Shelia Guberman (nacida el 25 de febrero de 1930, Ucrania , URSS) es una científica en informática , física nuclear , geología , geofísica , medicina , inteligencia artificial y percepción . Propuso la teoría de las ondas D de la sismicidad de la Tierra , [1] algoritmos de percepción Gestalt (1980) y segmentación de imágenes , y programas para la tecnología de exploración de campos de petróleo y gas (1985).
Es hijo de Aizik Guberman (escritor, poeta) y su esposa Etya (maestra). De 1947 a 1952, Guberman estudió en el Instituto de Comunicaciones Eléctricas de Odessa, URSS, y se graduó en ingeniería de radio. De 1952 a 1958 trabajó como geofísico de campo en la industria petrolera soviética. De 1958 a 1961 realizó estudios de posgrado en el Instituto de Petróleo y Gas de Moscú. En 1962 recibió un doctorado. en física nuclear , seguido de un doctorado. en matemáticas aplicadas en 1971. En 1971 fue nombrado profesor titular de informática . Después de ser autor del primer programa de reconocimiento de patrones aplicado en 1962, Guberman se especializó en inteligencia artificial implementando principios de percepción Gestalt en programas informáticos para el análisis de datos geológicos. En 1966 fue invitado por el destacado matemático del siglo XX, el Prof. I. Gelfand, a dirigir el equipo de Inteligencia Artificial en el Instituto Keldysh de Matemática Aplicada de la Academia de Ciencias de Rusia. Aplicó la tecnología de reconocimiento de patrones a la predicción de terremotos , la exploración de petróleo y gas , el reconocimiento de escritura a mano , la compresión del habla y las imágenes médicas . De 1989 a 1992, Guberman ocupó la cátedra de la Universidad Abierta de Moscú (Departamento de Geografía). Desde 1992 vive en Estados Unidos. Guberman es el inventor de la tecnología de reconocimiento de escritura implementada en el producto comercial por la empresa "Paragraph International", fundada por S. Pachikov, y utilizada hoy por Microsoft en Windows CE. [2] Es autor de tecnologías centrales para cinco empresas estadounidenses y posee una patente sobre compresión de voz. [3]
El enfoque común para el reconocimiento de escritura a mano por computadora era el aprendizaje por computadora sobre un conjunto de ejemplos (caracteres o palabras) presentados como objetos visuales. Guberman propuso que es más adecuado para la psicofisiología de la percepción humana presentar el guión como un objeto cinemático, un gesto, es decir, una sinergia de movimientos del lápiz que produce el guión. [4]
La escritura consta de 7 primitivas. Las variaciones que sufren los caracteres durante la escritura están restringidas por la regla: cada elemento sólo puede transformarse en su vecino en la secuencia ordenada de primitivos. Durante la evolución de la escritura latina se adquirió resistencia a las variaciones naturales en la forma de los caracteres: cuando uno de los primitivos es sustituido por su vecino, la interpretación del carácter no cambia a otro.
