Джозеф Сгро
Джозеф А. Сгро | |
---|---|
Рожденный | Сан-Диего , Калифорния , США |
Национальность | Американский |
Альма-матер | Калифорнийский университет, Лос-Анджелес Университет Висконсина Медицинская школа Миллера при Университете Майами |
Научная карьера | |
Поля | Математика Математическая логика Неврология Нейрофизиология Машинное зрение Машинное обучение |
Учреждения | Йельский университет Институт перспективных исследований Колумбийский университет Медицинский центр ВЦУ Алакрон, ООО ФастВижн, ООО |
Докторантура | Х. Дж. Кейслер |
Джозеф А. Сгро (родился в Сан-Диего , Калифорния) — американский математик , невролог / нейрофизиолог и инженер-технолог / предприниматель в области захватов кадров , высокоскоростных камер , интеллектуальных камер , процессоров изображений , компьютерного зрения и машин. зрение и технологии обучения .
Сгро начал свою карьеру в качестве академического исследователя в области высшей математики и логики. Он получил степень бакалавра математики в 1970 году в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, затем степень магистра математики в 1973 году и степень доктора математики в 1975 году в Университете Висконсина , где он изучал математическую логику под руководством Х. Джерома Кейслера. [1] который вместе с Джоном Барвайзом и Кеннетом Куненом сформировал докторский комитет.
После работы преподавателем и научным сотрудником в Йельском университете , а также членом Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси , Сгро вернулся в школу, чтобы изучать неврологию, и в 1980 году получил степень доктора медицины от доктора философии до доктора медицинских наук. Программа [2] в Медицинской школы Миллера Университете Майами , после чего последовала стажировка по внутренним болезням в Мемориальной больнице UNC , ординатура по неврологии , стипендия и должность преподавателя клинической нейрофизиологии в Неврологическом институте Нью-Йорка .
В результате своей работы в области нейрофизиологии, продолжая работать в качестве научного сотрудника и доцента неврологии, Сгро основал компанию Alacron, Inc., ранее называвшуюся Corteks, Inc. до 1990 года, а в 1985 году — для производства технологий, имеющих отношение к его неврологическим исследованиям. . В 1989 году он коммерциализировал эту технологию и начал разрабатывать матричные процессоры , устройства захвата кадров, процессоры машинного зрения, а в последнее время поддерживал достижения в области BSI и легирования сверхрешеточных (дельта) датчиков. [3] технология. Расширяя свою деятельность в области технологий машинного зрения, в 2002 году Сгро основал FastVision, LLC, производителя интеллектуальных камер , как дочернюю компанию Alacron, Inc. В 2016 году ООО «ФастВижн». была включена в состав Alacron, Inc.
Математические исследования
[ редактировать ]В течение своего первого года работы в качестве кандидата наук в Университете Висконсина Сгро доказал, что топологическое расширение логики первого порядка с использованием открытого множества логики квантора обладает логической полнотой , в которую раньше широко верили, но не доказывали. Доказательство Сгро привлекло внимание всего математического мира, и в 1974 году, за год до защиты докторской диссертации, он был назначен преподавателем математики Джозайи Уилларда Гиббса в Йельском университете, получил исследовательский грант NSF для продолжения своей работы в области теории топологических моделей. . [4] Йельский университет позволил ему принять эту честь во время удаленной защиты диссертации и диссертации в Висконсине, что он и сделал в 1975 году. Его выводы относительно теории топологической модели легли в основу его докторской диссертации и диссертации. В 1976–1977 учебном году Сгро получил стипендию столетия. [5] из АМС . Результатом его работы также стало приглашение выступить на Европейском собрании Ассоциации символической логики Logica Colloquim '77 . Это мероприятие проводилось во Вроцлаве , Польша , который тогда еще был частью Восточного блока , что сделало Сгро одним из первых математиков с Запада, выступивших на мероприятии «за железным занавесом». [6] Сгро также провел 1977–1978 годы в Институте перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси. [7]
