Эрик Л. Шварц (1947 – 31 декабря 2018) [1] был профессором когнитивных и нейронных систем, [2] профессором электротехники и вычислительной техники , [3] и профессором анатомии и нейробиологии [4] в Бостонском университете . Ранее он был доцентом психиатрии в Медицинском центре Нью-Йоркского университета и доцентом компьютерных наук в Институте математических наук Куранта в Нью-Йоркском университете.
Он ввел термин Computational Neuroscience посредством организации конференции с таким названием, которая состоялась в Кармеле, Калифорния, в 1985 году при спонсорской поддержке Systems Development Foundation. Поощряемая директором программы Чарльзом Смитом, эта конференция, чьи материалы были позже опубликованы MIT Press (1990), представила сводку прогресса в смежных областях, которые до того назывались нейронными сетями, нейронным моделированием, теорией мозга, теоретической нейронаукой и множеством других терминов. Организовав эти области по измерениям пространственного и временного измерения, конференция и ее последующая публикация в виде книги ввели использование термина «Computational Neuroscience». В последующие десятилетия десятки университетских факультетов и программ приняли это зонтичное название.
В конце 1980-х годов Шварц основал Computational Neurosciences Labs при поддержке Systems Development Foundation, а затем Vision Applications, Inc. в 1990 году при поддержке Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) с целью разработки приводов, датчиков и алгоритмов для миниатюрных космических систем зрения. Патенты, разработанные в Vision Applications, включали новый сферически приводимый двигатель [1] Архивировано 26.07.2010 в Wayback Machine , прототип логарифмического датчика CMOS VLSI [2] Архивировано 26.07.2010 в Wayback Machine и алгоритмы для синтеза космических изображений в реальном времени [3] Архивировано 25.07.2008 в Wayback Machine .
Эта работа завершилась созданием миниатюрного автономного транспортного средства, которое стало первым транспортным средством, передвигавшимся без помощи человека по улицам Бостона (1992) [4] Архивировано 2 июля 2007 г. на Wayback Machine .
Эрик Шварц родился в Нью-Йорке в 1947 году у Джека и Эдит Шварц. Он учился в Высшей школе наук Бронкса, Колумбийском колледже (специализация — химия и физика), где он был членом Лиги плюща 1965 года, ECAC и чемпионата NCAA по фехтованию Columbia Lions (сабля) [5] и Колумбийском университете (доктор философии, физика высоких энергий, спонсор — Дж. Стейнбергер [22]).
После получения степени по физике он присоединился к лаборатории Э. Роя Джона в качестве постдокторанта по нейрофизиологии и переехал с лабораторией Джона в Нью-Йоркский университет в качестве доцента-исследователя психиатрии в 1979 году и был повышен до доцента психиатрии и компьютерных наук в 1990 году, уехав в Бостонский университет в 1992 году, чтобы занять должности профессора когнитивных и нейронных систем, электротехники и компьютерной инженерии, а также анатомии и нейробиологии. Он жил в Бруклине, штат Массачусетс, с женой Хелен и дочерью Анной Молли.
Хотя с начала века было известно, что зрительное изображение, записанное сетчаткой, передается в зрительную кору в форме упорядоченного двумерного паттерна нейронной активности (визуотопия, топографическое картирование, ретинотопия), первое двумерное математическое описание этого картирования у приматов было предоставлено Шварцем в 1976 году [5] Архивировано 09.09.2006 в Wayback Machine и 1977 году [6] Архивировано 08.09.2006 в Wayback Machine , и совместно с соавторами Элом Вольфом и Дэйвом Кристманом он обеспечил первую прямую визуализацию кортикальной ретинотопии человека с помощью позитронной томографии [7] Архивировано 09.09.2006 в Wayback Machine .
