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Ben Raphael: Insekten Beibringen, Virtuell Zu Gehen
Ben Raphael: Insekten Beibringen, Virtuell Zu Gehen

Video: Ben Raphael: Insekten Beibringen, Virtuell Zu Gehen

Video: Dr. Hans Romang – Statement zur Biodiversität und zum Wert von Insekten 2022, Dezember
Anonim

Ein Westinghouse-Finalist aus dem Jahr 1992 wechselt von sechsbeinigen Laufsimulationen zu Krebsgenetik und -evolution.

In Kürze

Sein letztes Jahr: 1992.

Sein Finalistenprojekt: Einem Computer beibringen, zu simulieren, wie Insekten das Laufen lernen könnten.

Was führte zu dem Projekt: Ben Raphael war als Kind "sehr an künstlicher Intelligenz" und Robotern im Allgemeinen interessiert. Aber anstatt wie viele Kinder von Isaac Asimov-Romanen besessen zu sein, "war ich mehr ein Science-Nerd als ein Science-Fiction-Nerd", sagt er. Er las so viel er konnte über neuronale Netze - im Grunde genommen komplexe Computerprogramme, die simulieren, wie das Gehirn und das Nervensystem Probleme lösen. Er lernte, den Computer zu programmieren, den seine Eltern Anfang der 1980er Jahre für ihr Haus in Fairfax, Virginia, gekauft hatten, und entschied sich als Schüler der Paul VI Catholic High School für ein wissenschaftliches Projekt, das zeigte, was diese Maschinen leisten können.

Sein letztes Jahr: 1992.

Sein Finalistenprojekt: Einem Computer beibringen, zu simulieren, wie Insekten das Laufen lernen könnten.

Was führte zu dem Projekt: Ben Raphael war als Kind "sehr an künstlicher Intelligenz" und Robotern im Allgemeinen interessiert. Aber anstatt wie viele Kinder von Isaac Asimov-Romanen besessen zu sein, "war ich mehr ein Science-Nerd als ein Science-Fiction-Nerd", sagt er. Er las so viel er konnte über neuronale Netze - im Grunde genommen komplexe Computerprogramme, die simulieren, wie das Gehirn und das Nervensystem Probleme lösen. Er lernte, den Computer zu programmieren, den seine Eltern Anfang der 1980er Jahre für ihr Haus in Fairfax, Virginia, gekauft hatten, und entschied sich als Schüler der Paul VI Catholic High School für ein wissenschaftliches Projekt, das zeigte, was diese Maschinen leisten können.

Sein Plan? Aufbau eines neuronalen Computernetzwerks, das simuliert, wie eine Insektenpopulation die Gehfähigkeit entwickeln würde. "Meine Idee - naiv als Schüler - war, wenn wir Robotern das Laufen beibringen wollen, wie passiert das wirklich in der Natur?" er sagt. Er studierte die Literatur, um zu erfahren, wie zwei- und vierbeinige Tiere stolzieren und galoppieren, und betrachtete dann sechsbeinige Kreaturen.

Als er Gleichungen einfügte, die beschreiben, wie Tiere in seinen Computer gelangen, und den Insekten mit der Fähigkeit, am weitesten zu gehen, die Fähigkeit gab, zu überleben, um sich zu reproduzieren, wurden die Beine der Insekten über Generationen hinweg kontrollierter und synchronisierter. Mit der Software konnten Benutzer den Vorgang auf dem Bildschirm verfolgen. Angesichts des Standes der Grafik vor mehr als 15 Jahren: "Ich bin sicher, es würde jetzt cooler aussehen", sagt er, aber das Programm war gut genug, um ihm einen Finalistenplatz bei der Westinghouse Science Talent Search von 1992 zu sichern.

Die Auswirkungen auf seine Karriere: Viele Finalisten von Westinghouse und Intel arbeiten am Ende ganz anders als ihre Projekte. Nicht Raphael, der als Karriere Computermodelle biologischer Prozesse aufgebaut hat.

Er fing jedoch nicht sofort damit an. Raphael ging 1992 an das Massachusetts Institute of Technology und plante, Informatik zu studieren. Er nahm auch an vielen Biologiekursen teil, entdeckte aber dabei, dass er Mathe wirklich genoss. Er studierte das Fach und ging dann an die University of California in San Diego, um dort Mathematik zu studieren. Er schrieb seine Diplomarbeit über ein Problem in der Operatortheorie, dem Gebiet der Mathematik, das in der Quantenmechanik verwendet wird.

Als er sich 2002 dem Abschluss näherte, sah er plötzlich ein Problem mit der theoretischen Mathematik. Irgendwann lösen Sie Probleme, bei denen "ein halbes Dutzend Menschen auf der Welt wirklich verstehen, was sie sind, oder sie schätzen - wenn Sie Glück haben", sagt er. Er beschloss, etwas zu tun, das mehr Menschen verstehen konnten. Die Frage war, was?.

Glücklicherweise hat U.C. San Diego hatte ein Programm in Bioinformatik gestartet, das Computer und Informationstechnologie verwendet, um biologische Probleme zu lösen. Raphael nahm an einem der ersten angebotenen Graduiertenkurse teil und "war sehr aufgeregt darüber". Er absolvierte einen Postdoc im Programm bei Pavel Pevzner, dem Direktor des San Diego Center for Algorithmic and Systems Biology.

"Er war ziemlich ungewöhnlich", sagt Pevzner über Raphael. "Er kam ohne Kenntnisse der Bioinformatik zu mir. Aber er war sehr schlau, und das macht einen großen Unterschied." Während seiner Zeit in San Diego unternahm Raphael einige der ersten großen Untersuchungen, um herauszufinden, welche Veränderungen im menschlichen Genom zu Krebs führen, sagt Pevzner. Die Frage ist nicht leicht zu beantworten, aber Raphaels mathematischer Hintergrund machte ihn gut geeignet, um Fortschritte zu erzielen. Seitdem hat er Studien in Genomforschung, Bioinformatik und anderswo veröffentlicht. Seitdem, scherzt Pevzner, habe er "gern Mathematiker eingestellt", sie zu Bioinformatikern gemacht und "zwei Jahre später zu Stars gemacht".

Was er jetzt macht: Raphael nahm 2006 eine Fakultätsstelle im Fachbereich Informatik der Brown University an. Er analysiert weiterhin Genomsequenzen und untersucht, wie sich Genome während der Evolution verändern. Ein Großteil seiner bekanntesten Arbeiten befasst sich mit der Genetik von Krebs, aber er untersucht auch die genetischen Veränderungen, die an der Evolution beteiligt sind. Können wir zum Beispiel genau bestimmen, wo und wann Menschen und Schimpansen auseinander gingen? Mit zunehmendem Wissen über die Genetik tauchen immer wieder neue Fragen auf. "Natürlich habe ich während meiner Karriere keine Angst, dass es an interessanten Problemen mangeln wird", sagt Raphael.

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