Rahul Sarpeshkar - Rahul Sarpeshkar

Rahul Sarpeshkar je profesorem Thomas E. Kurtz a profesorem inženýrství, profesorem fyziky, profesorem mikrobiologie a imunologie a profesorem molekulární a systémové biologie v Dartmouthu.^[1] Sarpeshkar, jehož interdisciplinární práce je v oblasti bioinženýrství, elektrotechniky, kvantové fyziky a biofyziky, je inauguračním předsedou klastru výpočetní vědy Williama H. ​​Neukoma, který se zaměřuje na analogové, kvantové a biologické výpočty. Klastry navržené fakultami z celé instituce k řešení hlavních globálních výzev jsou součástí vize prezidenta Philipa Hanlona posílit akademickou dokonalost v Dartmouthu. Před Dartmouthem byl Sarpeshkar profesorem na Massachusetts Institute of Technology a vedl skupinu Analog Circuits and Biological Systems Group.^[2] Nyní je také hostujícím vědeckým pracovníkem výzkumné laboratoře elektroniky MIT.^[3]

Výzkumná pole

Jeho výzkum přispěl k oblastem:

• Analogové obvody a analogové výpočty
• Molekulární, systémy a syntetická biologie
• Systémy s extrémně nízkou spotřebou energie a ultra energetickou účinností
• Návrh na sklizeň energie
• Lékařské implantáty poháněné glukózou
• Bioelektronika
• Bio-inspirované a biomimetické systémy
• Cytomorfní (buňkou inspirované) systémy
• Analogové superpočítačové systémy
• Kvantové a kvantově inspirované analogové počítače
• Lékařské přístroje
• Kochleární implantáty
• Rozhraní mozek-stroj
• Teorie řízení

Souhrn výzkumu

Sarpeshkarova nedávná přednáška TEDx „Analogové superpočítače: od kvantového atomu po živé tělo“ shrnuje některé z jeho jedinečných a interdisciplinárních výzkumů [1]. Jeho výzkum využívá analogové obvody a analogové výpočty k navrhování inovací v oblasti bioinženýrství a syntetické biologie, biologických superpočítačů, ultra energeticky účinných výpočtů a kvantových výpočtů. Například mapováním analogových elektronických obvodů log-doména na analogové log-doménové obvody DNA-protein v živých buňkách [2], Práce profesora Sarpeshkara v edici NATURE z května 2013 (doi: 10.1038 / nature12148) byla průkopníkem v oblasti analogové syntetické biologie [3]. V poslední době ukázaly tři udělené patenty a jeden z jeho patentů, jak důsledně emulovat kvantovou fyziku klasickými analogovými obvody. Použil jej k vytvoření nových kvantově inspirovaných architektur, které provádějí analýzu spektra, jako je biologické vnitřní ucho nebo hlemýžď, tj. „Kvantová kochlea“. Kniha profesora Sarpeshkara [4] představil novou formu elektroniky nazvanou Cytomorfní elektronikaelektronika inspirovaná buněčnou biologií [5]. Je založen na ohromující podobnosti mezi Boltzmannovými exponenciálními rovnicemi hlučného molekulárního toku v chemických reakcích a Boltzmannovými exponenciálními rovnicemi hlučného toku elektronů v tranzistorech. Obvody v biologii a chemii lze tedy mapovat na obvody v elektronice a naopak. Proto toto „cytomorfní mapování“ umožňuje mapovat analogové elektronické motivy na analogové motivy molekulárních obvodů v živých buňkách jako v práci v PŘÍRODĚ a také simulovat rozsáhlé zpětnovazební sítě v buňkách s analogovými elektronickými superpočítači. Jeho práce tedy vedla k novému a zásadnímu přístupu analogových obvodů k oblastem syntetické biologie a systémové biologie, které jsou v budoucnosti biotechnologie a medicíny velmi důležité [6] a [7]. Například jeho syntéza biopaliv, chemikálií, energie, molekulárních a buněčných senzorů, návrh síťových léků, léčba rakoviny, cukrovky, autoimunitních, infekčních a nervových onemocnění může být ovlivněna jeho základní prací na analogové syntéze a systémech biologie.

