Школа вычислительной техники Университета Юты

Школа вычислительной является школа в колледже инженерии в Университете штата Юта в Солт - Лейк - Сити, штат Юта .

Инженерное здание Merrill, Университет Юты

Школа вычислительной техники

Школа предлагает степень бакалавра и магистра в области компьютерных наук. Школа имеет крупное финансирование исследований, которое поддерживает инициативы в:

• Анимация
• Компьютерная архитектура и СБИС
• Компьютерная графика
• Компьютерная безопасность и конфиденциальность информации
• Компьютерные системы
• Взаимодействие человека с компьютером
• Анализ изображений
• Обработка естественного языка
• Сети , встроенные системы и операционные системы
• Программный анализ
• Робототехника
• Управление данными и анализ
• Научная визуализация

Школа вычислительной техники внесла важный вклад в компьютерную графику и компьютерную анимацию. ^[1] Эти вклады включают:

• Затенение по Гуро
• Модель отражения Фонга
• Затенение по Фонгу
• уравнение рендеринга
• Чайник Юта

История

Исследования в области вычислительной техники в Университете Юты начались в 1965 году, когда бывший президент университета Джеймс Флетчер нанял профессора из Беркли Дэвида К. Эванса, который вернулся в свой родной штат и основал подразделение информатики на факультете электротехники. Эванс окончил Университет штата Юта в 1953 году со степенью доктора философии. по физике. Перед тем, как вернуться в Юту, Эванс разработал вычислительные системы, сначала в Бендиксе в качестве руководителя проекта коммерчески успешного компьютера G-15, а затем G-20 (1955-1962). Находясь в Беркли с 1962 по 1965 год, Эванс и архитектор G-15 Гарри Хаски инициировали проект Genie, который привел к таким инновациям, как операционная система с разделением времени Scientific Data Systems 940.

По возвращении в Университет Юты Эванс захотел развивать культуру творчества. Он нанял преподавателей с различным опытом и знаниями и поощрял интерактивное использование вычислений для различных творческих занятий.

Эванс сразу же получил крупный грант ARPA от Роберта Уильяма Тейлора , тогдашнего директора офиса ARPA IPTO, на создание центра передового опыта в области компьютерной графики. Эванс считал, что небольшие интерактивные компьютеры должны разрабатываться для расширения творческих возможностей человека, и планировал использовать награду ARPA для продолжения исследований в этом направлении. Используя многомиллионное финансирование от ARPA, Эванс смог использовать самое современное оборудование, необходимое для развития этой области.

Университет Юты был одним из первых четырех узлов ARPANET , первой в мире сети с коммутацией пакетов и зародыша современного всемирного Интернета . ^[2] В конце 1969 года отдел компьютерной графики Университета был подключен к узлу в Стэнфордском исследовательском институте в Менло-Парке, Калифорния, чтобы завершить первоначальную четырехузловую сеть.

Это подразделение информатики в Юте стало самостоятельным отделом в 1973 году.

ARPANET

Усилия в области создания сетей и хранения данных в Университете Юты были стимулированы ролью Эванса в создании нового подразделения компьютерных наук в 1965 году. Благодаря крупному контракту с ARPA каждый из четырех исходных узлов взаимодействовал с разными компьютерами для изучения проблем взаимодействия: a PDP-10 ( Университет Юты ), SDS Sigma 7 ( Калифорнийский университет, Лос-Анджелес ), SDS 940 ( Стэнфордский исследовательский институт ) и IBM 360 ( Калифорнийский университет, Санта-Барбара ).

Эванс и аспирант Стив Карр приехали из Беркли, чтобы возглавить первые исследования ARPANET в Университете Юты . Карр участвовал в первом заседании сетевой рабочей группы в 1968 году под председательством Элмера Шапиро из SRI, а также в нем приняли участие Стив Крокер, Джефф Рулифсон и Рон Стоутон. Вместе с исследователями из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Карр разработал первоначальный протокол связи между хостами для Arpanet (1970).

Тейлору приписывают создание проекта ARPANET в качестве директора отдела технологий обработки информации ARPA (1966-1969). Архитектура ARPANET и использование отдельного процессора сообщений интерфейса (IMP) были разработаны в 1967 году Уэсли А. Кларком из Вашингтонского университета, когда он арендовал автомобиль вместе с Тейлором и Эвансом. Тейлор работал с Эвансом в Университете штата Юта в 1970 году, прежде чем отправиться в Калифорнию, чтобы открыть легендарную лабораторию компьютерных наук Xerox Palo Alto Research Center , в которой позже работали несколько выпускников штата Юта, в том числе Алан Кей , Джон Варнок , Мартин Ньюэлл , Патрик Бодлер и Фрэнк Кроу. .

