KJ Ray Liu ( китайский :劉國瑞; пиньинь : Liú Guó Ruì ; Pe̍h-ōe-jī : Lâu Kok-sūi ; родился 11 февраля 1961 года, Тайвань) — американский учёный, инженер, педагог и предприниматель. Он является основателем, бывшим генеральным директором, а теперь председателем и главным технологическим директором Origin Wireless, Inc., которая является пионером в области аналитики искусственного интеллекта для беспроводного зондирования и внутреннего слежения. [1]
Лю занимал пост президента и генерального директора Института инженеров электротехники и электроники (IEEE) в 2022 году (избранный президент 2021 года; бывший президент 2023 года) с девизом «Сделайте IEEE своим профессиональным домом» на время своего президентства в IEEE. [2]
Он был выдающимся профессором университета, выдающимся ученым-преподавателем и выдающимся профессором информационных технологий имени Кристины Ким в Университете Мэриленда, Колледж-Парк , откуда он вышел на пенсию в 2021 году после более чем трех десятилетий в академической среде. Его исследовательский вклад охватывает широкие аспекты информационных и коммуникационных технологий, с более чем 800 рецензируемыми статьями, 70 патентами и 10 книгами. [3]
Он также был основателем и президентом компании Odyssey Technology в 1997–1999 годах, которая разработала первую в мире цифровую систему видеонаблюдения через Интернет. [4]
Лю вырос в Тайчжуне, Тайвань, где он учился в католической средней школе Св. Виатора [5] и первой старшей средней школе Тайчжуна . Затем он поступил в Национальный университет Тайваня , который окончил в 1983 году со степенью бакалавра в области электротехники. [6] После двух лет обязательной военной службы Лю получил степень магистра в Мичиганском университете в Энн-Арборе в 1987 году [7] , а затем получил степень доктора философии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе в 1990 году [8].
Лю присоединился к Мэрилендскому университету в Колледж-Парке в 1990 году [4] , где он был заслуженным профессором университета [9] и заслуженным ученым-преподавателем [10] , а также выдающимся профессором информационных технологий имени Кристины Ким [11] на кафедре электротехники и вычислительной техники Инженерной школы имени А. Джеймса Кларка . [4] Он подготовил более 70 докторов наук и постдокторантов, [12] из которых 12 в настоящее время являются стипендиатами IEEE, включая Уэйда Траппа , Чжэнь Джейн Ван , Чжу Ханя , Хайтао Чжэна и Бэйбэя Ван . [4] [13] Согласно проекту генеалогии математики [14] , у него было более 200 потомков-докторантов. Он вышел на пенсию из Мэрилендского университета в конце 2021 года.
Лю основал Origin Wireless [1] в 2013 году. Его изобретения завоевали три престижные награды CES Innovation Awards, включая CES Best of Innovation в 2021 году, [15] [16] CEATEC Grand Prix 2017 года, [17] Red Dot Design Award 2021 года, [18] и множество других наград. Первый продукт Origin, продаваемый как Belkin Linksys Aware, был развернут в 2019 году в более чем 150 странах мира как первая в истории интегрированная технология связи Mesh Wi-Fi и обнаружения движения, ознаменовав рождение интегрированной связи и обнаружения для массовых потребительских приложений, и он завоевал множество престижных наград. [1] [19] Verizon Fios запустила Home Awareness, а Signify, ранее известная как Philips Lighting, сделала SpaceSense в 2022 году с использованием беспроводной технологии искусственного интеллекта Origin. [1]
Лю был президентом и генеральным директором IEEE 2022 года. [20] Он стремился «Сделать IEEE вашим профессиональным домом» — девиз, который определяет его президентство в IEEE. Он занимал должность вице-президента IEEE 2019 года по технической деятельности, [21] директора IX отдела Совета директоров IEEE в 2016–2017 годах, [22] и президента Общества обработки сигналов IEEE в 2012–2013 годах. [23] Он также был главным редактором журнала IEEE Signal Processing Magazine в 2003–2005 годах. [24] Лю был основателем Азиатско-Тихоокеанской ассоциации обработки сигналов и информации (APSIPA). [25] [4]
Будучи основателем и президентом Odyssey Technology в 1997–1999 годах, Лю и его команда разработали «Remoteeyes» [26] , первую в мире цифровую систему видеонаблюдения через Интернет, когда единственными доступными системами видеонаблюдения были аналоговые. [26] [4] Влияние этого явления непреходяще, поскольку в настоящее время повсеместно используются камеры для видеонаблюдения через Интернет, что в настоящее время является отраслью стоимостью 50 миллиардов долларов.