Sarpeshkarova práce na lékařských implantátech poháněných glukózou byla uvedena v časopisech Economist, WIRED a Science News a byla společností Scientific American vyzdvižena mezi nejlepší vědecké objevy roku 2012 [8]. Práce profesora Sarpeshkara na hybridním analogově-digitálním obvodu, který napodobuje sítě zpětné vazby v mozku, se objevila na obálce časopisu Nature a získala širokou pozornost médií [9]. Jeho práce na procesoru analogového kochleárního implantátu pro neslyšící s ultra nízkou spotřebou měla široký dopad a byla uvedena v článcích New York Times [10], Technology Review a IEEE Spectrum as pracuje na rozhraních mozku a strojů s velmi nízkou spotřebou energie pro nevidomé a paralyzované a pro srdeční a neinvazivní monitorování. Jeho skupina je držitelem několika prvních a nejlepších světových rekordů v oblasti lékařských přístrojů, lékařské elektroniky, ultra nízkého výkonu, analogového a biologicky inspirovaného designu [11].

Je autorem více než 139 technických publikací a je vynálezcem více než čtyřiceti dvou udělených patentů. Je vynálezcem RF Cochlea, rychlý vysokofrekvenční spektrální analyzátor inspirovaný lidským uchem [12]. Jeho kniha Ultraelektrická bioelektronika: Základy, biomedicínské aplikace a systémy inspirované biologií vydává společnost Cambridge University Press a poskytuje široké a hluboké zpracování oblastí analogového, ultra nízkého výkonu, biomedicínského, biologického, energetického a biologicky inspirovaného designu. Je založen na kurzu, který Sarpeshkar mnoho let učil na MIT a který zdůrazňuje, jak univerzální jazyk analogových obvodů poskytuje obrazovou a intuitivní metodu pro analýzu diferenciálních rovnic ve fyzice, chemii, biologii, strojírenství a medicíně. Získal cenu Junior Bose a cenu Ruth a Joel Spira za vynikající výuku na MIT.

Profesor Sarpeshkar získal několik ocenění, včetně NSF Career Award, ONR Young Investigator Award, Packard Fellows Award a Indus Technovator Award. Je členem IEEE a členem Národní akademie vynálezců. Je spolupracovníkem editora IEEE Transaction on Biomedical Circuits and Systems a je členem programových výborů několika technických konferencí. Jeho nedávná přednáška TEDx „Analogové superpočítače: Od kvantového atomu k živému tělu“ shrnuje některé z jeho jedinečných a interdisciplinárních výzkumů [13]. Jeho pozvaná přednáška Google Tech na konferenci Frontiers of Engineering Conference 2011, pořádané National Academy of Engineering (NAE), shrnuje jeho dřívější práci na programovatelném analogovém kochleárním implantátovém procesoru s ultra nízkou spotřebou a dalších implantovatelných zařízeních s velmi nízkou spotřebou. [14].

Vzdělávání

Sarpeshkar obdržel B.S. stupně v oboru elektrotechniky a fyziky z Massachusetts Institute of Technology a Ph.D. stupně ve výpočetních a neurálních systémech z Kalifornský technologický institut. Jeho poradcem na Caltech byl Řezbář A. Mead. Byl členem technického personálu v Bell Labs na katedře biologických výpočtů v rámci její divize fyziky.

Reference

externí odkazy

• Analogové superpočítače: Od kvantového atomu k videu TEDx živého těla
• Síla článku
• Předseda Thomas E. Kurtz
• Skupina analogových obvodů a biologických systémů
• Analogická syntetická biologie
• Lékařským implantátům napájeným glukózou se věnuje velká pozornost médií
• Kniha profesora Sarpeshkara
• Tranzistory Mimick Cells Zpravodajský článek MIT.
• Cytomorfní elektronika Zpravodajský článek MIT.
• RF Cochlea Zprávy MIT na RF Cochlea, které vedly k několika dalším zpravodajským článkům.