Gorban, Alejandro Nikoláyevich

Alexander Nikolaevich Gorban (nacido el 19 de abril de 1952 , Omsk , RSFSR , URSS ) es un científico nacido en Rusia que vive en Gran Bretaña , Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, profesor, trabaja en muchas áreas de la ciencia fundamental y aplicada, incluida la física estadística, termodinámica de no equilibrio, teoría del aprendizaje automático y biología matemática.

Alexander Nikolaevich Gorban es autor de dos docenas de libros en ruso e inglés y de unos 300 artículos científicos [1] . Fundador de nuevas direcciones y escuelas científicas en el campo de la cinética física, química y biológica, la teoría de los sistemas dinámicos y las redes neuronales entrenables. Organizador de varias docenas de conferencias rusas e internacionales. Fundador de varias escuelas de física y matemáticas para niños superdotados. Ponente plenario en IEEE 2020 World Congress on Computational Intelligence

Actualmente trabaja como profesor en la Universidad de Leicester (Reino Unido), donde dirige el Centro de Modelado Matemático y el Departamento de Matemáticas Aplicadas. También trabaja como investigador principal en el Instituto de Modelado Computacional de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias .

Biografía

Alexander Nikolaevich Gorban nació en Omsk el 19 de abril de 1952. Padre - exiliado historiador y escritor soviético ucraniano Nikolai Vasilyevich Gorban , madre - Deborah Yakovlevna Sapozhnikova - profesora de literatura (primero - en el Instituto Pedagógico de Omsk, luego - en la escuela).

Ingresó a la Escuela de Física y Matemáticas de la Universidad Estatal de Novosibirsk (curso de tres años en 1965). A los 15 años ingresó en la Universidad Estatal de Novosibirsk, pero fue expulsado, porque en enero de 1968, siendo amigo de Alexander Daniel (hijo del escritor condenado Yuli Daniel ) y del joven poeta caído en desgracia Vadim Delone , organizó a tres estudiantes de último año de la Universidad Estatal de Novosibirsk por un discurso político contra el proceso judicial Ginzburg-Galanskov . Los estudiantes dirigidos por Alexander Gorban pintaron de forma indeleble en las paredes de los edificios públicos de Novosibirsk y Akademgorodok consignas de protesta contra los juicios a puerta cerrada e injustos de los escritores soviéticos [2] . Tras la investigación llevada a cabo por la KGB , fue expulsado de las filas del Komsomol y expulsado de la NSU en otoño de 1969 [3] [4] .

Después de ser expulsado de la universidad, estudió tornero en la escuela vocacional No. 56 en Omsk y fue asignado al taller experimental de la oficina de diseño para la automatización de la refinación de petróleo y petroquímica, donde trabajó en su especialidad (1970-1972) . Al mismo tiempo, trabajó como actor y asistente de dirección en el Teatro de Poesía de Omsk Lyubov Ermolaeva . Después de un intento fallido de recuperación en NSU, en 1972 ingresó a la facultad de matemáticas del Instituto Pedagógico de Omsk y recibió su diploma externamente en 1973 [5] . En el instituto, estudió principalmente de acuerdo con un programa individual con el matemático Vladimir Borisovich Melamed, quien se convirtió en su primer asesor científico. Junto con él, Alexander Gorban publicó su primer artículo científico "Algunas propiedades de los conjuntos analíticos de Fredholm en los espacios de Banach" en Siberian Mathematical Journal .

