Кристин Шумейкер

Кристин А. Шумейкер
Занятие	Заслуженный профессор
Организация	Корнельский университет и Национальный университет Сингапура
Известный	Алгоритмы оптимизации и защита окружающей среды
Веб-сайт	https://sites.google.com/site/shoemakernusgroup/home

Кристин А. Шумейкер присоединилась к кафедре проектирования промышленных систем и управления и кафедре гражданской и экологической инженерии в качестве заслуженного профессора НУС 31 августа 2015 года. Профессор Шумейкер получила докторскую степень. Степень бакалавра математики в Университете Южной Калифорнии под руководством Ричарда Беллмана в области динамического программирования. После окончания учебы она поступила в Школу гражданского и экологического проектирования, а затем в Школу операционных исследований и информационной инженерии Корнелльского университета , Итака, штат Нью-Йорк, США. В 1985 году ей было присвоено звание профессора. С 1985 по 1988 год профессор Шумейкер был заведующим кафедрой экологической инженерии Корнелльского университета. В 2002 году профессор Шумейкер был назначен профессором инженерных наук имени Джозефа П. Рипли в Корнелльском университете, США. В 2015 году профессор Шумейкер стал заслуженным профессором Национального университета Сингапура на кафедре промышленной системной инженерии и управления, а также на кафедре гражданской и экологической инженерии. Находясь в Сингапуре, она работала с Сингапурским водным агентством над применением своих алгоритмов глобальной оптимизации для улучшения выбора параметров для дорогостоящих вычислений. модели дифференциальных уравнений в частных производных для гидродинамики озера и сложных многовидовых элементов качества воды. Для получения этих результатов использовались новые параллельные алгоритмы ее группы.

Образование

• 1962–66 бакалавр математики, Калифорнийский университет.
• 1965-66 поступил в Университет Геттингена , Германия, изучая математику (на немецком языке).
• 1971 г. Доктор философии. кандидат математики, Университет Южной Калифорнии
  • доктор философии Руководитель диссертации: Ричард Беллман (математика)
  • доктор философии Младший советник: Герхард Тинтнер (экономика)
  • Специальность: Нелинейное оптимальное управление с применением к окружающей среде.

Исследовательский интерес

Исследования профессора Шумейкера направлены на поиск экономичных и надежных решений инженерных проблем с использованием вычислительной математики для оптимизации , моделирования, глубокого обучения и статистического анализа. Области ее применения включают калибровку параметров модели PDE озера, физическое и биологическое восстановление подземных вод, секвестрацию углерода, экологический анализ и калибровку моделей глобального климата и водоразделов. Эти усилия включают разработку численно эффективных алгоритмов нелинейной оптимизации с использованием высокопроизводительных вычислений (включая асинхронный параллелизм) и приложений для обработки данных о сложных нелинейных системах окружающей среды.

Ее алгоритмы решают локальную и глобальную непрерывную и целочисленную оптимизацию, стохастическое оптимальное управление и проблемы количественного определения неопределенности. В ее недавних исследовательских алгоритмах эффективность повышается за счет использования суррогатных поверхностей отклика (обычно с радиальной базисной функцией (RBF)). Суррогаты создаются итеративно в процессе поиска с помощью интеллектуальных алгоритмов, которые эффективно используют вычисления, распределенные по параллельным процессорам. Усилия по оптимизации и количественной оценке неопределенности используются для улучшения модельных прогнозов, оценки схем мониторинга и создания инструмента для сравнения альтернативных методов управления. Целевые функции могут включать уравнения в частных производных или другие дорогостоящие в вычислительном отношении модели, требующие минут или часов для каждой объективной оценки. Алгоритмы, которые эффективны, поскольку требуют относительно небольшого количества симуляций, необходимы для проведения калибровки и анализа неопределенностей на дорогостоящих инженерных имитационных моделях.

В Корнелле она была главным исследователем по гранту CISE-NSF вместе с Дэвидом Бинделом и аспирантом Дэвидом Эрикссоном. На этот грант они построили pySOT (набор инструментов для суррогатной глобальной оптимизации) и POAP (для асинхронного параллелизма). Так pySOT имеет инструменты для создания нового суррогатного алгоритма или модификации предыдущих алгоритмов. как суррогаты RBF ( радиальная базисная функция ), так и GP ( гауссов процесс ). При построении алгоритма можно использовать pySOT имел более 230 000 загрузок на PyPI.

Группа Шумейкера в НУС недавно разработала набор алгоритмов (GOA-RBF). ), который включает в себя одноцелевые, многоцелевые и множественные целевые коды для непрерывных и целочисленных переменных, а также одноцелевые параллельные алгоритмы, все из которых предназначены для дорогостоящих в вычислительном отношении мультимодальных черного ящика функций .

