Витольд Белевич

Витольд Белевич

Витольд Белевич (2 марта 1921 г. - 26 декабря 1999 г.) был бельгийским математиком и инженером-электриком российского происхождения, автор ряда важных работ в области теории электрических сетей. Родившийся в семье, бежавшей от большевиков , он поселился в Бельгии, где работал над первыми проектами по созданию компьютеров. Белевич является автором ряда теорем о схемах и ввел теперь хорошо известные параметры рассеяния .

Белевич интересовался языками и нашел математический вывод закона Ципфа . Он также публиковал статьи о машинных языках. Другой областью интересов были линии электропередачи, где он опубликовал работу по соединению линий. Он работал над телефонными конференциями и представил математическую конструкцию матрицы конференций .

Ранний период жизни

Белевич родился 2 марта 1921 года в Териоки , Карелия , ныне включенная в состав России, но в то время входившая в состав Финляндии. Родители Белевича были русскими, а мать — этнической полячкой. Они пытались бежать из своего дома в Петрограде ( Санкт-Петербург ) в России, чтобы избежать большевистской революции , против которой выступал отец Белевича. Беременной матери Белевича удалось пересечь границу с Финляндией, и после рождения Витольда она продолжила свой путь в Хельсинки , где рождение было зарегистрировано. Она направилась в Хельсинки, потому что отец ее мужа был там директором русской школы. Отец Белевича был арестован прежде, чем тот смог последовать за ним, и был депортирован в Сибирь , где он умер, так и не увидев своего сына.

В 1926 году Белевич, будучи еще маленьким ребенком, эмигрировал с матерью в Бельгию.

Образование

Белевич получил образование на французском языке в Бельгии до июля 1936 года в колледже Нотр-Дам де ла Пэ в Намюре . В 1937 году в возрасте 16 лет он поступил в Католический университет Лувена , где изучал электротехнику и машиностроение и окончил его в 1942 году. Белевич получил степень доктора прикладных наук в том же университете в 1945 году. Его спонсором был Чарльз Ламберт Маннебак , а вторым советником — Вильгельм Кауэр , основатель области сетевого синтеза .

С 1953 по 1985 год Белевич читал лекции в университете. Он преподавал теорию цепей и другие математические предметы, связанные с электротехникой. В 1960 году он стал специальным профессором (buitengewoon hoogleraar). Хотя Белевич работал инженером-электриком, его основным интересом была математика, особенно алгебра. В Бельгии существовала традиция, согласно которой наиболее одаренные математики поступали в инженерное дело, а не в чистую математику или физику. Белевич продемонстрировал свои математические способности, предпочитая использовать доску и мел любым аудиовизуальным средствам во время лекций. Он даже читал такую ​​лекцию, когда читал вступительную лекцию перед большой аудиторией на международной конференции IEE в Лондоне.

Карьера

Молодой Белевич ок . 1947 г.

После окончания учебы в 1942 году Белевич присоединился к компании Bell Telephone Manufacturing Company (BTMC) в Антверпене , первоначально входившей в состав International Bell Telephone Company со штаб-квартирой в Брюсселе , но вместе с другими европейскими активами, проданной компании International Telephone and Telegraph (ITT) в 1925 году. В БТМК Белевич стал начальником отдела передачи. Именно здесь он познакомился с Вильгельмом Кауэром, оказавшим на него большое влияние. Кауэр был одним из ведущих теоретиков цепей того времени и в то время работал в Mix & Genest в Берлине , дочерней компании под эгидой ITT. Кауэр умер во время Второй мировой войны, но Белевич еще долгое время продолжал считать свои работы высшим авторитетом в вопросах теории цепей.