Опубликованная в 1977 году диссертация Сгро «Теоремы полноты топологических моделей». [8] Расширение этого исследования, включая аксиоматизацию и полноту непрерывных функций на кванторах открытого множества топологии продукта, было опубликовано в 1976 году в Израильском журнале математики . [9] После этих результатов Sgro опубликовал доказательство того, что расширение логики кванторов открытого множества с использованием логики кванторов внутренних операторов имеет полноту и удовлетворяет интерполяции Крейга . [10] Далее он показал, что замыкание Суслина-Клина [11] Логика кванторов открытого множества не дает результата интерполяции Крейга, из чего следует, что она строго слабее внутренней операторной логики. [12] Его более поздние исследования были сосредоточены на доказательстве существования максимальных расширений логики первого порядка, которые удовлетворяют теореме Лоша об ультрапроизведениях и обладают свойством Суслина-Клини. [13] Также это было распространено на расширения ультрапродуктов логики первого порядка, которые удовлетворяли как теореме Лоша, так и расширенной форме теоремы о компактности . [14]
Неврологические исследования
[ редактировать ]Исследуя математическую логику, Сгро заинтересовался исследованием логических систем, которые мозг использует для обработки двигательной и сенсорной информации, и вернулся в школу, намереваясь изучать клиническую нейрофизиологию, раздел неврологии и физиологии , изучающий функционирование периферических и центральных нервов. нервная система . Нейрофизиологические исследования обычно используют инструменты визуализации для визуализации химической и электрической активности нервных путей, а сегодня включают фМРТ , электроэнцефалографию (ЭЭГ), вызванные потенциалы (ВП), ТМС и другие технологии для визуализации и оценки активности мозга.
После того, как Сгро завершил стажировку по внутренней медицине в Университете Северной Каролины в 1981 году и ординатуру по неврологии в Колумбийско-Пресвитерианском медицинском центре в 1984 году. Сгро работал научным сотрудником в области клинической нейрофизиологии (1983–1985) в качестве младшего специалиста. Доктор неврологии (1985–1986), а затем доцент кафедры неврологии (1986–1987) в врачей и хирургов Колледже Колумбийского университета в Нью-Йорке . Сгро переехал в Ричмонд, штат Вирджиния , где он был доцентом кафедры неврологии и заведующим отделением нейрофизиологии (1987–1991) и, наконец, заведующим отделением клинической нейрофизиологии (1991–1994) в Медицинском центре Университета Содружества Вирджинии . Он также был назначен адъюнкт-профессором неврологии в Колумбийско-Пресвитерианском медицинском центре с 1994 по 2004 год.
Во время своей постдокторской стажировки в Колумбийско-пресвитерианском медицинском центре Сгро добился признания в медицинском сообществе за свои исследования и открытия в области теории вызванных потенциалов , уделяя особое внимание соматосенсорным вызванным потенциалам (ССВП). Краткое изложение усилий Sgro по улучшению технологии записи вызванных потенциалов можно найти в книге Кейта Чиаппы. [15] В этой статье рассматриваются многие одно- и двумерные , линейные и нелинейные цифровые фильтры . Два подхода к повышению точности записи заключаются в увеличении отношения сигнал/шум (SNR) за счет уменьшения когерентного электрического шума . [16] и, во-вторых, разработка двумерной цифровой DFT- фильтрации вызванных потенциалов, в которой улучшение отношения сигнал-шум в методе скользящего среднего сочетается с обнаружением изменений в усредненной форме сигнала . [17] ли пациент Используя эту технологию, Сгро доказал, что SSEP «зависят от состояния», варьируясь в зависимости от того, бодрствует или спит ( под наркозом ). [18] После этих выводов при финансовой поддержке Фонда Уитакера , [19] Sgro разработала технологию и методы анализа вызванных потенциалов, основанные на стимуляции сверхбыстрыми (т.е. сотнями герц ) псевдослучайными m-последовательностями . [15] [20] [21] Было продемонстрировано, что эта работа является более эффективным методом выявления и прогнозирования субклинических заболеваний или повреждений, таких как смертность от эпилептического статуса. [18] [22] [23] (заболевания, которые в противном случае оставались бы незамеченными до тех пор, пока они не стали достаточно серьезными, чтобы их можно было квалифицировать как клинически очевидные по сравнению с обычными вызванными потенциалами).
