مروری بر دستاورد‌های پروفسور شکرالهی، برگزیده جایزه مصطفی(ص)

پروفسور محمدامین شکراللهی، برگزیده دومین دوره جایزه مصطفی(ص)، ریاضی‌دان ایرانی و استاد دانشگاه دولتی لوزان همواره ریاضی را به عنوان علمی می‌دید که توان حل مشکلات ملموس جامعه بشری را دارد و توانست فرآیند‌های کدگذاری و کدگشایی را اصلاح و الگوریتم‌های سریع‌تری را در فناوری ارتباطات اختراع کند.

کد خبر: ۱۰۸۱۵۸۱

يکشنبه - ۲۸ خرداد ۱۴۰۲ / June 18, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پخش محتوای دیجیتال با سرعت و کیفیت بالا برای مخاطبانی در سرتاسر جهان اگرچه امروز امری بدیهی و پیش و پاافتاده است در آن زمان مساله‌ای حل نشده بود که ذهن محمد امین شکرالهی، ریاضی‌دان ایرانی را به خود مشغول ساخته بود و پژوهش‌های این ریاضی‌دان در این زمینه در نهایت به ایده درخشان و نوآورانه‌ای انجامید که خیلی زود در فناوری‌های نوین ارتباطی به کار گرفته شد.

محمد امین شکرالهی در مرکز تهران به دنیا آمد و همانجا بزرگ شد؛ او که از کودکی در مدرسه آلمانی تهران، تحصیل کرده بود برای پایان کلاس سیزدهم آن و دریافت دیپلم به آلمان رفت و در همانجا ماندگار شد. پس از گذراندن دوره کارشناسی ارشد در دانشگاه کارلسروهه به دانشگاه بُن رفت و در سال ۱۹۹۱ با موفقیت از تز دکترای خود با عنوان «بهبود نظریه کدگذاری و پیچیدگی از طریق زمینه‌های تابع جبری» دفاع کرد.

در نگاه او، ریاضیات نه یک دانش انتزاعی و به دور از زندگی و نیاز‌های روزمره بلکه ابزاری کارآمد برای ساخت و پیشبرد فناوری‌های روز دنیا است. از همین رو، فعالیت‌هایش از کار در دانشگاه‌ها و پروژه‌های برخی از مراکز عمده علمی و آزمایشگاهی جهان تا شرکت‌های فناور را دربرمی‌گیرد. مدتی پژوهشگر ارشد موسسه بین‌المللی علوم رایانه در برکلی بود؛ موسسه‌ای که از ۱۹۸۸ دانشمندان را از سرتاسر جهان گردهم می‌آورد تا بر موضوعاتی همچون کلان‌داده‌ها، یادگیری ماشین، هوش مصنوعی و ... پژوهش کنند. مدتی به دانشگاهی که از آن دانش‌آموخته شده بود بازگشت و به عنوان استادیار دپارتمان علوم رایانه به تدریس و پژوهش پرداخت و مدتی هم عضو کادر فنی آزمایشگاه‌های بِل بود. با این همه بزرگترین دستاورد علمی او تا به امروز زمانی رقم خورد که در شرکت دیجیتال فانتین مشغول به کار شد و کد‌های فواره‌ای مورد استفاده این شرکت را متحول ساخت.