С 1951 года Белевич участвовал в разработке электронных компьютеров, которые BTMC разрабатывала для правительства Бельгии. Целью этой программы было «догнать» достижения, достигнутые в англоязычном мире во время войны. В результате была создана математическая машина IRSIA-FNRS. С 1952 года Белевич представлял электротехнический аспект этого проекта. В 1955 году Белевич стал директором Бельгийского вычислительного центра (Comité d'Etude et d'Exploitation des Calculateurs Électroniques) в Брюсселе, который эксплуатировал этот компьютер для правительства. Первоначально в рабочем состоянии находился только 17-стоечный прототип. Одной из первых задач, перед которыми он был поставлен, было вычисление функций Бесселя . Полная машина с 34 стойками была перевезена из Антверпена и введена в эксплуатацию в 1957 году. Белевич использовал эту машину для исследования трансцендентных функций .

В 1963 году Белевич стал главой недавно созданной Лаборатории исследований MBLE. (позже Philips Research Laboratories Belgium) под руководством Philips директора по исследованиям Хендрика Казимира в Эйндховене . Это учреждение специализировалось на прикладной математике для Philips и активно участвовало в компьютерных исследованиях. Белевич оставался на этом посту до выхода на пенсию в ноябре 1984 года.

Белевич умер 26 декабря 1999 года. У него осталась дочь, но не жена.

Работает

Белевич наиболее известен своим вкладом в теорию цепей, особенно в математическую основу фильтров , модуляторов , связанных линий и нелинейных цепей . Он входил в редакционную коллегию Международного журнала теории цепей с момента его основания в 1973 году. Он также внес большой вклад в теорию информации , электронные компьютеры, математику и лингвистику .

Белевич доминировал на международных конференциях и был склонен задавать уточняющие вопросы докладчикам, часто вызывая у них некоторый дискомфорт. Организатор одной конференции в Бирмингемском университете в 1959 году назначил Белевича председателем сессии, на которой организатор выступил с собственным докладом. Похоже, он сделал это, чтобы удержать Белевича от вопросов. Белевич перестал посещать конференции в середине 1970-х годов, за исключением Международного симпозиума IEEE по схемам и системам в Монреале в 1984 году, чтобы получить медаль столетия IEEE.

Теория цепей

Матрица рассеяния

В своей диссертации 1945 года Белевич впервые представил важную идею матрицы рассеяния. ( назвал матрицей перераспределения Белевич ). Эта работа была частично воспроизведена в более поздней статье Белевича « Потери передачи в 2 n -терминальных сетях» . Бельгия была оккупирована нацистской Германией на протяжении большей части Второй мировой войны , и это не позволяло Белевичу общаться с американскими коллегами. И только после войны было обнаружено, что та же идея под названием «матрица рассеяния » независимо использовалась американскими учёными, разрабатывавшими военные радары . Американская работа Монтгомери, Дике и Перселла была опубликована в 1948 году. Белевич в своей работе применил матрицы рассеяния к схемам с сосредоточенными элементами и, безусловно, был первым, кто сделал это, тогда как американцы интересовались схемами с распределенными элементами, используемыми в микроволновых системах. частоты в радаре.

Белевич выпустил учебник « Классическая теория сетей» , впервые опубликованный в 1968 году, который всесторонне освещал область пассивных однопортовых и многопортовых схем. В этой работе он широко использовал уже установленные S-параметры из концепции матрицы рассеяния, таким образом преуспев в объединении поля в единое целое. Одноименная теорема Белевича , объясненная в этой книге, дает метод определения того, возможно ли построить пассивную схему без потерь из дискретных элементов (то есть схему, состоящую только из катушек индуктивности и конденсаторов ), представляющую заданную матрицу рассеяния. .

Телефонные конференции

Реализация Белевичем 6-портовой конференц-матрицы

Белевич представил математическую концепцию матриц конференций в 1950 году, названную так потому, что первоначально они возникли в связи с проблемой телефонных конференций, над которой работал Белевич. Однако они имеют применение в ряде других областей, а также представляют интерес для чистой математики. Белевич изучал организацию телефонных конференций путем соединения идеальных трансформаторов. Оказывается, необходимым условием организации конференции с n телефонными портами и идеальной потерей сигнала является наличие матрицы конференции n × n . Идеальная потеря сигнала означает, что потеря происходит только из-за разделения сигнала между абонентами конференции – рассеивание внутри сети конференции отсутствует.