Después de graduarse del instituto, en 1973-1976. Trabajó en un laboratorio científico en el Departamento de Suministro de Energía de Ferrocarriles Eléctricos del Instituto de Ingenieros de Transporte de Omsk bajo la dirección de Viktor Petrovich Mikheev , publicado en colecciones de artículos científicos del instituto. Después de un conflicto de intereses con sus superiores, renunció por su propia voluntad y trabajó como vigilante nocturno durante algún tiempo, sin dejar de hacer ciencia. Durante 1976-1978. la carrera de un joven científico no pudo desarrollarse debido al pasado político [6] . Durante varios meses trabajó como investigador junior en el laboratorio de cinética de la Universidad Estatal de Omsk (1976), luego, con la ayuda de su futuro coautor Grigory Semyonovich Yablonsky, consiguió un trabajo en el Instituto Politécnico de Tomsk (1977) , ingeniero en el Instituto de Catálisis de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias en Novosibirsk (1977-1978) y el Instituto de Mecánica Teórica y Aplicada de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias en Novosibirsk (1978). En 1978 se mudó a Krasnoyarsk por invitación de Valery Ivanovich Bykov, quien dirigía el nuevo laboratorio de problemas matemáticos en química en el Centro de Computación de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias (VCC SB AS) [7] .

En 1980, Alexander Nikolaevich Gorban se convirtió en candidato de ciencias físicas y matemáticas [8] . Organizar una defensa con semejante biografía era casi imposible. O. A. Ladyzhenskaya , M. A. Krasnoselsky y G. M. Zaslavsky ayudaron . En 1983, Gorban se convirtió en investigador principal en el Comité Central de toda Rusia de la Rama de Siberia de la Academia de Ciencias, en 1989 se convirtió en el jefe del laboratorio de sistemas de no equilibrio del Comité Central de toda Rusia de la Rama de Siberia. de la Academia de Ciencias, y en 1990 defendió su tesis doctoral [9] . En 1995, Gorban recibió el cargo de Director Adjunto del Instituto y Jefe del Departamento de Matemática Computacional del Centro de Computación de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias. Paralelamente a sus estudios en ciencias, A. N. Gorban enseña en la Universidad Estatal de Krasnoyarsk en el Departamento de Matemáticas Superiores (1981-1991). De 1993 a 2006, AN Gorban dirigió simultáneamente el Departamento de Neurocomputadoras [10] de la Universidad Técnica Estatal de Krasnoyarsk .

Desde mediados de la década de 1990, A. N. Gorban ha podido viajar al extranjero. Por invitación, pasa tiempo y trabaja en las instituciones matemáticas más prestigiosas de EE. UU. y Europa: Clay Mathematical Institute (Boston, EE. UU.), Courant Institute for Mathematical Sciences (Nueva York, EE. UU.), Institute for Higher Scientific Studies ( IHES, París, Francia), la Escuela Técnica Suiza de Zúrich (donde pasó 2003-2004), el Instituto Isaac Newton (Cambridge, Reino Unido). Durante sus viajes, se encuentra con un viejo conocido, Mikhail Alexandrovich Shubin, se familiariza con el famoso matemático M. L. Gromov . En 2004, A. N. Gorban se trasladó a Leicester (Gran Bretaña), donde se convirtió en profesor y director del Centro de Modelado Matemático de la Universidad de Leicester.

Actividad científica

Los pasatiempos científicos y la actitud de A. N. Gorban hacia las tareas científicas se formaron bajo la influencia de sus padres, la lectura independiente de obras clásicas, los maestros de la NSU PMS (entre los que se encontraban A. A. Lyapunov y G. I. Budker ), amigos mayores en la PMS ( G. Sh. Fridman ), director científico del Instituto Pedagógico de Omsk Vladimir Borisovich Melamed, director del OmIIT Viktor Petrovich Mikheev . El mismo Alexander Nikolaevich Gorban dice que “... en la práctica, nunca he sido estudiante. Estaba con Grigory Yablonsky lo que era: un amigo, un empleado. Aprendí mucho de él y él también aprendió de mí. Pero no era una escuela de posgrado, y yo no era el que estaba aprendiendo. Como estudiante junior, realmente estudié solo con las siguientes personas: Boris Yuryevich Naydorf, Abram Ilyich Fet y Yuri Borisovich Rumer ” [11] .