Тейлор и Ларри Робертс подготовили и подписали план сетевой программы для финансирования ARPA в 1968 году. Запрос предложений на закупку 4 IMP был выпущен после того, как план программы был одобрен директором ARPA. Ларри Робертс и Барри Весслер (и другие подрядчики) рассмотрели предложения и выбрали BBN Technologies в качестве победителя. Барри Весслер остался в ARPA, управляя внедрением IMP и первыми установками в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, SRI, UCSB и Юте. В 1970 году Барри Весслер покинул ARPA и стал аспирантом Юты под руководством Эванса, пока не получил степень доктора философии. в 1973 г.

Компьютерная графика в Юте

Мощные ресурсы Юты сыграли важную роль в привлечении лучших преподавателей, студентов и сотрудников для работы с Эвансом над его видением. При найме Ивана Сазерленда Эванс планировал как свой отдел, так и компанию ( Evans and Sutherland , основанную в 1968 году), которая могла бы разрабатывать рабочие станции с интерактивной графикой. Эванс и Сазерленд тщательно изучили исследовательское сообщество, чтобы привлечь лучшие таланты, обладающие навыками, необходимыми для создания этих систем. Из Массачусетского технологического института они наняли инженеров и специалистов по обработке сигналов / изображений, включая преподавателей Томаса Стокхэма и Чака Зейтца, а также доктора философии. студенты Дональд Острейхер и Алан Л. Дэвис . Из Политехнической школыи других университетов Франции , они привлекли математические таланты студентов Роберта Мала, Анри Гуро , Патрика Бодлера и Буй Туонг Фонга .

В эпоху Эванса и Сазерленда выпускники программы штата Юта внесли значительный вклад в рендеринг, затенение, анимацию, визуализацию и виртуальную реальность (особенно работы Джона Варнока в 1969 году, Анри Гуро в 1971 году, Дональда Виккерса в 1972 году, Фонга в 1973 году. , Эд Катмелл и Фред Парк в 1974 году, Генри Фукс и Мартин Ньюэл в 1975 году, Фрэнк Кроу в 1976 году, Джим Блинн в 1978 году, Джим Каджиа в 1979 году и многие другие). Дополнительный графический факультет, нанятый в это время, включал компьютерного художника Рона Реша. (1970–1979) и Рич Ризенфельд, эксперт в области компьютерного геометрического проектирования (1972 - настоящее время).

Ранняя графика и изображения для визуализации

В 1968 году оборудование, необходимое для создания представления изображения, было значительным: мэйнфрейм Univac выполнял вычисления для создания изображения, он отправлял результат на PDP-8, который через аналоговые выходные линии отправлял изображение на осциллограф Tektronix для рисования линий. . Затем камера записала изображение, но при этом оно никогда не отображалось на экране. Для цветных изображений требовалось несколько фотографий, каждая с фильтром разного цвета. Джон Варнок , получивший докторскую степень. в 1969 г. разработал первые научные визуализации с использованием этого подхода. После Юты Уорнок переехал в Эванс и Сазерленд , Xerox PARC , а затем стал соучредителем Adobe в 1982 году.

Юта Чайник

Чайник Ют является одним из наиболее знаковых изображений в компьютерной графике. ^[3] Он был разработан Мартином Ньюэллом , вдохновленным настоящим чайником Melitta, который он купил в универмаге в Солт-Лейк-Сити . Ньюэлл был учеником Эванса, который окончил его в 1975 году, а затем работал на факультете с 1975 по 1977 год. Первоначально чайник был нарисован вручную с помощью бумаги и карандаша. Затем Ньюэлл отредактировал контрольные точки Безье на пробирке для хранения данных Tektronix . Используя эту информацию, он создал набор данных с математическими координатами и трехмерное каркасное изображение. Utah Teapotбыла одной из первых широко доступных и фотогеничных трехмерных моделей с криволинейной поверхностью, одним из первых высококачественных виртуальных объектов. По этой причине он стал обычной эталонной моделью для программ синтеза изображений.