Существование матриц конференций – нетривиальный вопрос; они не существуют для всех значений n . Значения n, для которых они существуют, всегда имеют вид 4 k +2 ( k целое), но это само по себе не является достаточным условием. Матрицы конференций существуют для n из 2, 6, 10, 14, 18, 26, 30, 38 и 42. Они не существуют для n из 22 или 34. Белевич получил полные решения для всех n до 38, а также отметил, что n =66 имело несколько решений.

Другие работы по схемам

Белевич написал исчерпывающий обзор истории теории цепей. Он также интересовался линиями электропередачи и опубликовал несколько статей по этой теме. Они включают статьи о скин-эффектах и ​​связи между линиями («перекрестные помехи») из-за асимметрии.

Белевич первым представил великую теорему факторизации , в которой он дает факторизацию параунитарных матриц . Параунитарные матрицы встречаются при построении банков фильтров, используемых в многоскоростных цифровых системах. Судя по всему, творчество Белевича неясно и трудно для понимания. Гораздо более часто цитируемая версия этой теоремы была позже опубликована П. П. Вайдьянатаном.

Лингвистика

Белевич получил образование на французском языке, но продолжал говорить со своей матерью по-русски, пока она не умерла. На самом деле он мог говорить на многих языках и еще больше читать. Он изучал санскрит и этимологию индоевропейских языков .

Белевич написал книгу о человеческих и машинных языках, в которой исследовал идею применения математики теории информации для получения результатов, касающихся человеческих языков. В книге подчеркиваются трудности машинного понимания языка, по поводу которых в 1950-х годах среди исследователей кибернетики был некоторый наивный энтузиазм .

Белевич также написал статью « О статистических законах языкового распространения» . что дает вывод известной эмпирической зависимости — закона Ципфа . Этот закон и более сложный закон Мандельброта обеспечивают связь между частотой появления слова в языках и его рангом . В простейшей форме закона Ципфа частота обратно пропорциональна рангу. Белевич выразил большой класс статистических распределений (не только нормальное распределение ) через ранги, а затем расширил каждое выражение до ряда Тейлора . В каждом случае Белевич получил замечательный результат: усечение ряда в первом порядке привело к закону Ципфа. Кроме того, усечение ряда Тейлора во втором порядке привело к закону Мандельброта. Это дает некоторое представление о том, почему экспериментально было обнаружено, что закон Ципфа справедлив для такого большого количества языков.

Системы управления

Белевич принял участие в разработке математического теста для определения управляемости линейных систем управления . Система является управляемой, если ее можно перевести из одного состояния в другое через пространство состояний системы за конечное время путем применения управляющих воздействий. Этот тест известен как тест Попова-Белевича-Хаутуса, или PBH. Существует также тест PBH для определения наблюдаемости системы, то есть способности определять состояние системы за конечное время исключительно на основе собственных выходных данных системы.

Тест PBH был первоначально открыт Элмером Гилбертом в 1963 году, но версия Гилберта применима только к системам, которые могут быть представлены диагонализуемой матрицей . Впоследствии тест был обобщен Василе М. Поповым (в 1966 г.), Белевичем (в «Классической теории сетей» , 1968 г.) и Мало Хаутусом в 1969 г.

IEEE и награды

Белевич был членом Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и вице-председателем секции Бенилюкса , когда она была создана в 1959 году. Он был награжден Медалью столетия IEEE , а в 1993 году — Премией Общества (теперь называемой Премией Мака Ван Валкенбурга) Общества схем и систем IEEE . Он также был членом Академии наук Северного Рейна-Вестфалии.

Белевич получил почетную докторскую степень в 1975 году в Техническом университете Мюнхена и еще одну степень в Федеральной политехнической школе Лозанны , Швейцария, в 1978 году. Он также был награжден королевскими медалями Бельгии.

С 2003 года Общество схем и систем IEEE учредило премию Витольда Белевича за работы в области теории цепей. Награда вручается раз в два года на Европейской конференции по теории и проектированию цепей .

