شایان اویس قرن پروفسور ایرانی معمای ۴۰ ساله را حل کرد؛ شایان اویس برنده مدال آباکوس اهل کجاست؟

شایان اویس قرن، دانشمند رایانه ایرانی‌تبار دانشگاه واشنگتن به‌خاطر استفاده از ابزار‌های ریاضی نوین برای پیشبرد الگوریتم‌های رایانه‌ای، برنده مدال آباکوس اتحادیه بین‌المللی ریاضیات شد.

سایت مجله «کوانتا» در گزارشی آورده است که این مدال هر چهار سال یک‌بار به دانشمندان زیر ۴۰ سال در حوزه علوم رایانه اعطا می‌شود و اویس قرن به‌پاس دستاوردهایش در نظریه الگوریتم‌ها موفق به دریافت آن شد. او که در حل مساله «فروشنده دوره‌گرد» و نظریه «نمونه‌گیری تصادفی» دستاورد‌های بی‌نظیری دارد، توانست رکوردی ۴۰ ساله را بشکند.

اما اگر بخواهید دقیقا بدانید که شایان اویس در «فروشنده دوره‌گرد» چه می‌کند باید به مثال ساده‌ای که خودش در گفت‌و‌گو با سایت بنیاد سیمونز مطرح کرده پیش برویم. او گفته وقتی مشغول تمرین تنیس روی چمن هستید و مربی‌تان آخر کار می‌گوید باید ۱۰۰ توپ رها شده در زمین را جمع کنید، ذهن من به سراغ یافتن راه‌حلی رفته تا بتوانم در کمترین زمان ممکن این توپ‌ها را جمع کرده و راهی خانه شوم.

به عبارتی دیگر، فرض کنید یک پیک موتوری باید به ده تا شهر مختلف سر بزند و سر جای اولش باز گردد. حالا چالش این است که کوتاه‌ترین مسیر ممکن راو پیدا کند تا هم در مصرف بنزین صرفه‌جویی شود و هم وقت.

پیدا کردن سریع بی‌نقص‌ترین مسیر برای تعداد زیادی شهر، برای کامپیوتر‌ها هم غیرممکن یا خیلی سخت است. شایان اویس سال‌ها روی همین مساله کار کرده و توانسته راه‌حل‌ها و فرمول‌های بهتری پیدا کند تا بهترین و نزدیک‌ترین پاسخ‌های ممکن را سریع‌تر پیدا کنیم.

آشنایی با برنده؛ از اصفهان تا واشنگتن

شایان اویس قرن متولد سال ۱۳۶۵ در شهر اصفهان است. او پنجمین فرزند خانواده بود و مادرش، فاطمه خویی که خود آرزوی تحصیل در ریاضیات را داشت به‌دلیل برخی محدودیت‌های فرهنگی آن دوران نتوانست ادامه تحصیل دهد. او فرزندانش را به‌شدت به تحصیل تشویق می‌کرد.

شایان از کودکی با دیدن موفقیت‌های علمی خواهران و برادران بزرگترش، روحیه رقابتی را در خود تقویت کرد. برادرش، شهاب که در المپیاد جهانی انفورماتیک شرکت کرده بود، با اهدای یک کتاب معمای ریاضی به او، شوق حل مسائل را در او شعله‌ور کرد. خود شایان نیز در سال ۲۰۰۴ میلادی موفق به کسب مدال طلای المپیاد جهانی انفورماتیک شد. او پس از تحصیل در دانشگاه صنعتی شریف، راهی دانشگاه استنفورد شد و دوره دکتری خود را در آنجا به پایان رساند و هم‌اکنون استاد دانشگاه واشنگتن در سیاتل است.

فرناز رونقی، همسر اویس قرن و مدیر ارشد فناوری یک شرکت نوپا درباره شخصیت او می‌گوید: «شایان توانایی شگفت‌انگیزی در بازی و شادبودن دارد. ذهنش مثل یک بچه می‌تواند لذت ببرد و چیزی را زیاد جدی نگیرد. این تعادل در زندگی، به او کمک کرده که در کارش هم موفق باشد.»

این دو در سیاتل زندگی می‌کنند و یک پسر ۱۰ ساله به نام فراز دارند.

دستاورد‌های علمی؛ شکستن رکورد ۴۰ ساله

مهم‌ترین دستاورد علمی اویس، ارائه الگوریتمی برای حل مساله فروشنده دوره‌گرد است. این مساله یکی از چالش‌های دیرینه علوم رایانه است که می‌پرسد: کوتاه‌ترین مسیری که از همه شهر‌های یک نقشه عبور کند و به نقطه اول بازگردد، کدام است؟

در سال ۱۹۷۶ میلادی، ریاضیدانی به نام نیکوس کریستوفیدس الگوریتمی ارائه کرد که مسیری با حداکثر ۵۰ درصد طول بیشتر از کوتاه‌ترین مسیر ممکن پیدا می‌کرد و به مدت بیش از ۴۰ سال، هیچ کس نتوانست این رکورد را بشکند.

