Други дейности на УчИМИ

от Жени Сендова

Част 1

Вечерните лекции

Тези лекции се предшестват от вечеря в столовата на общежитието, по време на която десетина ученици (различни за всяка лекция) разговарят с госта и на практика не го оставят да яде… Очаква се всички да са в официално облекло, освен ако гостът изрично не изиска да не робуваме на етикета.

И тази година учениците имаха възможност да присъстват на лекции от световно признати учени (които също им дадоха урок в това как да представят изследванията си на достъпен език пред широка научна общност!).

Волфганг Кетерле

Първата вечерна лекция бе на нобеловия лауреат по физика Волфганг Кетерле (Wolfgang Ketterle). Лекцията му бе посветена на светлината. След увлекателните метафори за различни явления, свързани със светлината, проф. Кетерле се спря на налягането, който фотоните оказват върху повърхността на дадено тяло. Петър Гайдаров  се възползва от случая, за да зададе любимия си въпрос: как учениците да се справят с напрежението (the pressure) в живота си (и в RSI в частност). Волфганг Кетерле застана за няколко секунди под светлината на сцената и после каза: „Ето така! Човек винаги е под натиска на различни сили, но стига този натиск да не го съкрушава, даже може да е полезен“.

Когато светлината струи не само от екрана

Опашката за задаване на въпроси не свършва, но проф. Кетерле има време за всички

Какво мисли Волфганг Кетерле за натиска на фотоните и за натиска върху учениците

След серия селфита е време за обща снимка

Джереми Улф

Проф. Джереми Улф (Jeremy Wolfe), директор на Visual Attention Lab (Harvard), е известен с изключително артистично споделяне на научните си интереси с участниците в RSI. Той традиционно предлага на учениците 3-4 теми и говори по избраната от тях с гласуване. Този път спечелиха „нещата, които намираме отвратителни за ядене“. За щастие, храната, която ядяхме в RSI, не попадна в класацията…

Какво не бихме яли и защо

Имахме шанса да разговаряме и с небезизвестния Стивън Волфрам (Stephen Wolfram), който ни демонстрира силата на езика Wolfram, разработван от него цял живот.

Жест е да се снимаш с децата и да им даваш автографи, но най-големият подарък ги очаква след лекцията – безплатен абонамент за Wolfram One до края на годината

Разбрахме каква е основната разлика между съвременните големи модели за езика (LLМ) и езика Wolfram. Първите се основават на статистически методи и генерират правдоподобно звучащи отговори на въпросите ни, но не правят разлика между факти и фикция. Езикът Wolfram от своя страна работи с интерфейс, сравнително близък до английския език, но в същото време представя фактология в изчислима (разбираема и изпълнима от компютъра) форма. В момента Стивън Волфрам и екипът му работят по съчетаването на тези два типа изкуствен интелект. Въпросите, които го вълнуват са как да направи достъпно за хората, това е което е изчислимо за компютъра, а оттам ‒ как това, което е разбираемо за хората, да стане достъпно за моделите от типа на Chat GPT.

След лекцията учениците имаха възможност да го обсипят с въпроси и да се снимат с него. Аз лично имах шанса да го съпроводя на излизане и дори да поговоря за постиженията на образованието в български контекст (основно на тема изследователския подход на различните равнища). Даже му разказах за историята в един час по математика на Елисавета Стефанова, чиито ученици в 7. клас откриват връзка между нечетните числа в триъгълника на Паскал и триъгълника на Серпински,. Това, че последната е известна сравнително отскоро, бях прочела в книгата A New Kind of Science на самия Волфрам 2002 г., в която той казва (на 870 стр.), че въпросният факт не е бил забелязан („широко отбелязван”), преди той самият да го изтъкне през 1982 г. като пример на клетъчен автомат. Волфрам се засмя и шеговито реагира: И какво сега, нещо, за което се гордеех, че съм го открил едва ли не единствен, някакви български седмокласници го били открили независимо!

Да чуем и впечатленията на двама от най-изявените млади програмисти в RSI:

• Ради Чо: Бях поразен от неговата способност да представи науката като цяла взаимосвързана област, защото го слушах да говори и леко да преминава между теми във физиката, математиката, машинното обучение, философията и дори биологията. В крайна сметка той обхвана и ограниченията на големите езикови модели, което е областта на изследване, в която работя, така че останах повече от час след лекцията, за да участвам в дискусията след лекцията.
• Yiding Song: Лекцията ме вдъхнови най-вече за това, как да мисля. Хареса ми начинът, по който проф. Волфрам обсъжда своите общи идеи, преди да превърне доста трудни цели в проблеми, по които можем да направим напредък. Мисловният процес зад всичко това беше най-впечатляващото нещо. Особено ме завладя изучаването на сложността чрез призмата на клетъчни автомати и езика Wolfram като стъпка към интегрирано изразяване, достъпно за компютърни изчисления. Това е мощен нов начин за мислене за математиката и науката. Особено съм благодарен на професор Волфрам, че ни подари абонамент за Wolfram One! Нямам търпение да опитам клетъчни автомати и да използвам езика Wolfram в изследванията си .