Лю является лауреатом двух премий IEEE в области технических наук: [27] премии IEEE Фурье 2021 года за обработку сигналов [28] с пометкой «За выдающееся лидерство и новаторский вклад в обработку сигналов для беспроводного зондирования и связи» и премии IEEE имени Леона К. Кирхмайера за преподавание в аспирантуре 2016 года [29] «за образцовое преподавание и разработку учебных программ, вдохновляющее наставничество для аспирантов и широкое образовательное влияние в области обработки сигналов и связи». [4]
Признанный Web of Science как высокоцитируемый исследователь (2001–2014, 2016–17), [30] Лю является членом Национальной инженерной академии за вклад в обработку сигналов для беспроводного зондирования и связи, а также членом IEEE [ 31] за вклад в алгоритмы, архитектуры и реализации для обработки сигналов. [32] Лю также является членом Американской ассоциации содействия развитию науки [ 33] и Национальной академии изобретателей [34] Он был удостоен звания «Выдающийся выпускник 2021 года Национального университета Тайваня». [ 35] Его исследование было представлено как одна из семи технологий, которые, по мнению IEEE, будут иметь мировые последствия для взаимодействия людей с машинами, миром и друг с другом, в честь 125-й годовщины IEEE. [36] [4]
Он также является обладателем многочисленных наград и премий, включая премию Норберта Винера от Общества обработки сигналов IEEE 2014 года [37] за «влиятельный технический вклад и глубокое лидерское влияние» (высшая награда, присуждаемая Обществом обработки сигналов IEEE); [38] премию Клода Шеннона-Гарри Найквиста за технические достижения от Общества обработки сигналов IEEE 2009 года «за новаторский и выдающийся вклад в развитие обработки сигналов в области мультимедийной криминалистики, безопасности и беспроводной связи»; [39] Большую премию APSIPA 2018 года; премию Национального научного фонда для молодых исследователей 1994 года; премию за выдающиеся заслуги от Общества обработки сигналов IEEE; премию за заслуги от Общества обработки сигналов IEEE; премию за заслуги от EURASIP [40] [4] и более десятка наград за лучшую статью/изобретение. В 2021 году он был включен в Зал почета Совета по технической деятельности IEEE «за начало движения за финансовую прозрачность, инициирование и реализацию IEEE DataPort и IEEE App». [41]
Он также получил различные награды за исследования и преподавание от Мэрилендского университета, включая премию Пула и Кента за выдающиеся достижения в преподавательской деятельности (2005 г.), премию за выдающиеся достижения в исследовательской деятельности (2008 г.) и премию за выдающиеся заслуги (2012 г.) — все от Школы инженерии им. А. Джеймса Кларка; премию «Изобретение года» (трижды) от Управления коммерциализации технологий университета, а также премию Джорджа Коркорана за выдающийся вклад в электротехническое образование от кафедры электротехники и вычислительной техники и премию за выдающиеся достижения в области системной инженерии в знак признания выдающегося вклада в междисциплинарные исследования от Института системных исследований. [4]
Научные вклады Лю охватывают широкие аспекты обработки сигналов и коммуникаций, включая беспроводную связь; кодирование; сетевое взаимодействие; теорию игр; обработку мультимедийных сигналов; информационную криминалистику; сетевую безопасность; а также алгоритмы и архитектуры обработки сигналов. В последнее десятилетие он сосредоточился на разработке аналитики ИИ для беспроводного зондирования и внутреннего слежения с использованием окружающих радиосигналов. [4]
Физика обращения времени (TR) известна уже давно, но в основном нашла развитие в исследовательских лабораториях и приложениях в оборонных военных приложениях. Лю был первым, кто привнес обращение времени в практику и использование нашей повседневной жизни, используя радиочастотные многолучевые распространения в помещениях или средах с большим количеством многолучевых излучений, и доказал, что это может работать эффективно. Используя принцип обращения времени, он разработал первую в мире систему позиционирования и отслеживания в помещениях с точностью до сантиметра в 2015 году, используя только один передатчик и терминальное устройство, оба с одной антенной, в полностью непрямой видимости. [42] [43] [44] [45] Это представляло собой первый непрямой вид, нетриангуляционный метод для точной оценки местоположения, решая давнюю загадку позиционирования/отслеживания в помещениях на протяжении многих десятилетий. [44]