کد‌های فواره‌ای زمانی مطرح شدند که پروتوکل قدیمی TCP که در انتقال اطلاعات به کار برده می‌شد همزمان با ظهور فناوری‌های جدید با چالش‌هایی جدی روبرو شد. پروتوکل‌های TCP با وجود کارآمدی بسیار زیاد خود به سال‌های آغازین شکل‌گیری اینترنت تعلق داشتند و چنانچه شکرالهی نیز می‌گوید در آن زمان هنوز انتقال انبوه داده به عنوان یک مساله مطرح نشده بود. از همین رو بود که در اواخر دهه ۹۰ میلادی، دانشمندی به نام مایکل لوبی در موسسه بین‌المللی علوم رایانه در برکلی، کالیفرنیا با اختراع خود، انتقال انبوده داده‌ها به شمار زیادی از کاربران مستقل را امکان‌پذیر ساخت. این کد، جریان نامحدودی از داده را سرازیر می‌کند به این صورت که هر مجموعه‌ای از این داده‌ها با اندازه کافی می‌توانند جهت بازیابی داده‌های اولیه مورد استفاده قرار گیرند. درست همچون زمانی که لیوانی را زیر فواره آبی می‌گیرید تا پر شود؛ فارغ از این‌که به این فکر کنید که کدام یک از قطرات آب، لیوان را پر کرده‌اند. اختراع لوبی به دلیل همین تناظر مفهومی، «فواره دیجیتال» نام گرفت؛ او در سال ۲۰۰۲، نخستین کد‌های فواره‌ای کاربردی خود به نام LT را منتشر کرد. کد LT با وجود تحول چشمگیری که پدید آورده بود با مشکلاتی در زمینه کدگذاری و کدگشایی روبرو بود و همین امر، شکرالهی را بر آن داشت که در سال ۲۰۰۱ و تنها چند ماه پس از پیوستنش به شرکت دیجیتال فانتین (فواره دیجیتال) که در سال ۱۹۹۸ و با همبنیانگذاری لوبی راه‌اندازی شده بود، نوع جدیدی از کد‌های فواره‌ای را اخترع کند. او با ایده درخشان خود توانست فرآیند‌های کدگذاری و کدگشایی را اصلاح و الگوریتم‌های سریع‌تری را میسر سازد. شکرالهی این کد را رپتور نامید که برای بسیاری یادآوری فیلم‌های پارک ژوراسیک است. او این نام را به پیشنهاد همسر آلمانی‌اش که در آن زمان مشغول ساخت مستندی درباره دایناسور‌ها بود بر این کد گذاشت. شکرالهی از همسرش نقل می‌کند که پرسیده بود: "داری روی نسخه سریع کد‌های فواره‌ای کار می‌کنی؟ نامش را بگذار رپتور". «رپتور» واژه‌ای است که پس از فیلم ژوراسیک (۱۹۹۳) بر سر زبان‌ها افتاد و در واقع کوتاه شده واژه «ولاسی‌رپتور» است. ولاسی‌رپتور‌ها سرده‌ای از دایناسور‌های گوشت‌خوار و چابک بودند که در فاصله ۷۱ تا ۷۵ میلیون سال پیش بر روی زمین زندگی می‌کردند. در نام آن‌ها «ولاسی» به گوشتخوار بودن آن‌ها دلالت دارد و «رپتور» به تند و تیز بودنشان. جای تعجب نیست که همسر او رپتور را برای اشاره نسخه سریع‌تر کد‌های فواره‌ای پیشنهاد کرده بود.

نوآوری‌های شکرالهی در طراحی و ساخت کد‌های رپتور و فواره‌ای، توجه نهاد‌های برجسته علمی در حوزه برق و الکترونیک و رایانه را متوجه او ساخت. در راس آن‌ها موسسه معتبر IEEE (آی تریپل ای) است که در سال ۲۰۰۲ جایزه بهترین مقاله جامعه نظریه اطلاعات و در ۲۰۰۷، جایزه بهترین مقاله جامعه ارتباطات و جامعه نظریه اطلاعات را دریافت کرد. در همین سال، جایزه اریک سامنر به پاس کمک‌های بی بدیلش در حوزه ارتباطات نصیب او شد. مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک که با عنوان اختصاری IEEE شناخته می‌شود در سال ۱۹۶۳ از ادغام دو نهاد قدیمی‌تر موسسه مهندسان رادیو و موسسه آمریکایی مهندسان برق شکل گرفت. این موسسه که ماموریت خود را پیشبرد فناوری برای منفعت بشر می‌داند به طور ویژه بر مهندسی برق، مخابرات و مهندسی رایانه متمرکز است و هدف خود را ایجاد پیشرفت‌های فنی و آموزشی در این زمینه و حوزه‌های مشابه می‌داند. این مجموعه با دارا بودن بیش از ۲۰۰ نشریه علمی-پژوهشی، نزدیک به ۳۰% از ادبیات برق و رایانه جهان را تولید می‌کند.

جوایز او در IEEE تنها به مقالات او محدود نماند و از او برای آموزش نظریه اطلاعات و سخنرانی‌هایش در این زمینه تقدیر به عمل آمد. شکرالهی از همایش‌های داخل ایران نیز غافل نماند؛ در سال ۲۰۱۱ (۱۳۸۷ خورشیدی)، مقاله ارائه شده‌اش در کنفرانس ریاضی ایران به عنوان مقاله برتر انتخاب شد و جایزه عباس ریاضی کرمانی را نصیب او کرد. انجمن ریاضی ایران از سال ۱۳۷۰ خورشیدی این جایزه را به یاد عباس ریاضی کرمانی، ریاضی‌دان برجسته و بنیانگذار ستاره‌شناسی نوین در ایران به پژوهش‌های ارزشمند ریاضی‌دان‌های ایران اهدا می‌کند. شکرالهی می‌گوید این جایزه برایم بسیار مهم است و در اتاق کارم بالاتر از همه جوایز دریافتی قرارش داده‌ام.