Basándose en este enfoque, dos empresas estadounidenses, Paragraph y Parascript, desarrollaron los primeros productos comerciales para el reconocimiento gratuito de escritura a mano en línea y fuera de línea , que obtuvieron licencias de Apple, Microsoft, Boeing, Siemens y otros. [5] [6] "La mayoría del software de escritura natural disponible comercialmente se basa en la tecnología ParaGraph o Parascript". [7]
La hipótesis de que los humanos perciben la escritura y otros dibujos lineales (en general, las señales de comunicación) no en modo visual sino en modo motor [8] fue confirmada más tarde por el descubrimiento de las neuronas espejo . La diferencia es que en los fenómenos especulares clásicos la respuesta motora aparece en paralelo con el movimiento observado (“percepción de acción inmediata”), y durante el reconocimiento de la escritura el estímulo estático se transforma en un proceso temporal al trazar la trayectoria del bolígrafo en la superficie. papel. En ambos casos el observador intenta comprender la intención del corresponsal: “la comprensión de lo que la persona hace y por qué lo hace, se adquiere a través de un mecanismo que transforma directamente la información visual en un formato motor”. [9]
El habla se presenta tradicionalmente como una secuencia temporal de fonemas : vocales y consonantes . [10] Cada vocal está determinada principalmente por la relación entre los tamaños de volumen del frente y la parte posterior del tracto vocal. La relación se define por 1) la posición horizontal de la lengua (de atrás hacia adelante), 2) la posición de los labios (de atrás hacia adelante) y 3) el tamaño de la faringe que puede extender la cavidad del tracto vocal hacia atrás. La mayoría de las consonantes se pueden describir con 3 parámetros: 1) lugar de articulación (labios, dientes, etc.), 2) patrón temporal de interacción con el tracto vocal (explosivo o no) y 3) sonido sonoro o no sonoro. Debido a la inercia de los órganos articulatorios (lengua, labios, mandíbula), cualquier fonema interfiere con los vecinos y cambia su sonido (coarticulación). Como resultado, cada fonema suena diferente en un contexto diferente. Guberman presenta el modelo paralelo de producción del habla. [11] Afirma que las vocales y consonantes no se generan en secuencia sino en paralelo . Los dos canales gestionan dos movimientos musculares diferentes, que juntos definen la geometría del tracto vocal y, respectivamente, la señal de voz. La separación es posible porque la generación de vocales y de consonantes involucra músculos diferentes . Para las vocales [o], [u] los labios son controlados por los músculos Mentalis y Orbicularis Oris para protrusión y redondeo, y para [i], [e] por Buccinator y Risorius para retraer los labios. La lengua participa en la creación de las vocales inervando el longitudinal superior y el vertical para levantar y mover toda la lengua hacia adelante y hacia atrás, y el geniogloso para todas las consonantes articuladas en la parte frontal de la boca (cuando la mandíbula está fija). [12] Para la consonante labial [p], [b], [v], [f], los labios están controlados por los músculos Labii Inferioris y Orbicularis Oris para mover los labios y la mandíbula hacia arriba y hacia abajo, y el Zygomaticus Minor para mover los labios. labio inferior hacia atrás para [v], [f].
De la hipótesis de la codificación fonética paralela se sigue:
1. Debido a que las vocales se definen como una proporción particular de los volúmenes anterior y posterior del tracto vocal, las vocales están presentes en cualquier momento del habla (incluso durante el silencio – la vocal neutra [ə] cuando ningún músculo del tracto vocal está inervado).
2. Cualquier consonante en el habla aparece sobre el fondo de una vocal. La última consonante de la palabra se pronuncia sobre el fondo de la vocal neutra [ə]. En los grupos, las consonantes se producen en paralelo con [ə] excepto la última. En el pasado, en la escritura rusa, después de la consonante al final de la palabra, debía escribirse un carácter especial que denotaba la vocal neutra: Ъ (la regla fue abolida en 1918).
3. El código escrito correcto para las palabras refresco y palabra se muestra en (N), donde el número de vocales en la sílaba refleja la duración relativa de la vocal. Esta codificación se utiliza en hebreo: en la palabra יצֵירֵ (paz), dos puntos debajo de los caracteres indican la vocal [e]). En árabe, los dos canales tienen funciones diferentes: la corriente consonántica mantiene el significado (la raíz), y la corriente vocálica modifica el significado de la raíz o expresa una categoría gramatical: kitab significa “libro”; katib “escritor”; ia-ktub-u “él está escribiendo”; ma-ktab “escuela”.
