Ariana Rosenbluth: Μια πρωτοπόρος της επιστήμης των δεδομένων πέθανε στα 93 από Covid-19

Μετάφραση από την Katie Hafner στους New York Times

Η Dr. Rosenbluth, που έλαβε Ph.D. στη φυσική στα 21 της, συνέβαλε στη δημιουργία ενός αλγορίθμου που έγινε η βάση για την κατανόηση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων. Πέθανε από επιπλοκές του κορονοϊού.

Ο αλγόριθμος Metropolis, μια τεχνική για την δημιουργία τυχαίων δειγμάτων, δημιουργήθηκε ως ένας τρόπος να κατανοήσουμε ένα θεμελιώδες πρόβλημα: πως τα άτομα αναδιατάσσονται όταν τα στερεά υλικά λιώνουν.

Στο πέρασμα δεκαετιών, ο αλγόριθμος Metropolis και οι παραλλαγές που ακολούθησαν έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολύ μεγάλο αριθμό εφαρμογών και σήμερα αποτελούν θεμέλιο για την κατανόηση κρίσιμων προκλήσεων της εποχής μας, συμπεριλαμβανομένης της κατανόησης μεγάλου όγκου δεδομένων, της πρόβλεψης των αποτελεσμάτων των εκλογών και της κατανόησης της διάδοσης του Covid-19.

Μια φυσικός που έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη αυτού του αλγορίθμου και άρα διαμόρφωσε την επιστήμη της προσομοίωσης, η Arianna Wright Rosenbluth, πέθανε στις 28 Δεκεμβρίου σε έναν οίκο ευγηρίας στην Pasadena, της Καλιφόρνια, σε ηλικία 93 ετών. Η αιτία ήταν επιπλοκές του Covid-19, όπως είπε η κόρη της.

Παρά το αξιοσημείωτο ερευνητικό της έργο και παρά το ότι πήρε το διδακτορικό της από το Harvard στα 21, η Dr Rosenbluth εγκατέλειψε το πεδίο στα μέσα της 3ης δεκαετίας της ζωής της και σπάνια μιλούσε από τότε για το επιστημονικό της επίτευγμα.

Ο James Gubernatis, ένας φυσικός που πλέον έχει συνταξιοδοτηθεί από το Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos του Νέου Μεξικό, είπε ότι πήρε τηλέφωνο την Dr. Rosenbluth το 2003 και της ζήτησε τις αναμνήσεις της από την ανάπτυξη του αλγορίθμου Metropolis. «Πραγματικά δεν είχε επίγνωση του αντίκτυπου που είχε», είπε. «Ήταν σαν να έλεγε, ΄Ω! Εκείνο.’ Ήταν έκπληκτη που κάποιος το θυμόταν.»

Ο αλγόριθμος Metropolis, τον οποίο προγραμμάτισε η Dr. Rosenbluth, είναι η βάση αυτού που σήμερα λέγεται μέθοδος Μαρκοβιανής Αλυσίδας Monte Carlo (MCMC), μια μαθηματική τεχνική πιθανοτήτων και στατιστικής για την προσομοίωση σύνθετων προβλημάτων που δεν έχουν εύκολη λύση. Αυτές οι μέθοδοι έχουν χρησιμοποιηθεί από εκατομμύρια εφαρμογών, που απλώνονται από τη φυσική ως τη χημεία, τη βιολογία και τις κοινωνικές επιστήμες. Οι μέθοδοι MCMC εφαρμόζονται στις οικονομικές και πολιτικές προβλέψεις, καθώς και στη μοντελοποίηση της διάδοσης του Covid-19.

«Έχει κερδίσει μια θέση ανάμεσα στους πιο σημαντικούς αλγορίθμους όλων των εποχών», λέει ο Adam Iaizzi, ένας φυσικός που αφιέρωσε τη διδακτορική του διατριβή το 2018 στην Dr. Rosenbluth. «Σχεδόν 70 χρόνια αργότερα, διδάσκεται ακόμα σε κάθε εισαγωγικό μάθημα υπολογιστικής φυσικής».