Проводя исследования (афферентной) сенсорной нервной системы с вызванными потенциалами, Сгро также начал исследовать устройства и методы определения состояния (эфферентной) двигательной нервной системы с помощью ТМС с целью более эффективного выявления субклинических заболеваний и повышение чувствительности двигательной системы при интраоперационном наблюдении за пациентом. Сгро [24] и его коллеги изучали теоретические и практические вопросы, связанные с разработкой магнитного поля высокой напряженности и быстрого транскраниального магнитного стимулятора, который мог бы превысить исторический предел безопасности электрической стимуляции мозга. [25] [26] (40 мкКл/см2/фаза при частоте стимуляции от 20 до 50 Гц в течение нескольких часов). Результатом этих исследований стала конструкция быстрого устройства с высокой напряженностью магнитного поля. [27] который был пригоден для исследований безопасности. Безопасность ТМС на крысах при максимальной напряженности поля 3,4 Тесла при частоте 8 Герц в течение 20 минут или 10 мкКл/см2/фаза была продемонстрирована в Sgro. [28]
Работая исследователем-неврологом, Сгро начал работать в области биомедицинской инженерии и машинного зрения, в частности, использования технологий визуализации и машинного зрения для оценки функции и целостности нервной системы в различных состояниях сознания , во время медицинских процедур и заболеваний. Первоначально исследование проводилось с использованием компьютерных программ , написанных на языке Фортран , работающих на DEC PDP миникомпьютере . В середине 1980-х годов широкое распространение совместимых с IBM PC компьютеров, , с шиной ISA позволило разработать ПК на базе карты расширения для повышения функциональности ПК. Чтобы облегчить разработку более дешевого передового оборудования, Sgro стала соучредителем Alacron, Inc. для разработки передового медицинского исследовательского оборудования и коммерческих продуктов на базе ПК.
В середине 1990-х годов Сгро начала изучать использование методов искусственного интеллекта для автоматизации нейрофизиологического мониторинга. [29] Сгро провела исследование по использованию обратного распространения ошибки нейронных сетей в клиническом мониторинге и автоматической нейрофизиологической интерпретации ЭЭГ и вызванных потенциалов. Обзор этого подхода к вызванным потенциалам был изложен в [30] где в пилотном исследовании было показано, что использование нейронной сети с несколькими скрытыми слоями, например , глубокого обучения , классификации и измерения латентности зрительных, слуховых и соматосенсорных вызванных потенциалов сравнимо с экспертной классификацией человека. Дополнительные исследования [31] в машинное обучение ЭЭГ с использованием нейронных сетей высшего порядка (HONN) [32] [33] также дало сопоставимые результаты по сравнению с экспертной классификацией людей.
Предпринимательская карьера
[ редактировать ]Алакрон, ООО
[ редактировать ]В 1985 году Sgro стала соучредителем компании Alacron, Inc. в Нэшуа, штат Нью-Гэмпшир . Sgro и команда инженеров Alacron сосредоточились на разработке и производстве устройств захвата кадров и высокоскоростных вычислительных подсистем обработки изображений. В настоящее время семейство продуктов включает устройства захвата кадров, программное обеспечение, устройства записи данных и вспомогательные периферийные устройства. Несмотря на первоначальное внимание к нейрофизиологическим исследованиям и медицинской визуализации, Alacron увидела, что сфера применения ее продуктов вышла за пределы медицины и стала использоваться в других отраслях, таких как производство, военная промышленность и другие отрасли, где широко используется робототехника. Alacron является одним из крупнейших производителей устройств захвата кадров, согласно Ассоциации автоматизированной обработки изображений . ежегодному отчету [34]
Примеры более широкого использования систем машинного зрения для захвата кадров, первоначально разработанных для использования в медицинской визуализации, включают AS&E , которая включила технологию Alacron в рентгеновское оборудование обратного рассеяния, используемое для обеспечения безопасности границ, а также для захвата изображений, используемых в регистраторах данных о рейсах , морском эквиваленте авиации». черные ящики ».