Избранные публикации

Белевич был плодовитым издателем, написавшим около 4000 страниц научной продукции. Он публиковал книги на протяжении всей своей карьеры вплоть до выхода на пенсию в 1984 году и после него.

Книги

• Машинный язык и человеческий язык , Брюссель: Рекламное бюро, 1956 г. OCLC   8998282 (на французском языке).
• Теория телекоммуникационных цепей , Лувен: Университетская библиотека, 1957. OCLC   3531476 (на французском языке).
• Теория нелинейных цепей в переменном режиме: выпрямители, модуляторы, генераторы , Лувен: Uystpruyst, 1959. OCLC   637334683 (на французском языке).
• Классическая сетевая теория , Сан-Франциско: Холден-Дэй, 1968. OCLC   413916 .

Журнальные статьи

• «Распространение метода Нортона преобразования импеданса на полосовые фильтры» , Electrical Communication , том 24 , № 1, стр. 59–65, март 1947 г.
• «Вносимые потери и эффективный фазовый сдвиг в составных фильтрах на частотах среза» , Electrical Communication , том 24 , № 2, стр. 192–194, июнь 1947 г.
• «Потери передачи в 2 n- терминальных сетях» , Журнал прикладной физики , том 19 , № 7, стр. 636–638, 1948.
• «Развития в конструкции фильтров» , «Электрическая связь» , т.26 , №1, стр. 84–98, март 1949 г.
• «Теория 2 n -терминальных сетей с применением к конференц-телефонии» , Electrical Communication , том 27 , № 3, стр. 231–244, сентябрь 1950 г.
• «Темы проектирования фильтров вносимых потерь» , IRE Transactions on Circuit Theory , том 2 , выпуск 4, стр. 337–346, декабрь 1955 г.
• «Теория информации и лингвистическая статистика» , Королевская академия Бельгии: Бюллетень класса наук , серия 5, том 42 , стр. 419–436, 1956 г. (на французском языке).
• «О статистических законах языкового распространения», Annales de la Société Scientifique de Bruxelles , т.3 , вып.73, стр. 310–326, 1959 г. ISSN   0037-959X . (на французском языке)
• «Краткое содержание истории теории цепей» , Труды IRE , том 50 , выпуск 5, стр. 848–855, май 1962 г.
• «Факторизация матриц рассеяния с применением к синтезу пассивных сетей», Philips Research Reports , том 18 , стр. 275–317, 1963 г. ISSN   0031-7918 .
• «Матрицы интерполяции», Philips Research Reports , том 25 , стр. 337–369, 1970 г. ISSN   0031-7918 .
• «О реализуемости нерациональных положительных действительных функций», Международный журнал теории цепей и приложений , том 1 , выпуск 1, стр. 17–30, март 1973 г. два : 10.1002/cta.4490010105
• «Теория эффекта близости в многопроволочных кабелях», Philips Research Reports , том 32 , стр. 16–43, 96–177, 1977 г. ISSN   0031-7918 .
• «Гипергеометрическое отношение Гаусса как положительная действительная функция» , SIAM Journal on Mathematical Analysis , том 13 , стр. 1024–1040, 1982.
• -порты выпрямителя «Идеальные n разрешимы», Международный журнал теории цепей и приложений , том 15 , выпуск 2, стр. 171–180, апрель 1987 г. два : 10.1002/cta.4490150206