در سال ۲۰۱۲ او که دیگر به یکی از چهره‌های برجسته فناوری ارتباطات و اطلاعات (ICT) در جهان تبدیل شده بود مدال ریچارد همینگ که یکی از معتبر‌ترین جایزه‌های IEEE است را دریافت کرد. این موسسه، جایزه یاد شده را مختص مشارکت‌های استئنائی در علوم اطلاعات، سیستم‌ها و فناوری می‌داند.

موفقیت‌های شکرالهی در سال ۲۰۱۴ با جایزه یان فان وسوم کنفرانس بین‌المللی مدار‌های حالت جامد برای مقاله اروپایی برتر این کنفرانس و در سال ۲۰۱۵ با جایزه بهترین مقاله IEEE کمیته فنی ذخیره داده این نهاد، تداوم یافت.

«رپتور کد» توجه کارگروه علمی جایزه مصطفی (ص) را هم متوجه خود ساخت و دبیرخانه این جایزه، شکرالهی را در حوزه «نظریه اطلاعات» به عنوان یکی از دو برگزیده جایزه مصطفی (ص) در سال ۲۰۱۷ اعلام کرد. کارگروه علمی جایزه مصطفی (ص) در توصیف دستاورد او می‌گوید: «درحال حاضر میلیون‌ها محصول در سراسر جهان درحال استفاده از این کد‌ها هستند مثلا از تلویزیون‌های اینترنتی تا سیستم‌های اختصاصی‌تر انتقال داده که توزیع داده به مناطق روستایی را ممکن می‌سازند. از این رو، دکتر شکرالهی به دلیل تلاش‌هایش در زمینه کد‌های رپتور و تاثیر ماندگار آن بر بشریت نامزد جایزه مصطفی گردیده است». او تا زمانی که به عنوان برگزیده دومین دوره جایزه مصطفی (ص) معرفی شد، حدود ۲۰۰ اختراع به ثبت رسانده بود.

کد‌های رپتور شکرالهی که در آغاز در شرکت دیجیتال فانیتن جدی گرفته نشده بود در نهایت به عامل اصلی موفقیت این شرکت تبدیل شد تا آنجا که به خریداری این شرکت از سوی شرکت کوالکام (Qualcomm) که از پیشگامان طراحی سیستم‌های بی‌سیم در جهان است منجر شد. در کوالکام، نسخه جدیدی از کد‌های رپتوری شکرالهی با برند RaptorQ عرضه شد. شکرالهی با گذشت زمان، نسخه‌های جدیدتری از کد رپتور خود را برای کاربرد‌های متنوع توزیع اطلاعات ارائه کرد.

او همچنان سرسختانه پژوهش‌های خود را پی می‌گیرد و همچون گذشته پژوهش‌هایش هیچگاه از صنعت فاصله نگرفته نمی‌گیرد؛ او از یک طرف به عنوان عضو هیات علمی دانشگاه فدرال فناوری لوزان در این دانشگاه تدریس می‌کند و از طرفی دیگر در پارک فناوری این دانشگاه که مجاور آن قرار دارد «کندو» را به سوی محصولاتی در لبه فناوری راهبری می‌کند. «کندو» نام شرکتی است که شکرالهی راه‌اندازی کرده و مدیریت آن را نیز بر عهده دارد. در نامگذاری شرکت کندو بار دیگر، این همسر شکرالهی است که نقش اصلی را بازی کرده است؛ به پیشنهاد او واژه فارسی «کندو» که یادآور هم‌افزایی و تاثیرگذاری کار تک‌تک زنبور‌ها در شکل‌گیری فرآورده نهایی است برای این شرکت در نظر گرفته شده است. شکرالهی می‌گوید "وقتی زنبور‌ها با هم کار می‌کنند، مجموع کارشان خیلی بیشتر از کار هر فردی در آن مجموعه است" و به قول خودش این دقیقا همان اتفاقی است که در شرکت کندو رخ می‌دهد.

محمد امین شکرالهی، ریاضی‌دانی شناخته شده در جهان است که بسیاری از کلیشه‌های ذهنی موجود درباره انتزاعی و غیرکاربردی بودن ریاضیات را می‌شکند. او بار‌ها و بار‌ها نشان داده که به آسانی می‌تواند مسیری میان جبر و جبر رایانه‌ای تا نظریه اعداد محاسباتی و طراحی و تحلیل سیستم‌های کدگذاری و در نهایت صنعت را بپیماید و باز هم به مسیری نو در میان آن‌ها بیندیشد.