La contribución de Alexander Nikolaevich Gorban a la ciencia se puede clasificar en varias áreas: física teórica , mecánica , análisis funcional , teoría de la selección natural , teoría de la adaptación , neurocomputadoras , cinética física y química , bioinformática . El propio A. N. Gorban dice que “... la ciencia es generalmente una, si se la toma en serio” [11] . Una "visión desde arriba" sobre la actividad científica y el futuro de las matemáticas aplicadas se presenta en el libro "Darwin's Demon", artículos y conferencias públicas.

En análisis funcional, A. N. Gorban investigó las propiedades de un subconjunto analítico de Fredholm en el espacio de Banach, formuló el principio del módulo máximo para él y demostró un análogo del teorema de Remmert-Stein (esto es parte de la tesis).

En química matemática, A. N. Gorban investigó las propiedades termodinámicas de los sistemas químicos basándose en el análisis de árboles de funciones de Lyapunov en el poliedro de equilibrio. Junto con su amigo G.S. Yablonsky y su equipo, desarrolló métodos para el modelado matemático y el análisis de estos modelos para la cinética de las reacciones catalíticas. Investigó las propiedades de relajación de algunos sistemas químicos y desarrolló la teoría de las singularidades en los procesos transitorios de los sistemas dinámicos (su tesis doctoral se publicó íntegramente en inglés). Desarrolló un método de suma de caminos para resolver ecuaciones cinéticas químicas ("suma de caminos cinéticos, extensión de varias hojas de la ecuación maestra y evaluación del coeficiente de ergodicidad"). Desarrolló la teoría de la limitación dinámica y la asintotología de las redes de reacciones químicas, que, en particular, se aplicó al modelado de vías de señalización bioquímica y al modelado de mecanismos de microARN en la regulación de la traducción de proteínas.

En cinética física y química, A. N. Gorban desarrolló una serie de métodos para resolver las ecuaciones de la cinética física y química basados ​​en una búsqueda sistemática y constructiva de aproximaciones de variedades invariantes ("Método de variedad invariante para cinética química"). Esta teoría ha encontrado numerosas aplicaciones en la construcción de hidrodinámica físicamente autoconsistente, en el modelado de flujos fuera de equilibrio, en la teoría cinética de fonones, en la teoría de reducción de modelos en cinética química y en el modelado de polímeros líquidos. Desarrolló nuevos enfoques para el uso del método de ecuaciones de Boltzmann en celosía , basados ​​en sus propiedades termodinámicas ("Limitadores de entropía de no equilibrio en métodos de Boltzmann en celosía"). Desarrolló un modelo matemático de turbinas de flujo abierto y estimó su eficiencia alcanzable . Investigó cuestiones generales de interpretación geométrica de la termodinámica y propiedades generales de entropías no clásicas ("Entropía: el enfoque de ordenación de Markov").

Para estudiar la efectividad de la selección natural en la evolución, desarrolló la teoría de una clase especial de sistemas dinámicos con herencia. Posteriormente, descubrió y explicó teóricamente el fenómeno universal de la adaptación del sistema bajo estrés , que conduce a la aparición de correlaciones y al aumento de la dispersión en el espacio multidimensional de los parámetros del sistema. El método de adaptometría de correlación desarrollado por A. N. Gorban se utiliza como método de diagnóstico y pronóstico en los problemas de economía e investigación en fisiología humana. (“Modelos dinámicos y termodinámicos de adaptación”).

En la teoría de las redes neuronales artificiales, desarrolló métodos paralelizables altamente eficientes para entrenar redes neuronales basados ​​en el uso sistemático de la dualidad de su funcionamiento. Desarrolló métodos para extraer conocimiento de los datos utilizando redes neuronales dispersas. Probó un teorema sobre las propiedades de aproximación universal de las redes neuronales ("Aproximación de funciones continuas de varias variables por una función continua no lineal arbitraria de una variable, funciones lineales y sus superposiciones"). Estos enfoques han encontrado numerosas aplicaciones en los sistemas expertos existentes (por ejemplo, sistemas de seguridad).