Η Arianna Wright γεννήθηκε στις 15 Σεπτεμβρίου 1927, στο Χιούστον από τους Augustus και Leffie (Woods) Wright. Η μητέρα της ήταν εκπαιδευτικός και ο πατέρας της ήταν διευθυντής εταιρείας ανθέων.

Η Dr. Rosenbluth, ένα μοναχοπαίδι, ήταν ντροπαλή ως παιδί και μια βιβλιοφάγος που διατήρησε όλη της τη ζωή ενθουσιασμό για τη σειρά του μάγου του Οζ του L. Frank Baum, λέει η κόρη της. Φοίτησε στο Ίδρυμα Rice (σήμερα πανεπιστήμιο Rice) στο Χιούστον με υποτροφία και έλαβε bachelor στη φυσική το 1946, όταν ήταν 18.

Η Dr. Rosenbluth ήταν μια επιδέξια ξιφομάχος, που είχε κερδίσει όχι μόνο πρωταθλήματα γυναικών αλλά ακόμα και ανδρών. Όμως τα σχέδιά της να αγωνιστεί στους Ολυμπιακούς ματαιώθηκαν, πρώτα από την ακύρωση των Ολυμπιακών του 1944 κατά τη διάρκεια του δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου και έπειτα από την έλλειψη χρηματοδότησης για το ταξίδι στους Ολυμπιακούς του Λονδίνου το 1948, σύμφωνα με την κόρη της.

Έλαβε το μεταπτυχιακό της στη φυσική από το Κολλέγιο Radcliffe το 1947 και αμέσως ξεκίνησε τις διδακτορικές σπουδές της στο Harvard.

Εκείνη την εποχή, οι γυναίκες φυσικοί ήταν υπερβολικά λίγες και δεν ήταν πάντα ευπρόσδεκτες στον χώρο. Ο γιος της, Alan, επίσης φυσικός, λέει ότι όταν η μητέρα του ξεκίνησε να ψάχνει επιβλέποντα διατριβής, προσέγγισε αρχικά τον φυσικό Felix Bloch.

«Της το είπε ευθέως, χωρίς κακία, αλλά απλώς ως γεγονός, ότι δεν θα αναλάμβανε γυναίκα υποψήφια διδάκτορα».
Τελικά έκανε τη διδακτορική της έρευνα υπό την επίβλεψη του John Hasbrouck Van Vleck. Έλαβε το διδακτορικό της το 1949 και έγινε η πέμπτη γυναίκα που έλαβε Ph.D. στη φυσική από το Harvard από τότε που άρχισε να τα απονέμει το 1873.

Αφού ολοκλήρωσε την διατριβή της, ταξίδεψε στη δύση για μια μεταδιδακτορική υποτροφία στο Stanford University, που χρηματοδοτούνταν από την Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας. Εκεί συνάντησε τον Marshal Rosenbluth έναν άλλο φυσικό.

Παντρεύτηκαν το 1951 και μετακόμισαν στο Νέο Μεξικό για να δουλέψουν στο Los Alamos. Ένας συνεργάτης τους ήταν ο Edward Teller, γνωστός για την μανιώδη αφοσίωσή του στην βόμβα υδρογόνου, γνωστή και ως θερμοπυρηνική βόμβα.

Η Dr. Rosenbluth καλλιέργησε της υπολογιστικές της δεξιότητες όταν πραγματοποίησε αναλυτικούς υπολογισμούς για την πρώτη δοκιμή πλήρους κλίμακας της θερμοπυρηνικής βόμβας, το 1952, με το κωδικό όνομα Ivy Mike. Ξεχωριστά, εκείνη και ο άντρας της και ύστερα σε συνεργασία με τον Dr. Teller και τη σύζυγό του, μαθηματικό Augusta Teller και τον Ελληνοαμερικανό μαθηματικό φυσικό Nicholas Metropolis (Νικόλας Μητρόπουλος) εργάστηκαν για να χρησιμοποιήσουν τυχαία δειγματοληψία για την προσομοίωση ενός συγκεκριμένου φυσικού φαινομένου: την αναδιάταξη των ατόμων κατά την τήξη των στερεών.