Другие усилия по моделированию

Студенты Юты моделировали и другие обычные предметы. В своей диссертации 1971 года Анри Гуро разработал штриховку Гуро, взяв за образец лицо своей жены Сильви. В 1972 году Иван Сазерленд поставил перед своим классом графики задачу выбрать что-нибудь знаковое для реалистичной визуализации. Студенты выбрали VolkswagenЖук - как символ мировой культуры, потому что он был достаточно большим, чтобы его можно было измерить как группа, и потому, что жена Ивана, Марша, владела им. Учащиеся нарисовали точки и линии на поверхности Жука, чтобы описать набор многоугольников. Волейбольная стойка и стыки на тротуаре образовывали трехмерную систему координат. Точки и многоугольники были отрисованы с использованием оборудования, разработанного доктором философии в Юте 1970 года. Гэри Уоткинс, чтобы запечатлеть закрашенные изображения на прямом видеомагнитофоне. Также в 1972 году Эд Кэтмелл и Фред Парк , оба ученики Сазерленда, сняли видео, иллюстрирующее процесс моделирования левой руки Кэтмалла и ее использование в анимации. Катмелл сделал гипсовую форму, к которой затем аналогичным образом добавил точки и многоугольники. Кэтмелл получил докторскую степень. в 1974 г. и основалPixar . Это видео недавно было добавлено в Национальный реестр фильмов как одно из самых первых полностью визуализированных компьютерных анимационных фильмов.

Центр графики и визуализации

В 1991 году Брауновский университет , Калифорнийский технологический институт , Корнельский университет , Университет Юты и Университет Северной Каролины объединились, чтобы сформировать Центр графики и визуализации, научно-технический центр NSF . В центре внимания центра было проведение графических исследований в области моделирования, рендеринга, пользовательских интерфейсов и высокопроизводительных архитектур. Исследование проводилось в двух прикладных областях: научная визуализация и дистанционное сотрудничество в виртуальных средах. Участие Юты во главе с Ричем Ризенфельдом (преподаватель с 1972 по 2015 год) и Элейн Коэн(факультет с 1984 г.), включая математику поверхностей, моделирование, человеко-машинный интерфейс и дизайн. Исследование основано на предыдущей работе Ризенфельда и Коэна по B-сплайнам, NURB и алгоритму Осло для вычислений геометрического и закрашенного рендеринга.

Языки программирования и персональные компьютеры

Алан Кей , ученик Эванса, разработал технологию объектно-ориентированного программирования, которая составляет основу современных систем программирования. В Юте Кей научился думать о компьютерах как о динамических, интерактивных личных устройствах, поддерживающих творческое мышление - основополагающий принцип его работы. Кей доктор философии. В диссертации (1969) описана конструкция машины FLEX, гибкого расширяемого языка программирования, разработанного в сотрудничестве с Эдом Чидлом. Кей мечтал об устройстве под названием Dynabook, портативном электронном устройстве размером с ноутбук с тремя кольцами, с сенсорным жидкокристаллическим экраном и клавиатурой - предшественником Apple iPad.

Вместе с другими выпускниками Юты Кей в начале своей карьеры занимался исследованием информатики в Xerox PARC. В PARC Кей участвовал в разработке Alto, который часто называют первым персональным компьютером. Что еще более важно, Кей изобрел Smalltalk , первый объектно-ориентированный язык программирования, за который он получил престижную премию Тьюринга в 2003 году. После ухода из Xerox, Кей занимал исследовательские должности в Atari , Apple Inc. , Hewlett-Packard и Disney, прежде чем начать исследование точек зрения. Институт , некоммерческая организация, занимающаяся поддержкой образовательных средств для детей.

В январе 1992 года студенты Майкл Мур и Ричард Нэш разработали первый шахматный сервер в Интернете и разместили его на lark.utah.edu, чтобы люди могли получить к нему доступ через telnet . ^[4] В июле сервер переехал в Университет Карнеги-Меллона, и Дэниел Слейтор позже взял на себя управление.

Недавняя история

Школа вычислительной техники также является домом для программы Entertainment Arts and Entertainment (EAE), которая является результатом междисциплинарного сотрудничества между Инженерным колледжем Университета Юты и Колледжем изящных искусств Университета Юты. В 2014 году программа EAE заняла второе место по программе бакалавриата ^[5] и четвертое место по программе магистратуры ^[6] по версии Princeton Review .

Школа вычислительной техники также связана с Научным институтом вычислительной техники и визуализации , который специализируется на исследованиях в области научной визуализации , научных вычислений и анализа медицинских изображений . В настоящее время в институте работает более 200 преподавателей и сотрудников, большинство из которых представляют факультеты вычислительной техники или биоинженерии. ^[7]

Известные люди

Учитывая ее долгую историю и связь с развитием информатики как области, Школа стала домом для ряда уважаемых ученых, предпринимателей и преподавателей.