En estadística aplicada, desarrolló un método para la construcción de variedades principales ( método de los mapas elásticos , una versión no lineal del método de los componentes principales ), y sus generalizaciones (gráficos principales, árboles principales), basado en una analogía mecánica con un elástico membrana. El método ha recibido numerosas aplicaciones para la visualización y el análisis de datos en economía, sociología y bioinformática ("Principal Manifolds for Data Visualization and Dimension Reduction"). UN. Gorban, en colaboración con E.M. Mirkes y otros coautores, utilizó métodos de aprendizaje automático para determinar las características psicológicas que determinan la predisposición al uso de ciertas categorías de drogas ("Rasgos de personalidad y consumo de drogas. Una historia contada por datos").

En bioinformática, fue uno de los primeros en aplicar el método de diccionarios de frecuencia y el principio de máxima entropía para resolver los problemas de análisis de secuencias genéticas y de aminoácidos. Estudió las propiedades generales de los genomas compactos, demostró la existencia de una estructura de siete grupos del genoma y la aplicó para resolver el problema de la identificación de novo de genes en el genoma ("El misterio de las dos líneas rectas en las estadísticas del genoma bacteriano" ).

Actividad pedagógica y científico-organizativa

Alexander Nikolayevich Gorban siempre ha trabajado mucho con sus alumnos. Leí mi primer curso especial a los 13 años [11] . En 1971, organizó una escuela de física y matemáticas para niños talentosos en el Instituto Pedagógico de Omsk . En Krasnoyarsk en 1979 se unió al trabajo de la Escuela de Verano de Krasnoyarsk , donde enseñó durante 12 temporadas. Muchos de los estudiantes y estudiantes graduados de A. N. Gorban abandonaron el KLSh.

En 1985, asumió por su cuenta la organización de los Juegos de Actividades Organizacionales.En 1986, conoció a Georgy Petrovich Shchedrovitsky y en Krasnoyarsk participó bajo su liderazgo en el Juego de Desarrollo. En 1985-1995. celebró tres docenas de sus juegos en toda Rusia con la participación de líderes, empresarios, científicos y trabajadores culturales [12] . A. N. Gorban realizó juegos como "Zona económica libre de la región de Leningrado" (Leningrado, 1990), "Situaciones críticas en la transición a una economía de mercado" (Krasnoyarsk, 1990), "Problemas de la cultura rusa" (Krasnoyarsk, 1991).

En el INM SB RAS , fue responsable del trabajo con jóvenes científicos, organizó la interacción con universidades de la región.

A. N. Gorban participó en la creación de la Fundación Regional de Ciencias de Krasnoyarsk y durante 4 años fue el Vicepresidente del Consejo de Expertos de la Fundación. Junto con la asociación internacional AMSE, creó la revista científica "Scientific Siberian" (18 volúmenes publicados en Francia). Creó el primer departamento de neurocomputadoras en Rusia en KSTU y lo dirigió. Dirige el seminario anual de toda Rusia " Neuroinformática y sus aplicaciones" (es el presidente de su comité organizador). Gestionó subvenciones de la Fundación Rusa para la Investigación Básica , el Programa Federal Target "Integración", la Fundación Regional de Ciencias de Krasnoyarsk, el subprograma "Perspectiva de Tecnologías de la Información" del Ministerio de Ciencia , la Sociedad Matemática de Londres. Fue miembro del Consejo Científico del Ministerio de Ciencia sobre tecnologías de la información avanzadas y jefe del grupo de trabajo sobre neuroinformática y neurocomputadoras. Recibió una beca científica estatal para científicos destacados, una subvención de la Fundación Rusa para la Investigación Básica para apoyar las escuelas científicas.

Bajo la dirección de AN Gorban, defendieron 6 Doctores en Ciencias y más de 20 Candidatos en Ciencias, así como 5 PhD.