En los años 70 y 80, Guberman desarrolló un software de inteligencia artificial y la tecnología adecuada para aplicaciones geológicas, y la utilizó para predecir lugares de depósitos gigantes de petróleo y gas. [13] [14] [15] [16]
En 1986, el equipo publicó un mapa de pronóstico para el descubrimiento de gigantescos yacimientos de petróleo y gas en los Andes de América del Sur [17] basado en la teoría del origen abiogénico del petróleo. El modelo propuesto por el profesor Yury Pikovsky ( Universidad Estatal de Moscú ) supone que el petróleo se mueve desde el manto hasta la superficie a través de canales permeables creados en la intersección de fallas profundas. [18] La tecnología utiliza 1) mapas de zonificación morfoestructural (método propuesto y desarrollado por el Prof. E.Rantsman), que describe los nodos morfoestructurales (intersecciones de fallas), y 2) un programa de reconocimiento de patrones que identifica nodos que contienen petróleo/gas gigantes. campos. Se preveía que once nodos, que en aquel momento no habían sido desarrollados, albergarían gigantescos yacimientos de petróleo o gas. Estos 11 sitios cubrían sólo el 8% del área total de todas las cuencas de los Andes. 30 años después (en 2018) se publicó el resultado de comparar el pronóstico y la realidad. [19] Desde la publicación del mapa de pronóstico en 1986, sólo se descubrieron seis yacimientos gigantes de petróleo y gas en la región de los Andes: Cano-Limon, Cusiana, Capiagua y Volcanera (cuenca de los Llanos, Colombia), Camisea (cuenca del Ukayali, Perú). , e Incahuasi (cuenca del Chaco, Bolivia). Todos los descubrimientos se realizaron en lugares que aparecen en el mapa de pronóstico de 1986 como áreas prometedoras.
El resultado es convincentemente positivo y constituye una fuerte contribución en apoyo de la teoría abiogénica del origen del petróleo.
A mediados del siglo XX, la atención de los sismólogos se centró en el fenómeno de las cadenas de terremotos que surgen constantemente a lo largo de grandes fallas. [20] [21] Posteriormente se interpretó como ondas de tensión tectónica. [22] En 1975 Guberman propuso la teoría de las ondas D que separa los procesos locales de acumulación de tensiones y el desencadenamiento de terremotos. [23] Los postulados básicos de esta teoría son: a) un fuerte terremoto cambia la distribución de masa en el núcleo de la Tierra y en consecuencia su velocidad de rotación ω; b) en los momentos en que ω alcanza un mínimo local se producen perturbaciones en ambos polos, que se propagan a lo largo de los meridianos a una velocidad constante de 0,15°/año (ondas D); c) Se produce un fuerte terremoto en el lugar donde se han acumulado las tensiones tectónicas, y en un momento en el que dos ondas D (de los polos N y S) se han encontrado en ese punto. (Higo ).
Esta hipótesis y sus consecuencias fueron respaldadas por datos sismológicos.
1. El postulado c) se presenta en la gráfica ( ) donde φ es la latitud de un terremoto fuerte y T es el momento de su ocurrencia. Cada línea presenta una onda D que recorre la Tierra con una velocidad constante de 0,15°/año provocando en el camino fuertes terremotos. Los puntos representan el fuerte terremoto en las Islas Aleutianas y Alaska (magnitud M ≥ 7,0). Se demostraron resultados similares para California, el sudeste de Europa, Asia Menor, el sur de Chile, la isla Sandwich del Sur, Nueva Zelanda, Francia e Italia [24] . La probabilidad de que esto pueda suceder por casualidad es < 0,025 en cada caso.
2. La fuente de la irregularidad en la rotación de la Tierra podría ser un fuerte terremoto, que desplazó enormes masas de rocas, y
para mantener constante el momento de rotación de la Tierra, es necesario cambiar la velocidad angular de rotación ω [25] [26] Debido a la baja velocidad de las ondas D (0,15°/año), transcurren más de 200 años desde su aparición para llegar a las zonas donde ocurren terremotos con magnitud M >8. Para probar el postulado b) se necesita un intervalo de tiempo muy largo de registros sismológicos. En China, la historia sísmica está documentada desde hace mucho tiempo (desde el año 180 d.C.). En la trama se presentan las relaciones espacio-temporales entre los 6 terremotos más fuertes documentados en China. El terremoto número 1 creó en los polos dos ondas D. El se desplaza desde el Polo Norte, y en 332 años desencadenó el terremoto #2; la segunda ola se mueve desde el Polo Sur, y en 858 años logró la ubicación del terremoto número 4, y así sucesivamente (ver gráfico). En total, la desviación promedio de la posición de la onda D en el momento del evento y la ubicación del terremoto desencadenado es de 0,4°, que es menor que el error en la determinación de la posición del epicentro de los terremotos históricos. 3. De la hipótesis de las ondas D se deduce que los epicentros de los terremotos más fuertes pueden ocurrir predominantemente en las latitudes D discretas (90/2n)·i (i = 0, 1, 2, …), con n ≤ 5. [27] Para probar esta afirmación, las áreas de alta sismicidad en la Tierra se dividieron en franjas paralelas a latitudes D de orden <= 4 cada 5,625° de ancho (ver el mapa).