Η μελέτη τους κατέληξε στον αλγόριθμο Metropolis. Η ομάδα δημοσίευσε την πανεπιστημιακή της εργασία, «Εξομοίωση Υπολογισμών Καταστάσεων [της Ύλης] από Γρήγορες Υπολογιστικές Μηχανές» (“Equation of State Calculations by Fast Computing Machines”), στο περιοδικό The Journal of Chemical Physics το 1953.

Ο Marshall Rosenbluth είπε σε μια συνέντευξη το 2003 ότι η ομάδα είχε ανακαλύψει μια εντελώς καινούρια προσέγγιση στον τρόπο που γίνεται η φυσική, σε μεγάλο μέρος χάρη στην παρουσία των υπολογιστών.

Η συνεισφορά της Arianna Rosenbluth ήταν σημαντική. «Έκανε ουσιαστικά όλη την προγραμματιστική εργασία, που εκείνη την εποχή ήταν μια νέα τέχνη για αυτές τις νέες μηχανές», είπε ο Marshall Rosenbluth το 2003. Τα εκλεπτυσμένα προγραμματιστικά εργαλεία ήταν ακόμα κάποια χρόνια μακριά, έτσι η Dr. Rosenbluth προγραμμάτισε σε γλώσσα μηχανής, τις ακολουθίες 1 και 0 που καταλαβαίνει ο υπολογιστής.

Το 1956, οι Rosenbluth μετακόμισαν στο San Diego, όπου ο Marshal Rosenbluth πήρε μια δουλειά στη Γενική Ατομική, ένα παράρτημα της Γενικής Δυναμικής που είχε ιδρυθεί για την διερεύνηση ειρηνικών χρήσεων της ατομικής ενέργειας. Ο γάμος τους κατέληξε σε διαζύγιο το 1978.

Εκτός από την κόρη της Jean και τον γιο της Alan, η Dr Rosenbluth έχει άλλες δύο κόρες, τη Robin και τη Mary, έξι εγγόνια και δύο δισέγγονα.

Μετά το Los Alamos, η Arianna Rosenbluth δεν δούλεψε επαγγελματικά ξανά. Αντιθέτως επικεντρώθηκε στην ανατροφή των παιδιών της.

«Ήταν κάποια στην αρχή μιας θαυμάσιας καριέρας, που ξεπέρασε πραγματικά σε βαρύτητα καθέναν εκείνη την εποχή», λέει ο Benjamin Pope, ένας υπολογιστικός αστροφυσικός και λέκτορας στο University of Queensland στο Μπρίσμπεϊν της Αυστραλίας.

«Έτσι, έκανε μια σημαντική συνεισφορά στη στατιστική φυσική και μετά δεν ξανακούστηκε το όνομά της» είπε ο Dr. Pope, που έφτιαξε στη Wikipedia μια σελίδα για την Dr. Rosenbluth. «Σήμερα όποια πέτρα κι αν σηκώσεις στο Palo Alto ή στο Berkeley θα βρεις κάποιον να τρέχει MCMC», πρόσθεσε, αναφερόμενος στις τεχνολογικά «πλούσιες» πόλεις της Καλιφόρνια.

Παρόλα αυτά, η Rosenbluth διατήρησε την αγάπη της για την επιστήμη.

«Όσο μεγάλωνα, τη θυμάμαι να εργάζεται συνέχεια σε εξισώσεις μόνο για πνευματική εξάσκηση», λέει η κόρη της Jean, πλημμελειοδίκης του ομοσπονδιακού δικαστηρίου στο Los Angeles. Ο Alan Rosenbluth είπε ότι η μητέρα του επεδίωξε ανεξάρτητη έρευνα στη θεωρία των Κόμβων, έναν κλάδο των μαθηματικών.

Ο Andrew Gelman, ένας στατιστικολόγος και πολιτικός επιστήμονας στο πανεπιστήμιο Columbia, επισημαίνει ότι πολλές εφαρμογές σήμερα χρησιμοποιούν ένα πρόγραμμα που λέγεται Stan, που βασίζεται σε παραλλαγές του αλγορίθμου Metropolis. Ο Dr. Gelman και οι συνεργάτες του, ονόμασαν το πρόγραμμα από τον Stanislaw Ulam, έναν συνδημιουργό των μεθόδων Monte Carlo.

«Ίσως έπρεπε να το είχαμε ονομάσει Arianna», είπε.