Он также показал, что при наличии достаточно большого количества многолучевых сигналов (например, в помещениях) пятно фокусировки с обращением времени демонстрирует стационарное поведение в распределении энергии. В частности, в пределе больших многолучевых сигналов с временным разрешением пятно с обращением времени имеет пространственно независимую структуру, которая следует распределению мощности функции Бесселя. Это означает, что структура пятна с обращением времени по своей сути не зависит от местоположения и среды. Таким образом, можно определить расстояние, на которое переместился объект, а также его скорость. Это беспрецедентное открытие, поскольку теперь можно точно/надежно оценить/обнаружить скорость движущегося объекта в помещении без прямой видимости; чем больше многолучевых сигналов, тем лучше производительность, бросая вызов и противореча любым предыдущим научным убеждениям. [46] [47] [44] Это было новаторское открытие, которое сломало тупик почти двухвековых поисков новой физики, которая могла бы соперничать с эффектом Доплера . Он не только позволил точно отслеживать неограниченное количество объектов в помещении и без дорогостоящей инфраструктуры или априорных измерений, но и послужил теоретической основой для точного/надежного беспроводного зондирования путем простого использования окружающих радиоволн, включая Wi-Fi. [44] [45]
С этой целью Лю и его команда в Origin разработали платформу ИИ, включающую множество аналитических движков с бесконечным количеством приложений, таких как отслеживание в помещении; определение походки; обнаружение движения для обеспечения безопасности; мониторинг сна; мониторинг небольших движений внутри автомобиля; зондирование материалов; мониторинг частоты сердечных сокращений и дыхания; обнаружение вариабельности частоты сердечных сокращений; обнаружение падений; распознавание и подсчет людей в скрытых пространствах; визуализация миллиметровыми волнами; отслеживание и анализ рукописного ввода в реальном времени с помощью миллиметровых волн; отслеживание клавиатуры с помощью миллиметровых волн; и обнаружение звука. [44] [45]
Лю проложил путь к беспроводному зондированию, которое осмысливает окружающие радиоволны Wi-Fi как новое шестое чувство для расшифровки окружающего нас мира! Термин «беспроводной» больше не ограничивается коммуникациями. Сейчас и в будущем это сенсорное решение, которое навсегда изменит Wi-Fi, каким мы его знаем сегодня, а также будущие системы 5G/6G. Благодаря его предпринимательскому начинанию появляется новая отрасль. По сути, теперь можно осмысливать и монетизировать информацию о состоянии канала (своего рода преобразование Фурье импульсной характеристики канала), что ранее было немыслимой концепцией. Отныне беспроводное зондирование становится неотъемлемой частью технологической инфраструктуры, особенно для 5G/6G, когда пропускная способность достаточно велика, чтобы использовать больше многолучевых сигналов, и большинство устройств IoT подключены для обеспечения умного дома/офиса/города. [44] Он был первым, кто в 2019 году предложил председателю комитета по стандартам IEEE 802 создать международный стандарт беспроводного зондирования, который способствовал созданию 802.11bf WLAN Sensing как первого в мире стандарта беспроводного зондирования. [48]
Будучи пионером цифрового видеонаблюдения в 1997 году, его видение принесло цифровую революцию в индустрию видеонаблюдения, что привело к тому, где мы находимся сегодня. Его продукт, "Remoteeyes", был первой в мире системой цифрового видеонаблюдения для мониторинга и обеспечения безопасности дома/офиса через Интернет удаленно. Влияние является вечным с повсеместным использованием камер для наблюдения через Интернет в настоящее время с рынком в 50 миллиардов долларов. [44] [19] [49]
Лю также стал пионером в области кросс-уровневой разработки с использованием антенных решеток для беспроводной связи в 1997 году, впервые представив основополагающую концепцию дуальности между восходящей и нисходящей линиями связи для совместного формирования луча передачи и управления мощностью, что позволило увеличить количество пользователей в сотовой сети в 100 раз. [50] [51] Это вдохновило десятилетия исследований и разработки стандартов в области кросс-уровневой оптимизации беспроводных сетей MIMO, что существенно повлияло на большинство конструкций беспроводных систем связи. [44]