В дополнение к линейке коммерческих продуктов, предлагаемых Alacron, Sgro продолжала проводить фундаментальные исследования по интеграции технологии захвата кадров со специализированными системами для различных дисциплин. Компания получила гранты SBIR , в которых Sgro выступала в качестве главных исследователей, в том числе:
- «Машина вызванных потенциалов цифровой обработки сигналов» НИЗ СБИР № 1R44NS024494. 1986 (этап 1), 1988–1990 (этап 2). [35]
- «Самооптимизирующийся усилитель вызванного потенциала», NIH SBIR № 1R43NS24490. 1986–1987 (фаза 1), 1989–1991 (фаза 2). [36]
- «Магнитный стимулятор для нейрофизиологии», NIH SBIR № 1R43NS24924, 1986–1987 (Фаза 1); 1989-1991 (2 этап).
- «Система видео/ЭЭГ-мониторинга с обнаружением событий», NlH SBIR № 1R43NS26204, 1988–1989.
- «Магнитный нейронный стимулятор для нейрофизиологии», NIH SBIR II № 2R44NS24924, 1989–1991. [37]
- «Эффективный механизм сжатия ЭЭГ без потерь», NIH SBIR № 1R43NS34211. 1995-1997 годы (1 этап); 1999-2003 гг. (2 этап). [38]
- «Масштабируемый программируемый ускоритель для доступных высокопроизводительных вычислений», контракт DARPA № N66001-96-C-8611, 1997–2001 гг.
Академические презентации технологий и исследований Alacron включают:
- « Видение решений для приложений в области медико-биологических наук » на выставке Pittcon , 2006 г. [39]
ФастВижн, ООО
[ редактировать ]В 2002 году Сгро запустила ООО «ФастВижн» . Компания FastVision производит высокоскоростные цифровые камеры с разрешением более мегапикселя на основе CMOS и CCD датчиков изображения . Целью компании является производство интеллектуальных камер , то есть камер с высокоскоростными масштабируемыми интегрированными возможностями обработки изображений , встроенными в тот же корпус, в котором размещена оптоэлектроника. Как и большинство производителей интеллектуальных камер, пакет FastVision включает в себя подсистемы обработки FPGA и памяти для обеспечения обработки изображений в камере. При интеграции с мощным устройством захвата кадров или платой видеопроцессора (или хост-подсистемой) полученные возможности системы могут быть расширены за пределы простого сжатия изображений. Подсистема интеллектуальной камеры может быть интегрирована с дисковым или энергонезависимым полупроводниковым хранилищем внутри или снаружи камеры для непрерывного сбора данных в реальном времени, что является ценным подспорьем для повышения эффективности системы, когда сетевое соединение перегружено или недоступно.
Приложения для интеллектуальных камер варьируются от безопасности и наблюдения до робототехники в медицине и производстве, военных приложений, таких как боты, дроны и интеллектуальное оружие, до спутников и исследования внутреннего и космического пространства.
См. также
[ редактировать ]- Искусственный интеллект
- Глубокое обучение
- Вызванный потенциал
- Захваты кадров
- Журнал символической логики
- Теорема Линдстрема
- Теорема Левенхайма – Скулема
- Машинное обучение
- Машинное зрение
- Теория моделей
- Нейрофизиология
Ссылки
[ редактировать ]- ^ проекта «Математическая генеалогия» Запись Джозефа А. Сгро .
- ^ Кониарис, Леонидас Г.; Чунг, Майкл С.; Гаррисон, Гвен; Авад-младший, Уильям М.; Циммерс, Тереза А. (2010). «Перспектива: ученые-докторанты завершают медицинскую школу за два года: взгляд на выпускников программы преобразования доктора философии в доктор медицинских наук в Майами двадцать лет спустя» . Академическая медицина . 85 (4): 687–91. дои : 10.1097/ACM.0b013e3181d296da . ПМИД 20354390 .
- ^ Хоэнк, Майкл. «Пассивация поверхности путем квантового исключения с использованием нескольких слоев» . ВПТЗ США . Проверено 7 сентября 2020 г.
- ^ «Теория топологических моделей», Национальный научный фонд, Отдел математических наук, номер награды 77-04131 , 1977 г.
- ^ Centennial Fellowship Обзор и список
- ^ Логический коллоквиум '77, Вроцлав, Польша. Макинтайр А., Л. Пачольски, Дж. Пэрис, ред. В «Исследованиях по логике и основам математики», том 96. Барвайз Дж., Д. Каплан, Х. Дж. Кейслер и др., Серия ред. Издательство Северной Голландии, 1978. ISBN 0-444-85178-X .