Библиография

• Белевич, Витольд «Краткое содержание истории теории цепей» , Труды ИРЭ , том 50 , выпуск 5, стр. 848–855, май 1962 г.
• Чен, Бен М.; Линь, Цзунли; Шамаш, Теория линейных систем Якова: подход структурной декомпозиции , Бостон: Биркхойзер, 2004 г. ISBN   0-8176-3779-6 .
• Колборн, Чарльз Дж.; Диниц, Джеффри Х. Справочник по комбинаторным расчетам , Бока-Ратон, Флорида: Chapman and Hall/CRC Press, 2007. ISBN   1-58488-506-8 .
• Дютуа, Тьерри (редактор) «Витольд Белевич (2 марта 1921 г. - 26 декабря 1999 г.)» , Лаборатория теории цепей и обработки сигналов , доступ и архивирование 21 мая 2011 г.
• Феттвайс, Альфред «Памяти Витольда Белевича» , Транзакции IEEE в схемах и системах , том 47 , выпуск 5, стр. 613–614, май 2000 г.
• Феттвейс, Альфред (в Дютуа) «Вспоминая Витольда Белевича (1921–1999)», Европейская конференция по теории цепей и проектированию 2001 г. , пленарное заседание, Хельсинки.
• Хуурдеман, Антон А. Всемирная история телекоммуникаций , Нью-Джерси: Wiley-IEEE, 2003 г. ISBN   0-471-20505-2 .
• Кисачанин, Бранислав; Агарвал, Гьян К. Линейные системы управления , Нью-Йорк: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002. ISBN   0-306-46743-7 .
• ван Линт, Якобус Хендрик; Уилсон, Ричард Майкл Курс комбинаторики , Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2001 г. ISBN   0-521-00601-5 .
• Молс, Сандра; д'Удекем-Жеверс, Мари «Распространение электроники: Bell Telephone и появление знаний в области электронных вычислений в послевоенной Бельгии, около 1945–1960 годов» , Конференция по истории телекоммуникаций, 2008 , стр. 102–109 Париж: 11 –12 сентября 2008 г. ISBN   978-1-4244-2530-3 .
• Монтгомери, Кэрол Грей; Дике, Роберт Генри; Перселл, Эдвард М. Принципы микроволновых цепей , Лондон: Peter Peregrinus Ltd., 1987. ISBN   0-86341-100-2 (издание 1948 г. - Нью-Йорк: McGraw-Hill, OCLC   2205224 ).
• Рокмор, Дэниел Наум; Хили, Деннис М. Современная обработка сигналов , Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2004 г. ISBN   0-521-82706-X .
• Стрэнг, Гилберт; Нгуен, Вейвлеты Труонг и банки фильтров , Уэлсли, Массачусетс: Wellesley-Cambridge Press, 1996. ISBN   0-9614088-7-1 .
• Стинсон, Дуглас Роберт Комбинаторные схемы: конструкции и анализ , Нью-Йорк: Springer, 2004. ISBN   0-387-95487-2 .
• Валкенбург, Теория цепей Мак Элвина Вана : основы и классический вклад , Страудсбург, Пенсильвания: Дауден, Хатчинсон и Росс, 1974. ISBN   0-87933-084-8 .
• Вайдьянатан, П. П. Многоскоростные системы и банки фильтров , Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: PTR Prentice Hall, 1993. ISBN   0-13-605718-7 .
• Вандевалле, Йоос «Памяти Витольда Белевича», Международный журнал теории цепей и приложений , том 28 , выпуск 5, стр. 429–430, сентябрь / октябрь 2000 г. doi : 10.1002/1097-007X(200009/10)28:5<429::AID-CTA121>3.0.CO;2-6
• де Врис, Марк; Боерсма, Кес 80 лет исследований в физической лаборатории Philips (1914–1994) , издательство Амстердамского университета, 2005 г. ISBN   90-8555-051-3 .
• Уокер, Марк Наука и идеология: сравнительная история , Routledge, 2003 г. ISBN   0-415-27122-3 .

Дальнейшее чтение

• Куртуа, ПЖ «Витольд Белевич», академические издания, ISBN   978-2-8061-0162-4
• Куртуа, П.Дж., Бельгийская электронная математическая машина (1951–1962). Учетная запись. В «Рассказах Рэнделла: Festschrift, признающий вклад Брайана Рэнделла» Клифф Джонс и Джон Ллойд, Эд. Том 6875 из серии конспектов лекций по информатике. Спрингер Верлаг, 2011.
• Куртуа П.Ж., Белевич В. (1921–1999). Биографическая справка. Том X «Новой национальной биографии Королевской академии наук, литературы и изящных искусств Бельгии».