Когда узкополосные пространственно-временные коды волновали исследовательское сообщество, в исследовательском сообществе было много попыток поиска широкополосного полноразнесенного пространственно-частотного кода или даже полноразнесенного пространственно-временно-частотного кода. Эти попытки, начатые многими в 1998 году, однако не увенчались успехом, пока группа Рэя впервые не показала в 2003 году, что максимально достижимый порядок разнесения с произвольным профилем задержки мощности канала является произведением числа путей задержки, ранга временной корреляции канала и числа передающих и приемных антенн. С этим его группа разработала первый в мире полноразнесенный, полноскоростной пространственно-частотный код [52] [53] и единственный доступный систематический пространственно-временно-частотный код [54] , который достигает максимально достижимого разнесения в пространстве, времени и частоте для широкополосной беспроводной связи, используя все доступные пространственные, временные и частотные разнесения в широкополосных беспроводных системах. Эта работа представляет собой основополагающий первый шаг на пути к достижению полного разнесения в широкополосных системах OFDM с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), которые обычно используются в современных стандартах беспроводной связи, таких как 4G/WiFi и более поздние.
Кроме того, он был одним из первых, кто распознал и значительно повлиял на кооперативные коммуникации за пределами физического уровня. Он показал бесконечные возможности кооперации в серии основополагающих работ, чтобы установить кооперацию как парадигму коммуникации, которая может улучшить производительность связи, расширить зону покрытия передачи; улучшить энергоэффективность и продлить срок службы сети; и увеличить пропускную способность и область стабильности для схем множественного доступа. [55] [44]
Лю был одним из первых, кто применил теорию игр для разработки оптимальных решений и стратегий в когнитивном радио для динамического доступа к спектру, распределения, совместного использования, обнаружения, безопасности и защиты от помех. [56] [44] Его новаторские работы создали игровую теоретико-основу для когнитивных сетей, разработав новую структуру совместного обучения и принятия решений, такую как игры в китайский ресторан . [57] Она обеспечила настоящий когнитивный интеллект и адаптацию к взаимодействиям с пользователем, сделав мечту о когнитивных сетях возможной.
Рэй также был одним из первых пионеров в области мультимедийной криминалистики и безопасности. Его книга 2005 года «Мультимедийная криминалистика с отпечатками пальцев для отслеживания предателей» [58] , первая в своем роде, заложила основу этой новой области, в которую он внес новые концепции, такие как антисговорные коды, [59] поведенческая криминалистика [60] и антикриминалистика. [61] Он придумал название «информационная криминалистика», когда предложил журнал IEEE Transactions on Information Forensics and Security. [4] [44]
Лю был главным архитектором и автором предложений IEEE Transactions on Information Forensics and Security , IEEE Journal on Selected Topics of Signal Processing и IEEE Transactions on Multimedia . Он также инициировал создание IEEE Transactions on Computational Imaging и IEEE Transactions on Signal and Information Processing over Networks . Будучи вице-президентом по публикациям, он начал выпуск Inside Signal Processing eNewsletter для IEEE Signal Processing Society . [4]
Как лидер IEEE, Лю заслужил признание за начало движения за финансовую прозрачность, что привело к созданию финансовой системы следующего поколения в IEEE. Он предложил и создал IEEE DataPort для предоставления услуг репозитория данных для поддержки открытой науки и воспроизводимых исследований путем размещения данных, которые можно цитировать и которые полезны для нашего сообщества. Он также предложил и был одним из руководителей разработки приложения IEEE, которое служит «Вашим глобальным шлюзом в IEEE» для открытия IEEE и глобальной сети. [4] [41]
Лю опубликовал более 800 рецензируемых статей, 70 патентов и 10 книг, включая следующие: [62]