Bibliografía

Libros

• Gorban' A. N. Equilibrium Bypass (ecuaciones de cinética química y su análisis termodinámico) . - Novosibirsk: Nauka, 1984. - 226 p.
• Gorban A. N., El demonio de Khlebopros R. G. Darwin. La idea de optimización y selección natural M.: Nauka, 1988. - 208 p.
• Gorban A. N., Rossiev D. A. Redes neuronales en una computadora personal . - Novosibirsk: Nauka, 1996. - 276 p.
• Gorban A.N. Entrenamiento de redes neuronales. M .: URSS-EE. UU. JV "ParaGraph", 1990. - 160 p. — DOI: 10.13140/RG.2.1.1784.4724
• AN Gorban, BM Kaganovich, SP Filippov, AV Keiko, VA Shamansky, IA Shirkalin , Thermodynamic Equilibria and Extrema: Analysis of Attainability Regions and Partial Equilibria , Springer, Berlín-Heidelberg-Nueva York, 2006.
• Yablonskii GS, Bykov VI, Gorban AN, Elokhin VI , Modelos cinéticos de reacciones catalíticas (Comprehensive Chemical Kinetics, V.32, ed. por RG Compton), Elsevier, Amsterdam, 1991, 396p.
• Gorban AN, variedades invariantes de Karlin IV para cinética física y química . - Springer, Berlín-Heidelberg-Nueva York, 2004. - 516 p.
• Gorban AN, Kegl B., Wunch D., Zinovyev A. (eds.) Colectores principales para la visualización de datos y reducción de dimensiones , notas de conferencias sobre ciencia e ingeniería computacional. - Springer, 2008. - Vol. 58. - 340 págs.
• Fehrman E., Egan V., Gorban AN, Levesley J., Mirkers E., Muhammad AK Rasgos de personalidad y consumo de drogas. Una historia contada por datos. — Springer, Cham, 2019. — 174 págs. DOI: 10.1007/978-3-030-10442-9 arXiv:2001.06520 [stat.AP ]

Artículos

• Gorban' A. N., Melamed V. B. (1976) Algunas propiedades de los conjuntos analíticos de Fredholm en espacios de Banach . Revista matemática siberiana. tomo XVIII, núm. 3.
• Gorban AN (2005) Singularidades de los procesos de transición en sistemas dinámicos: teoría cualitativa de los retrasos críticos. Revista Electrónica de Ecuaciones Diferenciales, Monografía 05, 2004.
• Gorban AN, Radulescu O., Zinovyev AY , Asintotología de las redes de reacción química , Ciencias de la ingeniería química 65 (2010) 2310-2324.
• Gorban AN, Gorban PA, Judge G. , Entropy: The Markov ordering approach , Entropy 12(5) (2010), 1145-1193.
• Gorban AN, Smirnova EV, Tyukina TA , Correlaciones, riesgo y crisis: De la fisiología a las finanzas , Physica A 389 (16) (2010), 3193-3217.
• Gorban AN , Suma de trayectoria cinética, extensión de varias hojas de la ecuación maestra y evaluación del coeficiente de ergodicidad , Physica A 390 (2011) 1009-1025.
• Brownlee RA, Gorban AN, Levesley J. , Limitadores de entropía sin equilibrio en métodos de celosía de Boltzmann , Physica A 387 (2-3) (2008), 385-406.
• Gorban AN, Zinovyev AY , El misterio de dos líneas rectas en las estadísticas del genoma bacteriano , Boletín de Biología Matemática 69 (2007), 2429-2442.
• Gorban AN, Karlin IV , Método de variedad invariante para cinética química , Chem. Ing. Sci. 58, (2003), 4751-4768.
• Gorban AN, Gorlov AN, Silantyev VM , Límites de la eficiencia de la turbina para el flujo libre de fluidos , Journal of Energy Resources Technology 123 (2001), 311-317.
• Gorban AN , Aproximación de funciones continuas de varias variables por una función continua no lineal arbitraria de una variable, funciones lineales y sus superposiciones , Appl. Matemáticas. Lett., vol. 11(3) (1998), 45-49.
• Bugaenko N. N., Gorban A. N., Sadovsky M. G. Sobre la determinación de la cantidad de información en las secuencias de nucleótidos. // Mol. biología, 1996. - T. 30. - Ejemplar. 3.- S. 529-541.
• AN Gorban, IV Karlin , Geometría de la irreversibilidad: La película de los estados de no equilibrio. http://arxiv.org/abs/cond-mat/0308331
• ANGorban . Teorema de selección para sistemas con herencia . Matemáticas. Modelo. Nat. fenómeno vol. 2, núm. 4, 2007, págs. 1-45.
• Gorban AN, Tyukina TA, Pokidysheva LI, Smirnova EV , Modelos dinámicos y termodinámicos de adaptación . Revisiones de física de la vida vol. 37, 2021, págs. 17-64