شایان اویس به همراه همکارانش، با استفاده از ابزار‌های ریاضی از حوزه‌های به‌ظاهر نامربوط مانند نظریه احتمال، فیزیک آماری و هندسه جبری، موفق شد الگوریتمی طراحی کند که از رکورد کریستوفیدس بهتر عمل می‌کند؛ به عبارت ساده‌تر، الگوریتم جدید مسیری پیدا می‌کند که به کوتاه‌ترین مسیر ممکن بسیار نزدیک‌تر است و این فاصله را از ۵۰ درصد به میزان چشمگیری کاهش داده است.

این دستاورد در دسامبر ۲۰۱۹ میلادی به ثبت رسید و مقاله ۹۰ صفحه‌ای آن هفت ماه بعد منتشر شد.

تأثیر این موفقیت در جامعه علمی

امین صابری، استاد پیشین اویس در استنفورد نیز این پیشرفت را به پریدن از یک هواپیمای ابتدایی به بوئینگ ۷۴۷ تشبیه کرده است.

خود اویس درباره احساسش پس از این موفقیت می‌گوید: «وقتی بالاخره متوجه شدیم که الگوریتم جدید کار می‌کند، باورکردنی نبود. سال‌ها روی این مساله کار کرده بودیم و لحظه‌ای که دیدیم جواب می‌دهد، یکی از شیرین‌ترین لحظات زندگی علمی‌ام بود.»

نوآوری در نمونه‌گیری تصادفی

دومین دستاورد بزرگ او، کمک به حل معمایی ۳۰ ساله در زمینه نمونه‌گیری تصادفی است. این مساله که در علوم رایانه، آمار و حتی فیزیک کاربرد دارد، به این پرسش می‌پردازد که چگونه می‌توان به‌طور تصادفی یک گزینه را از میان مجموعه‌ای بسیار بزرگ انتخاب کرد.

اویس قرن و همکارانش در سال ۲۰۱۸ میلادی، با ترجمه این مساله به زبان چندجمله‌ای‌ها و استفاده از ابزار‌های ریاضی نوین، سرانجام حدسی را که دو دانشمند رایانه در سال ۱۹۸۹ میلادی مطرح کرده بودند، به اثبات رساندند.

آنا کارلین، همکار پژوهشی اویس قرن در دانشگاه واشنگتن، درباره روش کاری او می‌گوید: «شایان توانایی شگفت‌انگیزی در ایجاد ارتباط میان حوزه‌هایی دارد که به‌ظاهر هیچ ارتباطی با هم ندارند. او از ابزار‌های ریاضی استفاده می‌کند که دیگران حتی به فکرشان هم نمی‌رسد. این همان کاری است که پژوهشگران بزرگ انجام می‌دهند.»

او همچنی می‌گوید: «همکاری با شایان فوق‌العاده لذت‌بخش است. او همیشه باور دارد که می‌توان پیشرفت کرد و این خوش‌بینی، به دیگران هم سرایت می‌کند.»

خود اویس درباره این مسیر گفته «به دنبال یادگیری چیز‌های جدید هستم. وقتی مدت‌ها با یک رویکرد کار کنم، بی‌قرار می‌شوم و حس می‌کنم درجا می‌زنم. برای همین همیشه سراغ ابزار‌های جدید از حوزه‌های مختلف ریاضیات می‌روم.»

چرا دستاورد شایان اویس‌قرن اهمیت دارد و ارزش بالایی دارد؟

این یافته به چند دلیل ارزش بسیار زیادی دارد؛ نخست اینکه با بهبود الگوریتم‌های جابه‌جایی، موجب صرفه‌جویی عظیم در هزینه‌ها، زمان و مصرف سوخت شرکت‌های بزرگ لجستیکی، پست و حمل‌ونقل آنلاین در سطح جهان می‌شود.

دوم اینکه کاربرد‌های آن فراتر از مسافران و پیک‌ها بوده و در طراحی مدار‌های الکترونیکی پیشرفته و توالی‌یابی دی‌ان‌آ تاثیر مستقیم دارد. در نهایت، اهمیت اصلی کار شایان اویس در این است که با ورود جعبه‌ابزاری جدید از ریاضیات به حوزه الگوریتم‌ها، در‌های تازه‌ای را برای حل معما‌های پیچیده دیگر در علوم رایانه به روی محققان گشوده است.

منبع: یورونیوز