Жан М. Карлсон

Джин Мари Карлсон (род. 1962) - профессор теории сложности в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре . Она изучает надежность и обратную связь в сложных системах с высокой степенью связи , которые находят применение в различных областях, включая землетрясения, лесные пожары и нейробиологию.

Ранняя жизнь и образование [ править ]

Карлсон изучала электротехнику и информатику в Принстонском университете и окончила его в 1984 году. Она переехала в Корнельский университет для учебы в аспирантуре, получив степень магистра прикладной физики в 1987 году. В 1987 году она перешла на теоретическую физику конденсированного состояния для получения докторской степени и защитила докторскую в 1988 г. Она работала под руководством Джеймса Сетны над моделью спинового стекла в решетке Бете . ^[1] Карлсон работал в Институте теоретической физики им. Кавли в качестве постдокторанта у Джеймса С. Лангера .^{[2] [3]}

Исследования и карьера [ править ]

Карлсон была назначена на факультет Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в 1990 году. Она занимается фундаментальной теорией и приложениями сложных систем . ^{[4] [5]} В 1993 году она была удостоена стипендии Фонда Дэвида и Люсиль Паккард , что позволило ей изучить физические и математические принципы, лежащие в основе сложности. ^[6] Карлсон использует высокооптимизированные методы допусков (HOT), которые связывают развивающуюся структуру с степенными законами в сильно взаимосвязанных системах. ^{[7] [8] [9]}Карлсон разработал механизм HOT в начале 2000-х годов и с тех пор применяет его к сложным системам, включая иммунную систему, землетрясения, лесные пожары и нейробиологию. HOT представляет собой объединяющую структуру, которая может взаимодействовать с внешней средой, что отличается от самоорганизованной критичности и грани хаоса . ^[7]

Карлсон использовал вычислительную системную биологию, чтобы понять иммунную систему . ^[10] Она изучает, как иммунная система меняется с возрастом, а также аутоиммунные заболевания и гомеостаз . ^[10] Карлсон работал с Эриком Джонсом разработать математическую модель , которая может анализировать и прогнозировать взаимодействия в кишечнике бактерии из плодовых мух . Есть надежда, что эта модель сможет объяснить микробиом кишечника человека . ^[11] Их модель продемонстрировала, что взаимодействие между бактериями в кишечнике так же важно для общего состояния здоровья плодовой мушки, как и их присутствие в кишечнике. ^[11]

Она также применила теорию сложности к нейробиологии , выявляя свойства нейронных сетей , которые защищены у здорового населения. ^[12] Понимание этих сетей может объяснить связь между структурой белого вещества и когнитивной функцией. ^[12] Карлсон пытается объяснить, как нейронные сети участвуют в обучении и памяти, сравнивая их со структурами вычислительной и биологической обработки информации. ^[12] Карлсон особенно заинтересован в последовательном обучении; который сочетает в себе новую информацию с предыдущими знаниями. ^[12] Ее работа сочетает вычислительные модели с экспериментальными данными электроэнцефалографии имагнитно-резонансная томография . ^[12] Она продемонстрировала, что части мозга, которые синхронизируют свою активность при выполнении задач, связанных с памятью, с возрастом становятся меньше, но становятся более многочисленными. ^[13]

Применение статистической механики к материаловедению может помочь описать характеристики сыпучих материалов . ^[14] Она применяет теорию зон трансформации сдвига к зернистым материалам, чтобы описать, как они текут и застревают. ^[14] Эта работа способствует ее исследованиям трения при землетрясениях , законов скорости и состояния и реологического хаоса. ^{[15] [16]} Карлсон изучал сложность в нескольких областях физики землетрясений, включая динамический разрыв и сверхсдвиг. ^[17] Она разработала алгоритм (Highly Optimized Tolerance Fire Spread Model, HFire), который может моделировать распространение лесных пожаров, который можно использовать для понимания долгосрочной эволюции лесных экосистем и помощи в координации управления лесным хозяйством. Она исследовала процесс принятия решений людьми при реагировании на стихийные бедствия, чтобы сделать эвакуацию более безопасной и эффективной. ^[18] Она исследовала компромиссы, возникающие при реагировании на лесные пожары , используя модели экономики, населения и распространения пожаров. ^{[18] Для} этого требуются инструменты динамического принятия решений, поскольку задержки во времени могут привести к большему количеству пожаров и спросу на ресурсы. ^[18]Она также изучила, как информационные сети влияют на решения, и взаимосвязь между распространением информации и социальным обменом. ^[18]

Карлсон также применил теорию сложности к эконофизике , ^[19] эволюцию ^[20] и теорию управления . ^[21] Она работает приглашенным профессором в Институте Санта-Фе . ^[22]

Ссылки [ править ]