Algoritmer og kjærleik

– Å auka farten i ein prosess, om det så berre er lite grann, kan tyda svært mykje for eit selskap, seier Michael Fellows, professor ved Institutt for informatikk. Han vart tilsett ved UiB gjennom “Toppforsk”-programmet, finansiert av den norske regjeringa og Bergen Forskningsstiftelse (BFS).

Fellows er anerkjent som grunnleggjar og leiar av den relativt nye greina av informatikk, kalla ”parametrisert kompleksitet” Denne disiplinen undersøkjer den ibuande problematikken i korleis it problem kan modellerast og løysast med algoritmar, anten i teori eller praksis.

– Ein algoritme er ei oppskrift. Ein algoritme for å laga ei kake vil vera å ta ein desliter mjøl, gjer slik og slik. Ein god algoritme ville bli ei god kake. Matematisk sett vil ein god algoritme bruka færre ressursar, gå fortare eller bruka mindre minne, forklarar professoren.

Parametrisert kompleksitet peiker ut eigenskapane i eit problem (eller parametra) ein kan utnytta for å laga raskare og betre algoritmar. Til dømes det kjente  ”tre-breidde-parameteret” som målar kor mykje ein graf liknar på eit tre. Dataa i probelem i det verkelege livet, som naturleg seleksjon, eller kjemiske og fysiske prosessar, er ofte store og komplekse. Det er alltid ein struktur til stades.

– Til dømes er eit av dei grunnleggjande problema i bioinformatikk å strukturera DNA-sekvensar. Eit av dei problema er å finna ei optimal justering, Mengden data er enorm. OM du strekkjer DNA-et  ei celle så lang ut som ein kan, vil den vera om lag tom meter lang. All DNA-et i kroppen din vil til saman vera dobbelt så stort som diameteren på solsystemet vår, i følgje Wikipedia. Gjennom parametriserte algoritmar kan vi gripa forskjellige aspekt i dette problemet: kor mange sekvensar vi treng, når problemet kan vera løyst, kva maskiner vi treng, og vi kan påverka kor fort problemet kan verta løys. Vi brukar parametra til å sjå strukturen i alle dei forskjellige tilfella. Det er ein teori som jobbar godt med praksis, seier Fellows.

Bergen – eit kraftsentrum for algoritmeforsking

Den moderne verda treng effektive algoritmar. Industrien, næringslivet, regjeringar eller innovatørar treng algoritmar for å planleggja oljeproduksjon, avgjera mobildekning eller koordinera databasar for helse. Algoritmar er innebygde i alle greiner av informatikk: kunstig intelligens, ”computational biology”, dataarkitektur, grafikk, robotikk, tryggleik med meir.

Disiplinen parametrisert kompleksitet er i kraftig vekst innan informatikken, forskingsgrupper jobbar saman i Australia, Kina, India, Storbritannia, USA og over heile verda.

Fellows byrja som professorved UiB i januar 2016, etter eit lengre opphald ved Charles Darwin University, Australia. Det var ein viktig grunn til at han valde UiB.

– Europa  er leiande innan parametriserte og multivariable algoritmar, og Bergen er det sterkaste senteret. Innan dette forskingsområdet er Algoritmegruppen ved UiB den sterkaste i verda. Teorien har utvikla seg matematisk, no er det på tide å setja teorien ut i praksis, seier Fellows.

Grasrot-informatikk

Fellows har også utmerka seg som medforfattar i boka Computer Science Unplugged.

Hovudmålet med prosjektet er å få informatikken og datakunnskap generelt ut til unge, med fokus på at det er eit interessant, engasjerande og intellektuelt stimulerande fagområde. Boka har vunne fleire prisar for vitskapsformidling, og er oversett til 19 språk, eit av dei norsk.

– Boka vert brukt over heile verda, og har vorte ei grasrotsrørsle. Det er oppmuntrande, då vi skreiv boka midt på nittitalet vart ho refusert av alle store forlag i verda. Avslaga var svært hyggelege, og alle fortalde meir eller mindre at dei elska boka, men at ho ikkje hadde nokon samanheng med mattematikk-pensumet. Men tidene har forandra seg, seier professoren.

No er skular interesserte i å undervisa i ekte informatikk, ikkje berre korleis ein skal bruka internett eller programmera. Google er ein aktiv bidragsytar som sponsar aktivitetar baserte på prosjekt.

Fellows er gift med Frances Rosamond, også ho forskar, og no tilsett ved UiB. Saman reiser dei mykje, og både inspirerer og let seg inspirere av forksarkollegaer. Dei sørgjer alltid for å møta barn og engasjera dei med aktivitetar frå Computer Science Unplugged.

Matematikk på scena

Fellows har også brukt teaterscena for å formidla vitskap.

– Matematikk er ofte frykta av folk, seier han.

Dei fire cowboy-melodramaa han har skrive er nesten som vaudeville å rekna. Alle tek opp problemstillingar rundt politikk og nyfikenskap, og kan vera provoserande, fortel han. Kvart stykke dramatiserer tung matematikk Fellows har brukt i forskinga si  - han plasserer eit teorem på scena.

Han har skrive: “Kva handlar eigentleg matematisk vitskap om? Eg meiner det dreier seg om å utvikla våre kollektive kognitive evner, som ein del av våre naturlege instinkt for å utvilla rikt og uttrykksfullt, så vel som nyttig språk. Matematisk vitskap er dermed lagnadsbestemt for scena, sidan han er mektig og i seg sjølv metaforisk”.

Hans kjærleik til matematikken resulterte i ekte kjærleik. Fellows møtte kona si Frances Rosamond då ho var tilskodar til eit av stykka hans på eit eksperimentelt teater i Canada. Paret deler pasjonen for vitskap og matematikk, særleg multivariable algoritmar, samt å formidla eit breitt publikum. Det gjeld også dei aller yngste.

Å forklara vitskap til ein tiåring

– Å undervisa barn er viktig i det store biletet. Dei er naturleg nyfikne, og det er bra på fleire måtar. Om du skal snakka med nokon med bakgrunn frå biologi om informatikk treng du ein tiåring sin versjon av vitskapen din, og dei må forklara til meg som om eg var ti år. Å forklara noko vanskeleg til ein tiåring gir deg eit friskt bilete av kva du faktisk held på med, seier Fellows.

Bokprosjektet og formidlinga til barn har gjort at Fellows har vunne fleire prisar, til dømes the International Gold Medal of Honour for Computer Science and Computer Science Education, frå  ETH Zürich.

Fellows vart også Honorary Fellow of the Royal Society of New Zealand i 2014. Dermed vart han ein av 230 som har fått denen æra sidan 1870. Andre medlemmer i fellesskapet er Albert Einstein, Niels Bohr, Marie Curie og Charles Darwin.
– Eg er den første informatikaren som får prisen, seier Fellows. Han er også ein av ti æresmedlemmer i European Association for Theoretical Computer Science.