- ↑ Запись в списке членов Института перспективных исследований для Джозефа А. Сгро. Архивировано 6 мая 2014 г. в Wayback Machine.
- ^ Сгро, Джозеф (1977). «Теоремы полноты топологических моделей». Анналы математической логики . 11 (2): 173–193. дои : 10.1016/0003-4843(77)90016-X .
- ^ Сгро, Джозеф (1 сентября 1976 г.). «Теоремы полноты для непрерывных функций и топологий произведений». Израильский математический журнал . 25 (3–4): 249–272. дои : 10.1007/BF02757004 . S2CID 119532738 .
- ^ «Внутренняя операторская логика и топологии продукта» (PDF) .
- ^ Джон Барвайз, К. (1 декабря 1974 г.). «Аксиомы абстрактной теории моделей». Анналы математической логики . 7 (2): 221–265. дои : 10.1016/0003-4843(74)90016-3 .
- ^ «Интерполяция не удалась для замыкания Суслина-Клина логики квантора открытого множества» (PDF) .
- ^ «Максимальная логика» (PDF) .
- ^ «Ультрапродуктовая инвариантная логика» (PDF) .
- ^ Перейти обратно: а б Сгро, Дж. А., Р. Г. Эмерсон и ПК Стэнтон. «Передовые методы сбора и обработки вызванного потенциала». Вызванные потенциалы в клинической медицине. 3-е изд. Филадельфия: Липпинкотт-Рейвен (1997): 579–600. ISBN 978-0397516599
- ^ Сгро, Джозеф А.; Эмерсон, Рональд Г. (1985). «Запуск с фазовой синхронизацией: метод когерентного устранения шума при записи вызванного потенциала». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология . 60 (5): 464–468. дои : 10.1016/0013-4694(85)91021-1 . ПМИД 2580698 .
- ^ Сгро, Джозеф А.; Эмерсон, Рональд Г.; Педли, Тимоти А. (1985). «Реконструкция вызванных потенциалов в реальном времени с использованием нового метода двумерной фильтрации». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология/Секция вызванных потенциалов . 62 (5): 372–380. дои : 10.1016/0168-5597(85)90046-2 . ПМИД 2411519 .
- ^ Перейти обратно: а б Сгро, Джозеф А.; Джейтли, Ракеш; Делорензо, Роберт Дж. (1993). «Обычная и быстрая стимуляция вызвала потенциальные изменения у пациентов с эпилептическим статусом». Исследования эпилепсии . 15 (2): 149–156. дои : 10.1016/0920-1211(93)90095-О . ПМИД 8370352 . S2CID 11714485 .
- ^ Разработка методов анализа нестабильных во времени реакций мозга. Грант Фонда Уитакера, 1985–1989 гг.
- ^ Йенс Хи (август 2003 г.). «Измерения импульсного отклика с использованием MLS» (PDF) . jenshee.dk . Проверено 23 июня 2017 г.
- ^ Мармармелис П. и Мармармелис В.З., Анализ физиологической системы, Plenum Press, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 1978.
- ^ «Оценка афферентных и эфферентных нейропутей при тяжелой травме головы», Грант проекта программы NIH № 2P01NS012587, 1989-1992. .
- ^ генератор, метатеги. «Информация о проекте — NIH RePORTER — Инструменты онлайн-отчетности портфеля исследований NIH, расходы и результаты» . projectreporter.nih.gov .
- ^ Сгро, Дж.; Стэнтон, П.; Эмерсон, Р. (1991). «Теоретические и практические характеристики магнитных стимуляторов и катушек». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология. Добавка . 43 : 279–83. ПМИД 1773765 .
- ^ Агнью, ВФ; МакКрири, Д.Б. (1987). «Соображения безопасности при использовании экстракраниальной стимуляции двигательных вызванных потенциалов». Нейрохирургия . 20 (1): 143–7. дои : 10.1097/00006123-198701000-00030 . ПМИД 3808255 .
