پروفسور ایرانی برنده مدال آباکوس شد؛ شایان اویس قرن و حل معمای ۴۰ ساله الگوریتم‌ها

وبگاه کوانتا مگزین در گزارشی آورده است:

دکتر شایان اویس قرن، دانشمند برجسته رایانه در دانشگاه واشینگتن و فارغ‌التحصیل دانشگاه صنعتی شریف، به‌پاس دستاوردهایش در نظریه الگوریتم‌ها، موفق به دریافت مدال آباکوس (Abacus Medal) از اتحادیه بین‌المللی ریاضیات شد. این مدال هر چهار سال یک‌بار به دانشمندان زیر ۴۰ سال در حوزه علوم رایانه اعطا می‌شود.

او که در حل «مسئله فروشنده دوره‌گرد» و نظریه نمونه‌گیری تصادفی دستاوردهای بی‌نظیری دارد، توانست رکوردی ۴۰ ساله را بشکند.

آشنایی با برنده؛ از اصفهان تا واشینگتن

شایان اویس قرن متولد سال ۱۳۶۵ در شهر تاریخی اصفهان است. او پنجمین فرزند خانواده بود و مادرش، فاطمه خویی، که خود آرزوی تحصیل در ریاضیات را داشت اما به‌دلیل محدودیت‌های فرهنگی آن دوران نتوانست، 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 وی، شوق حل مسائل را در او شعله‌ور کرد. خود شایان نیز در سال ۲۰۰۴ میلادی موفق به کسب مدال طلای المپیاد جهانی انفورماتیک شد.

وی پس از تحصیل در دانشگاه صنعتی شریف، راهی دانشگاه استنفورد شد و دوره دکتری خود را در آنجا به پایان رساند. او هم‌اکنون استاد دانشگاه واشینگتن در سیاتل است.

اویس قرن (سمت راست) در سال ۲۰۰۵ میلادی، به همراه خواهران و برادرانش (از چپ به راست): شهاب، شهرام، شیدا و شادی

دستاوردهای علمی؛ شکستن رکورد ۴۰ ساله

مهم‌ترین دستاورد علمی اویس قرن، ارائه الگوریتمی برای حل مسئله فروشنده دوره‌گرد (Traveling Salesperson Problem) است. این مسئله 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 (Nicos Christofides) الگوریتمی ارائه کرد که مسیری با حداکثر ۵۰ درصد طول بیشتر از کوتاه‌ترین مسیر ممکن پیدا می‌کرد. به مدت بیش از ۴۰ سال، هیچ کس نتوانست این رکورد را بشکند.

اویس قرن 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/ آذر ۱۳۹۸ شمسی به ثبت رسید و مقاله ۹۰ صفحه‌ای آن هفت ماه بعد منتشر شد.

تأثیر این موفقیت در جامعه علمی

امین صابری، استاد سابق اویس قرن در استنفورد، این پیشرفت را به پریدن از یک هواپیمای ابتدایی به بوئینگ ۷۴۷ تشبیه کرده است. خودِ اویس قرن درباره احساسش پس از این موفقیت می‌گوید: وقتی بالاخره متوجه شدیم که الگوریتم جدید کار می‌کند، باورکردنی نبود. سال‌ها روی این مسئله 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 (Random Sampling) است. این مسئله 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 مسئله به زبان چندجمله‌ای‌ها (Polynomials) و استفاده از ابزارهای ریاضی نوین، سرانجام حدسی را که دو دانشمند رایانه در سال ۱۹۸۹ میلادی مطرح کرده بودند، به اثبات رساندند.

رویکرد منحصربه‌فرد علمی

آنا کارلین (Anna Karlin)، همکار پژوهشی اویس قرن در دانشگاه واشینگتن، درباره روش کاری وی 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.

وی در ادامه می‌افزاید: همکاری با شایان فوق‌العاده لذت‌بخش است. او همیشه باور دارد که می‌توان پیشرفت کرد و این خوش‌بینی، به دیگران هم سرایت می‌کند.

خودِ اویس قرن می‌گوید: من 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.

زندگی شخصی و روحیه شاد

فرناز رونقی (Farnaz Ronaghi)، 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.

آن‌ها هم‌اکنون در سیاتل زندگی می‌کنند و یک پسر ۱۰ ساله به نام فراز دارند.