Рахул Сарпешкар

Рахул Сарпешкар — профессор Томаса Э. Курца и профессор инженерии, профессор физики, профессор микробиологии и иммунологии, а также профессор молекулярной и системной биологии в Дартмуте. ^[1] Сарпешкар, чья междисциплинарная работа касается биоинженерии, электротехники, квантовой физики и биофизики, является первым председателем кластера вычислительной науки Уильяма Х. Нейкома, который фокусируется на аналоговых, квантовых и биологических вычислениях. Кластеры, разработанные преподавателями со всего института для решения основных глобальных проблем, являются частью видения президента Филипа Хэнлона по укреплению академического совершенства в Дартмуте. До Дартмута Сарпешкар был штатным профессором Массачусетского технологического института и руководил группой аналоговых схем и биологических систем. ^[2] В настоящее время он также является приглашенным ученым в Исследовательской лаборатории электроники Массачусетского технологического института. ^[3]

Его исследования внесли вклад в следующие области:

• Аналоговые схемы и аналоговые вычисления
• Молекулярная, системная и синтетическая биология
• Сверхмаломощные и сверхэнергоэффективные системы
• Конструкция, собирающая энергию
• Медицинские имплантаты на основе глюкозы
• Биоэлектроника
• Био-вдохновленные и биомиметические системы
• Цитоморфные (клеточно-инспирированные) системы
• Аналоговые суперкомпьютерные системы
• Квантовые и созданные на их основе аналоговые компьютеры
• Медицинские приборы
• Кохлеарные имплантаты
• Интерфейсы мозг-машина
• Теория управления

Недавнее выступление Сарпешкара на TEDx «Аналоговые суперкомпьютеры: от квантового атома до живого тела» суммирует некоторые из его уникальных и междисциплинарных исследований [1]. Его исследования используют аналоговые схемы и аналоговые вычисления для создания инноваций в области биоинженерии и синтетической биологии, биологических суперкомпьютерах, сверхэнергоэффективных вычислениях и квантовых вычислениях. Например, сопоставляя аналоговые электронные схемы логарифмического домена с аналоговыми схемами ДНК-белка логарифмического домена в живых клетках [2], работа профессора Сарпешкара в выпуске Nature за май 2013 года (doi: 10.1038/nature12148) стала пионером в области аналоговой синтетической биологии [3]. Недавно три выданных патента и один ожидающий рассмотрения патент на его имя показали, как строго имитировать квантовую физику с помощью классических аналоговых схем. Он использовал это для создания новых квантово-вдохновленных архитектур, которые выполняют спектральный анализ, как биологическое внутреннее ухо или улитка, то есть «квантовая улитка». Книга профессора Сарпешкара [4] представила новую форму электроники, названную цитоморфной электроникой , т. е. электроникой, вдохновленной клеточной биологией [5]. Она основана на поразительном сходстве между экспоненциальными уравнениями Больцмана шумного молекулярного потока в химических реакциях и экспоненциальными уравнениями Больцмана шумного электронного потока в транзисторах. Следовательно, схемы в биологии и химии могут быть отображены в схемы в электронике и наоборот. Таким образом, это «цитоморфное отображение» позволяет отображать аналоговые электронные мотивы в аналоговые молекулярные схемные мотивы в живых клетках, как в работе в Nature , а также моделировать крупномасштабные сети обратной связи в клетках с помощью аналоговых электронных суперкомпьютеров. Таким образом, его работа привела к новому и фундаментальному подходу аналоговых схем в областях синтетической биологии и системной биологии, которые оба имеют большое значение в будущем биотехнологии и медицины [6] и [7]. Например, его фундаментальные работы по аналоговой синтетической и системной биологии могут оказать влияние на синтез биотоплива, химикатов, энергии, молекулярных и клеточных сенсоров, разработку сетевых лекарств, методы лечения рака, диабета, аутоиммунных, инфекционных и нервных заболеваний.

Работа Сарпешкара над медицинскими имплантатами, работающими на глюкозе, была представлена ​​в Economist , WIRED и Science News и была отмечена Scientific American среди главных научных прорывов 2012 года [8]. Работа профессора Сарпешкара над гибридной аналого-цифровой схемой, которая имитирует сети обратной связи в мозге, появилась на обложке журнала Nature и получила широкое внимание СМИ [9]. Его работа над сверхмаломощным аналоговым процессором кохлеарного импланта для глухих имела широкое влияние и была представлена ​​в статьях в New York Times [10], Technology Review и IEEE Spectrum , как и его работа над сверхмаломощными интерфейсами мозг-машина для слепых и парализованных, а также для сердечного и неинвазивного мониторинга. Его группа имеет несколько первых и лучших мировых рекордов в области медицинских приборов, медицинской электроники, сверхмаломощного, аналогового и био-вдохновленного дизайна [11].

Он является автором более 139 технических публикаций и изобретателем более сорока двух патентов. Он является изобретателем RF Cochlea , быстрого анализатора радиочастотного спектра, вдохновленного человеческим ухом [12]. Его книга Ultra Low Power Bioelectronics: Fundamentals, Biomedical Applications, and Bio-inspired Systems опубликована Cambridge University Press и предоставляет широкий и глубокий анализ областей аналогового, сверхмаломощного, биомедицинского, биологического, энергосберегающего и био-вдохновленного проектирования. Она основана на курсе, который Сарпешкар преподавал в Массачусетском технологическом институте в течение многих лет, в котором подчеркивается, как универсальный язык аналоговых схем обеспечивает наглядный и интуитивный метод анализа дифференциальных уравнений в физике, химии, биологии, инженерии и медицине. Он получил премию Junior Bose и премию Ruth and Joel Spira за выдающиеся достижения в преподавании в Массачусетском технологическом институте.

Сарпешкар получил несколько наград, включая премию NSF Career Award, премию ONR Young Investigator Award, премию Packard Fellows Award и премию Indus Technovator Award. Он является членом IEEE и членом Национальной академии изобретателей. Он является ассоциированным редактором IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems и входит в программные комитеты нескольких технических конференций. Его недавнее выступление на TEDx «Аналоговые суперкомпьютеры: от квантового атома до живого тела» суммирует некоторые из его уникальных и междисциплинарных исследований [13]. Его приглашенный доклад Google Tech на конференции Frontiers of Engineering Conference 2011, организованной Национальной академией инженерии (NAE), суммирует его более раннюю работу над сверхмаломощным программируемым аналоговым кохлеарным имплантационным процессором и другими сверхмаломощными имплантируемыми устройствами [14].

Сарпешкар получил степень бакалавра наук по электротехнике и физике в Массачусетском технологическом институте и степень доктора философии по вычислениям и нейронным системам в Калифорнийском технологическом институте . Его научным руководителем в Калтехе был Карвер А. Мид . Он был членом технического персонала в Bell Labs в его Департаменте биологических вычислений в Физическом отделении.

• Аналоговые суперкомпьютеры: от квантового атома до живого тела Видео TEDx
• Мощность ячеек
• Председатель Томаса Э. Курца
• Группа аналоговых схем и биологических систем
• Аналоговая синтетическая биология
• Медицинские имплантаты на основе глюкозы привлекли широкое внимание СМИ
• Книга профессора Сарпешкара
• Транзисторы имитируют ячейки, статья в новостях Массачусетского технологического института.
• Новостная статья MIT по цитоморфной электронике.
• Пресс-релиз Массачусетского технологического института о радиочастотной кохлеарной системе, послуживший поводом для нескольких других новостных статей.