Notas

1. ↑ Página de citas de Google de Alexander N. Gorban
2. ↑ memorándum de Yu. V. Andropov sobre el caso del discurso político de los estudiantes en Novosibirsk
3. ↑ La “suavidad” de las medidas tomadas se explica, en particular, por el hecho de que Alexander Gorban estaba formalmente fuera de los tribunales (menor): en el momento del “crimen” tenía 15 años.
4. ↑ A. Leifer. Desentrañar la mente de Dios. Parte 1 // "Día y noche", No. 5-6 (biografía artística de A. N. Gorban)
5. ↑ Tema del Diplomado "Conjuntos de Singularidades Removibles en Espacios de Banach y Mapeos Continuos"
6. ↑ Entonces, A. N. Gorban trabajó en la Universidad Estatal de Omsk durante varios meses, después de lo cual fue despedido debido a la reducción de personal. Trabajó en el Instituto de Catálisis durante tres meses.
7. ↑ Renombrado como Instituto de Modelado Computacional de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias desde 1997.
8. ↑ Tema: "Relajaciones lentas y bifurcaciones de conjuntos límite omega de sistemas dinámicos", Especialidad: Ecuaciones diferenciales y física matemática, la disertación fue defendida en la Universidad Estatal de Kuibyshev y el Instituto Pedagógico
9. ↑ Tema: "Principios extremos y estimaciones a priori en problemas de cinética biológica y formal", Especialidad: Biofísica, la disertación fue defendida en el Instituto de Biofísica de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias, Krasnoyarsk
10. ↑ Se transformó en el Laboratorio Científico y Educativo de Tecnología de Programación en el Instituto de Tecnologías Espaciales y de la Información de la Universidad Federal de Siberia en 2008.
11. ↑ 1 2 3 A. Leifer. Desentrañar la mente de Dios. Parte 2. Diario "Día y Noche", No. 7-8.
12. ↑ A. N. Gorban, G. R. Moskvin, K. G. Pomrenin. Materiales de juegos organizativos y de actividades. Número 3. Krasnoyarsk, Instituto de Biofísica SB RAS, 1992.

Enlaces

• Sitio personal de A. N. Gorban
• Adaptometría de correlación
• Termodinámica en redes de reacciones químicas
• Método de variedades principales no lineales
• La teoría de la selección natural.

Conferencias

• Gorban A. N. "Inteligencia artificial: ayer, hoy, pasado mañana"
• Gorban A. N. "El futuro de las matemáticas aplicadas"
• Gorban A. N. "Correlaciones, riesgos y crisis: de la fisiología a las finanzas"
• A. Gorban, De la cinética simple a la hidrodinámica: soluciones analíticas a problemas de reducción
• A. Gorban, descubrimiento de geometría y topología en matrices de datos: con una aplicación a la bioinformática
• A. N. Gorban, Dinámica de grandes sistemas con herencia
• A. Gorban, Regularización de los métodos de gas de Lattice Boltzmann mediante el control de la disipación

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