Эти теоретические работы продемонстрировали, что комплексное логарифмическое отображение, логарифмически-полярное отображение или монопольное отображение является хорошим приближением к ретинотопии зрительной коры обезьяны и позднее было расширено для включения второй логарифмической сингулярности для представления периферического зрительного представления, дипольной модели [8] Архивировано 21 июля 2013 г. на Wayback Machine Это описание, которое является текущей фактической стандартной моделью для крупномасштабной функциональной архитектуры зрительной коры, было недавно расширено (2002–2006 гг.) аспирантами Мукундом Баласубраманьяном и Джонатаном Полимени для описания нескольких областей зрительной коры человека и обезьяны — клиновидного дипольного отображения [9] Архивировано 25 июля 2008 г. на Wayback Machine [10] Архивировано 25 июля 2008 г. на Wayback Machine . Эта модель была проверена для зрительной коры головного мозга человека [11] [ постоянная мертвая ссылка ] совместно с Джоном Полимени, Оливером Хайндсом, Мукундом Баласубраманьяном и коллегами Брюсом Фишлом и Ларри Уолдом с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии высокого разрешения, установив, что клиновидно-дипольная модель является одной из немногих математических моделей нейроантомической структуры с подробной экспериментальной проверкой.
Критически важным аспектом этой работы была разработка методов уплощения мозга. Первый полностью точный метод уплощения коры был разработан Шварцем в 1986 году, основанный на вычислении точных минимальных геодезических расстояний на многогранной сетке, представляющей поверхность коры [12] [ постоянная мертвая ссылка ] [13] Архивировано 08.09.2006 в Wayback Machine , вместе с метрическим многомерным масштабированием [14] Архивировано 05.09.2006 в Wayback Machine . Варианты этого алгоритма, особенно недавние улучшения, внесенные в диссертационную работу Мукунда Баласубраманиана (см. [15] Архивировано 28.07.2010 в Wayback Machine ) лежат в основе большинства современных количественно точных подходов к уплощению коры.
В 1977 году Шварц указал, что модель гиперколонок Хьюбела и Вайзеля подразумевает существование периодического вихреобразного узора сингулярностей ориентации по поверхности зрительной коры. В частности, угловая часть комплексной логарифмической функции, рассматриваемая как пространственная карта, дала возможное объяснение структуры гиперколонок, которая на современном языке называется структурой «вертушки» зрительной коры [16] Архивировано 09.09.2006 в Wayback Machine . В 1990 году совместно с Аланом Роджером Шварц показал, что такие «вихревые» или «вертушки» структуры, вместе с ассоциированным узором колонок доминирования глаз в коре, могут быть вызваны пространственной фильтрацией случайного векторного или скалярного пространственного шума соответственно. До этой работы большая часть моделирования кортикальных колонок проводилась в терминах несколько непрозрачных и неуклюжих моделей «нейронной сети» — шум с полосовой фильтрацией быстро стал стандартной техникой моделирования для кортикальной столбчатой структуры. В 1992 году Рожер и Шварц продемонстрировали, что формирование кортикальных ориентационных вихрей является топологическим следствием определения ориентации — любая локальная корреляция, включая фильтрацию нижних частот, вызовет кажущееся образование «вихря» [17] Архивировано 20 января 2008 г. в Wayback Machine . Это наблюдение было позже использовано с помощью моделирования методом Монте-Карло рассеяния фотонов в мозговой ткани, чтобы продемонстрировать, что большая часть современной оптической записи «pin-wheel» структуры значительно загрязнена артефактами из-за топологического производства и уничтожения ложных кортикальных pin-wheels из-за низкочастотной природы текущей оптической записи, которая имеет внутреннее физическое сглаживание в диапазоне 300 микрометров [18] Архивировано 25 июля 2008 г. в Wayback Machine .
В дополнение к этой работе в области визуализации мозга и функциональной нейроанатомии Шварц разработал ряд алгоритмов и роботизированных устройств, связанных с областью пространственно-вариантного компьютерного зрения. Основной мотивацией для этой работы являются наблюдения за подробной пространственной структурой в биологических зрительных системах, связанных с сильно пространственно-вариантной (т. е. фовеолярной) архитектурой. Алгоритмы для пространственно-вариантного компьютерного зрения и нелинейной диффузии были разработаны совместно со студентами Джорджио Бонмассаром [20], Брюсом Фишлем [19] и Лео Грейди [21]. Неопубликованная работа Джорджа Кирштейна была завершена во время их докторской программы до завершения после получения степени магистра [см. Внешние ссылки для биографии].