En 43 regiones se produjeron terremotos con M ≥ 8,0, en cada región se eligió el terremoto más fuerte, y en 31 regiones el epicentro del terremoto más fuerte se encuentra cerca de la latitud D, es decir, en la franja alrededor de la latitud D 1° ancho. La franja tiene 1° de ancho y ocupa 0,36 parte del área de cada región, que tiene 5,625° de ancho. Si los epicentros están dispersos aleatoriamente en cada una de las 43 regiones, el número esperado de epicentros que ocurrirán cerca de la latitud D sería 43 x 0,36 = 15, y la probabilidad de que 31 epicentros estén ubicados dentro de la franja es menor. que 0,005.
Los terremotos son una parte esencial de los movimientos tectónicos en la Tierra. Se demostró que los terremotos fuertes ocurren en la intersección de fallas – nodos morfoestructurales. [17] Esto significa que no sólo los terremotos se encuentran cerca de las latitudes D, sino también los grandes nudos morfoestructurales. Combinando esto con la hipótesis del profesor Pikovsky de que los nudos morfoestructurales son tuberías que transportan el petróleo desde el manto a la corteza de la Tierra, se deduce que los grandes campos de petróleo y gas también se encuentran predominantemente en las latitudes D discretas. Se demostró en [28] y se utilizó el parámetro apropiado (distancia a la latitud D) en la búsqueda de yacimientos gigantes de petróleo y gas (ver arriba). El hecho de que los fuertes terremotos ocurran en latitudes D discretas influye en la configuración tectónica de la red de fallas tectónicas. [29] También se encontró que en los nudos morfoestructurales ocurren la mayoría de los accidentes en oleoductos, gasoductos, agua y vías de ferrocarril. [30]
Existen dos tipos de tratamiento para pacientes con accidentes cerebrovasculares hemorrágicos: pasivo (medicamentoso) y activo (quirúrgico).Prof. E. Kandel [31] (uno de los pioneros en el tratamiento quirúrgico de los accidentes cerebrovasculares hemorrágicos) pidió ayuda al destacado matemático Prof. I. Gelfand para comparar la eficacia de estos dos tratamientos. Guberman fue elegido como arquitecto principal del proyecto. En primer lugar, se decidió cambiar el objetivo: en lugar de elegir el mejor tratamiento en general, buscar el mejor tratamiento para un paciente en particular: conservador u operativo (“tratar al paciente, no a la enfermedad”). Para ello se decidió utilizar la tecnología de reconocimiento de patrones desarrollada en el pasado para la geología (ver arriba). Se deben desarrollar dos reglas de decisión: 1) para predecir el resultado (vida o muerte) del tratamiento conservador de un paciente en particular, 2) para predecir el resultado (vida o muerte) de la cirugía del mismo paciente. Las decisiones se basan en los síntomas neurológicos y generales recogidos en las primeras 12 horas después de la llegada del paciente al hospital. Las reglas de decisión obtenidas fueron probadas preliminarmente durante dos años: los datos recopilados se enviaron a la computadora y los dos pronósticos (resultados previstos de la operación y el tratamiento conservador) se colocaron en el expediente del paciente. Un mes después, las predicciones por computadora se compararon con los resultados. El resultado global: 90% de predicciones correctas. Luego siguió la implementación clínica: las decisiones informáticas fueron enviadas inmediatamente al cirujano de turno quien toma la decisión final. En cinco años, 90 pacientes recibieron pronósticos informáticos. [32] [33] En 16 casos, la computadora recomendó encarecidamente la operación. 11 de ellos fueron operados y sobrevivieron. Para 5 pacientes se descuidó la advertencia de la computadora (por diferentes razones) y los 5 murieron . En 5 casos se recomendó encarecidamente evitar la operación. 3 de ellos fueron tratados adecuadamente y sobrevivieron, 2 de ellos fueron operados en contra de las recomendaciones informáticas y murieron.
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