan teorinya.
  • Osher, Stanley (2003). Geometric level set methods in imaging, vision, and graphics. New York: Springer. Karya ini menumpukan pada penggunaan kaedah set aras geometri dalam bidang pemprosesan imej, visi komputer, dan grafik komputer, menyoroti keberkesanannya dalam pelbagai masalah.
  • Glowinski, R.; Osher, Stanley (2016). Splitting methods in communication, imaging, science, and engineering. Cham, Switzerland: Springer. Buku ini membincangkan kaedah pembahagian yang digunakan secara meluas dalam bidang komunikasi, pemprosesan imej, sains, dan kejuruteraan, menunjukkan bagaimana pendekatan ini dapat menyelesaikan masalah kompleks.

6. Kesan dan Penilaian

Stanley Osher
Stanley Osher

Kesan kerja Stanley Osher terhadap bidang matematik gunaan, sains komputer, dan bidang berkaitan adalah sangat besar dan meluas. Kaedah-kaedah numerik yang beliau cipta atau cipta bersama, seperti skema ENO dan WENO untuk penangkapan kejutan, telah menjadi piawaian dalam dinamik bendalir pengkomputeran (CFD) dan simulasi aliran bendalir dengan gelombang kejutan.

Pembangunan kaedah set aras bersama James Sethian telah merevolusikan cara antaramuka bergerak dimodelkan dan ditangkap, menjadikannya alat yang tidak ternilai dalam pemprosesan imej, visi komputer, geometri pembezaan, dan reka bentuk optimum. Teknik pemulihan imej berasaskan jumlah variasi (TV) dan penapis kejutan yang beliau rintis telah membuka jalan baru dalam pemprosesan imej berasaskan persamaan pembeza separa, memberikan penyelesaian yang berkesan untuk masalah pemulihan imej dan masalah songsang.

Selain itu, sumbangannya kepada iterasi Bregman dan kaedah Lagrangian teraugmentasi telah menjadi asas kepada bidang-bidang moden seperti pengesan mampat dan penyiapan matriks, yang mempunyai impak besar dalam pemprosesan isyarat dan pembelajaran mesin. Keupayaannya untuk mengatasi "kutukan dimensi" dalam persamaan Hamilton-Jacobi juga telah membuka peluang baru dalam teori kawalan dan permainan pembezaan.

Secara keseluruhannya, kerja Stanley Osher bukan sahaja menyediakan alat matematik yang inovatif dan berkesan, tetapi juga telah membentuk dan memajukan pelbagai disiplin saintifik dan kejuruteraan, menjadikannya seorang tokoh yang sangat berpengaruh dalam komuniti saintifik.

7. Tokoh Berkaitan

Stanley Osher telah berkolaborasi dengan ramai ahli matematik dan saintis lain sepanjang kerjayanya. Salah seorang tokoh yang paling ketara ialah James Sethian, yang merupakan pencipta bersama kaedah set aras.

8. Pautan Luar

  • [https://www.math.ucla.edu/~sjo/ Laman utama Osher di UCLA]