Национальные и международные награды и награды

• Член Национальной инженерной академии США , 2012 г. За разработку алгоритмов оптимизации принятия решений по проблемам окружающей среды и водных ресурсов.
• Почетный (почетный) член Американского общества инженеров-строителей , 2006 г. (Высшая награда ASCE) « За исследования в области моделирования и алгоритмов поиска экономически эффективных и надежных решений экологических инженерных проблем, а также за ее профессиональное и образовательное лидерство». член ASCE.
• Национальная инженерная премия Американской ассоциации инженерных обществ , 2014 г. (одна награда в год от 5 основных инженерных обществ США (гражданское, электротехническое, механическое, химическое, промышленное)) «За вклад в инженерное образование, исследования и вдохновляющее лидерство, включая получение звания в 1985 г. одна из первых женщин-заведующих инженерным факультетом в университете США, основавшая и возглавившая 10-летний международный проект ЮНЕП/SCOPE по загрязнению подземных вод в развивающихся странах.
• Премия за выслугу лет , Американское общество гражданского строительства, Институт окружающей среды и водных ресурсов, 2015 г.
• Сотрудник Общества промышленной и прикладной математики (SIAM). Сиам является основным профессиональным обществом прикладной математики. 2014.
• Сотрудник Института исследований операций и науки управления (INFORMS) . Менее 0,15% в год членов INFORMS избираются членами. ИНФОРМС является основной профессиональной организацией в области исследования операций.   2004 г.
• Член Американского геофизического союза , статус присваивается только 0,1% в год членов Американского геофизического союза. Цитата : « За новаторский вклад в исследования и последипломное образование в области управления качеством воды, включая разработку алгоритмов моделирования и оптимизации для контроля пестицидов, а также физических и биологических методов восстановления подземных вод». 2003 г.
• Профессор инженерных наук Джозефа П. Рипли , заслуженная (заслуженная) кафедра, награжденная Корнельским университетом в 2002 году.
• Премия Гумбольдта за исследования от Фонда А. фон Гумбольдта в Германии, 2001 г. Цитата: « Премия Гумбольдта присуждается профессору Кристине Шумейкер за годы исследований и лидерство в области количественного анализа экологических проблем, а также за разработку вычислительных методов. эффективные методы анализа этих проблем…» (Это была единственная премия Гумбольдта за исследования, врученная в области гражданского строительства или операционных исследований в 2001 году.) Премия составляет примерно годовую зарплату за проведение исследований в Германии.
• Премия Джулиана Хиндса , Американское общество инженеров-строителей 1999 г. (высшая награда, присуждаемая Отделом планирования и управления водными ресурсами ASCE). Благодарность: «за лидерство и исследования в области управления экосистемами, анализа систем водных ресурсов, а также моделирования и защиты подземных вод» (только одна награда в год.)
• Премия Маргарет Петерсон, 2014 г. , Американское общество инженеров-строителей, Благодарность : « за ее технические достижения, лидерство ASCE и приверженность наставничеству женщин, делающих инженерную карьеру, которые отражают идеалы, которые тезка награды отстаивала на протяжении всей своей жизни» (одна награда в год)
• Член , 1996 г. Американского общества инженеров-строителей
• Лектор «Пионеры в области подземных вод» , Институт окружающей среды и водных ресурсов ASCE, май 2012 г.
• Премия «Выдающийся педагог» 1991 года от Общества женщин-инженеров (SWE). Это национальная награда, вручаемая потому, что «она зарекомендовала себя как компетентный и преданный своему делу преподаватель, как выдающийся и продуктивный исследователь, как успешный администратор, а также как чемпион и образец для подражания для женщин в области инженерного дела . » (Только одна награда, вручаемая ежегодно в США.)
• В 1990 году избран « пожизненным членом » Клэр-Холла Кембриджского университета , Кембридж, Англия.

Патент

1. «Взвешенная нелинейная обратная связь для оптимального управления в условиях неопределенности применительно к восстановлению подземных вод». Уиффен и Шумейкер ( патент США 5 468 088)

2. Многоядерный компьютерный процессор на основе динамического управления питанием на уровне ядра для повышения общей энергоэффективности, П. Патрика, А. М. Израэлевиц, Д. Х. Альбонеси и К. А. Шумейкер, патент США 10 088 891, выдан 2 октября 2018 г.

(Этот патент приносит гонорары и основан на статье, представленной на престижной конференции по компьютерной архитектуре: Петрика, П., А. Изаэлевиц, Д. Х. Альбонези, К. А. Шумейкер, «FLICKER A Dynamically Adaptive Architecture for Power Limited Multicore Systems», ISCA'13 (40-й стажер). . Симп. по компьютерной архитектуре), 2013). ( Этот патент был продан промышленности Корнельским университетом )

Внешние ссылки

• Публикации Кристины Шумейкер , индексируемые Google Scholar
• pySOT : набор инструментов для суррогатной оптимизации Python, опубликованный доктором Эрикссоном и доктором Бинделем.
• Алгоритмы глобальной оптимизации с суррогатами RBF ( GOA-RBF ), опубликованные группой профессора Шумейкера