Известные выпускники

• Роберт Адамсон (пионер программного обеспечения) - ученый-компьютерщик . Разработал Gener / OL, один из первых языков интерпретации.
• Алан Эштон - компьютерный ученый, соучредитель WordPerfect и Thanksgiving Point
• Брайан А. Барски - профессор Калифорнийского университета в Беркли, занимающийся компьютерной графикой и геометрическим моделированием, а также оптометрией и зрением .
• Джим Блинн - ученый-компьютерщик и научный сотрудник MacArthur , известный своей работой над документальным фильмом Карла Сагана «Космос» и изобретением первого метода представления текстур поверхности в графических изображениях.
• Эдвин Кэтмелл - лауреат премии « Оскар», ученый-компьютерщик и нынешний президент Walt Disney Animation Studios и Pixar Animation Studios .
• Джим Кларк - компьютерный ученый, плодовитый предприниматель и основатель нескольких технологических компаний, включая Silicon Graphics, Inc. , Netscape Communications Corporation , myCFO и Healtheon
• Майкл Ф. Коэн - старший научный сотрудник Microsoft Research , сейчас работает в Facebook Research, отмечен за работу над методами излучения для синтеза изображений.
• Фрэнк Кроу - компьютерный ученый, разработавший методы сглаживания для компьютерной графики
• Алеша Эфрос - исследователь компьютерного зрения, обладатель премии ACM Prize in Computing
• Джастин Франкель - разработал Winamp , изобрел одноранговую сеть gnutella и основал компанию Cockos Incorporated (наиболее известную благодаря цифровой звуковой рабочей станции REAPER ).
• Генри Фукс - специалист по информатике, исследования в области высокопроизводительного графического оборудования; Трехмерная медицинская визуализация; головной дисплей и виртуальные среды.
• Эми Гуч - компьютерный ученый, изобретатель модели затенения Гуча.
• Анри Гуро , компьютерный ученый, изобретатель затенения Гуро
• Джим Каджиа - специалист по информатике, разработал концепцию буфера кадра для хранения и отображения однорастровых изображений и уравнения рендеринга.
• Алан Кей - компьютерный ученый, лауреат премии Тьюринга, автор концепции портативного компьютера. [17]
• Гордон Киндлманн - компьютерный ученый, изобрел тензорный глиф
• Мириа Мейер - компьютерный ученый, пионер интерактивной визуализации для фундаментальных исследований
• Мартин Ньюэлл - компьютерный ученый и пионер графики, наиболее известный как создатель чайника из штата Юта.
• Фред Парк - создатель первого лица человека, смоделированного с помощью компьютерной графики.
• Буй Туонг Фонг , специалист по информатике, изобретатель модели отражения Фонга и модели затенения Фонга
• Джон Варнок , специалист по информатике, основатель компании Adobe Systems, разработавшей язык Postscript для настольных издательских систем.
• Телле Уитни , генеральный директор и президент Института женщин и технологий Аниты Борг .

Известный факультет

• Дэвид К. Эванс - основатель факультета информатики в университете; пионер графики и соучредитель Evans & Sutherland
• Мэтью Флетт - член основной группы разработчиков языка программирования Racket
• Александра Илмер Форсайт - автор первого учебника по информатике
• Энтони К. Хирн - разработал систему компьютерной алгебры REDUCE , соучредитель компьютерной сети CSNET.
• Джон М. Холлербах - редактор Международного журнала исследований робототехники , соучредитель Международного симпозиума по исследованиям робототехники и соавтор ловких рук Юты / Массачусетского технологического института.
• Кристофер Р. Джонсон - директор-основатель Института научных вычислений и визуализации , лауреат премии Сиднея Фернбаха компьютерного общества IEEE и обладатель медали губернатора Юты за науку и технологии.
• Эллиотт Органик - педагог, считающийся «выдающимся писателем-толкователем информатики» ^[8]
• Джон Регер (John Regehr) - разработал фаззер Csmith для компилятора C, средство очистки от переполнения целых чисел для компилятора Clang C и широко читаемый блог Embedded in Academia.
• Иван Сазерленд - лауреат премии Тьюринга 1988 года за Sketchpad ; соучредитель Evans and Sutherland
• Суреш Венкатасубраманиан - разработал понятие t-близости в дифференциальной конфиденциальности и широко читаемый журнал Geomblog.
• Джозеф Захари - педагог и член- учредитель проекта бакалавриата по вычислительной инженерии и науке Министерства энергетики США (UCES)

использованная литература