- ^ Агнью, ВФ; Юэнь, Т.Г.; МакКрири, Д.Б. (1983). «Морфологические изменения после длительной электрической стимуляции коры головного мозга кошки при определенной плотности заряда». Эксп Нейрол . 79 (2): 397–411. дои : 10.1016/0014-4886(83)90221-2 . ПМИД 6822271 . S2CID 37339997 .
- ^ «Патент США: 5061234 — Магнитный нейронный стимулятор для нейрофизиологии» .
- ^ Сгро, Дж.А.; Гатак, Северная Каролина; Стэнтон, ПК; Эмерсон, Р.Г.; Блэр, Р. (1991). «Повторяющаяся стимуляция сильным магнитным полем: влияние на мозг крысы». Электроэнцефалография и клиническая нейрофизиология. Добавка . 43 : 180–5. ПМИД 1773756 .
- ^ Сгро, Джозеф (11 мая 1994 г.). «Нейросетевая классификация клинических нейрофизиологических данных для мониторинга неотложной помощи» . JPL, Десятилетие нейронных сетей: практическое применение и перспективы . Проверено 10 сентября 2020 г.
- ^ Сгро, Дж.А.; Эмерсон, Р.Г.; Стэнтон, ПК (4–9 мая 1998 г.). «Автоматизированный анализ вызванных потенциалов с использованием сетей обратного распространения ошибки» . 1998 г. Международная совместная конференция IEEE по материалам нейронных сетей. Всемирный конгресс IEEE по вычислительному интеллекту (кат. № 98CH36227) . Том. 1. С. 123–127. дои : 10.1109/IJCNN.1998.682248 . ISBN 0-7803-4859-1 . S2CID 57323507 . Проверено 9 сентября 2020 г.
- ^ Сгро, Дж.А.; Эмерсон, Р.Г.; Стэнтон, ПК (6–9 июля 1998 г.). «Автоматическая классификация ЭЭГ нейронными сетями» . Материалы Международной конференции по науке, системам и технологиям визуализации : 295–301 . Проверено 9 сентября 2020 г.
- ^ Джайлз, CL; Гриффин, РД; Максвелл, Т. (1987). «Кодирование геометрических инвариантностей в нейронных сетях высшего порядка» (PDF) . НИПС . Проверено 10 сентября 2020 г.
- ^ Гоггин, Шелли; Джонсон, Кристина; Густафсон, Карл (1991). «Нейронная сеть второго порядка, инвариантная к перемещению, вращению и масштабу» (PDF) . НИПС : 313–319 . Проверено 10 сентября 2020 г.
- ^ Обзор ежегодного отчета о рыночных данных Ассоциации автоматизированной обработки изображений . Для получения полного отчета необходимо членство в AIA.
- ^ «Машина вызванного потенциала цифровой обработки сигналов» , NIH SBIR № 1R44NS024494, 1986.
- ^ «Самооптимизирующийся усилитель вызванного потенциала», NIH SBIR № 2R44NS024490, 1986–1991 .
- ^ «Магнитный нейронный стимулятор для нейрофизиологии», NIH SBIR II № 2R44NS24924, 1989–1991 .
- ^ «Эффективный механизм сжатия ЭЭГ без потерь», NIH SBIR № 1R43NS34211, 1995–2003 .
- ^ Решения машинного зрения для приложений в области медико-биологических наук на Pittcon , 2006.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- 1949 рождений
- Живые люди
- Люди из Сан-Диего
- Американские математики XX века
- Американские математики XXI века
- Выпускники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
- Выпускники колледжа литературы и науки Университета Висконсина – Мэдисона
- Американские программисты
- Теоретики моделей
- Логики
- Преподаватели Йельского университета
- Американские ученые-компьютерщики
- Американские логики
- Математические логики
- Врачи из Калифорнии
- Американские медицинские исследователи
- Американские неврологи
- Американские учёные-когнитивисты
- Выпускники Медицинской школы Леонарда М. Миллера
- Преподаватель Колумбийской медицинской школы
- Исследователи компьютерного зрения
- Специалисты по компьютерной графике
- Американские председатели корпораций
- Американские компьютерные бизнесмены
- Американские изобретатели
- Американские технологические руководители
- Основатели американской технологической компании
- Американские главные технологи
- Философы из Калифорнии