Фън Джан (Feng Zhang), RSI’ 99

Ако срещнете Фън Джан на улицата, скромен млад човек по къси панталони и тениска, едва ли ще го свържете със световно известния микробилог, пионер в развитието на инструменти за редактиране на генома в клетки на бозайници чрез т. нар. генетична ножица CRISPR-Cas9. Разработената от него и екипа му техника е в основата на CRISPR революцията в толкова важни области като имунологията, клиничната медицина и онкологията.

Когато влезе в лекционната зала и застана с непринудена усмивка пред изпълнената с трепетно вълнение аудитория, видях, че не се различаваше особено от момчето, с което се запознах в RSI преди 20-ина години. След като разказа накратко за пътя си от RSI до сегашните си функции на изследовател и ръководител на проекти, Фън се спря на най-новите изследвания на екипа си в биологичното разнообразие.

Моменти от лекцията на Фън Джан и дискусията след нея

Няколко дни след лекцията на Фън Джан влязох в книжарницата на MIT и с раздостна изненада открих лика му на корицата на току-що излязлата книга: 400 години от идеи и иноватори, родени в Кеймбридж. А като си помисля, че всичко тръгнало от една конференция през 2011 г. в Калифорния, на която за първи път чул за акронима CRISP.

Фън Джан е вече и на корицата на книга за знаменитости в науката

Скот Коминърс (Scott Kominers), RSI‘04

Дори в такава изключителна серия от вечерни лекции, каквато имахме в рамките на RSI’23, един от лекторите нямаше конкуренция по отношение на ролите, които е изпълнявал в RSI – ученик, млад съветник, асистент-преподавател, ментор и една от най-почетните – Nobody (човек, който на доброволни начала помага на учениците със съвети по отношение на съдържанието и представянето на проекта им).

Завършил с отличие математика и бизнес икономика в Харвард, днес той е професор в Harvard Business School. Разностранните му интереси включват музикология, класически танци, хайку, математически рап.

Лекцията му бе на тема: Economic Theory, Practice and Engineering in Matching Market Design, в която той свърза няколко проблема, които вълнуват не само младата публика:

• Как да осигурим стабилни бракове между представителите на две редици (едната от жени, а другата от мъже), като отчитаме индивидуалните им, наредени по сила предпочитания към представителите на противостоящата редица;
• Как да оптимизираме съответствието между университети и кандидат-студенти при подобни на горните ограничения;
• Как да оптимизираме съответствието между болници и лекари, които търсят работа.

Дори по Zoom,  проф. Коминърс общуваше активно с публиката

Как да организираме бракове между М мъже и W жени, така че да няма разводи

Проф. Коминърс: Както виждам, повечето от вас мислят вече като икономисти!

След като изслуша предложените от публиката алгоритми, Скот Коминърс се спря на проблемите, възникващи в контекста на задачите за оптимизация на съответствието в контекста на университети-студенти и на болници-лекари. Едно от интересните обобщения на оригиналния проблем е оптимизацията на съответствие между елементите на безкрайни редици от кандидати от две различни категории. Интересни свойства на подобно обобщение откри представителката на Корея Younseo Choi (RSI’20) в проекта си On Two-sided Matching in Infinite Markets (под научното ръководство на проф. Коминърс), с който тя спечели първо място на 2021 Regeneron STS (с награда за образователни цели 250 000 долара).

И традиционната математическа закуска със Скот Коминърс

Единствените с по-свободен дневен режим в RSI са авторите на математически проекти, защото по стара традиция се смята, че математиците творят особено добре нощем. За да ги стимулирам да стават преди 9 ч., традиционно им организирам т. нар. „математически закуски“, на които каня випускници на RSI (вече утвърдени математици) – да изслушат идеите им за проекти в рамките на няколко минути и на свой ред да разкажат над какво работят и какви проблеми са срещали като ученици в RSI.

На математическа закуска през 2017 и 2023

Този път математическата закуска със Скот бе дистанционна, но духовната храна бе много по-важна. Тя бе във вид на 3-минутно представяне на пръсти (пред камерата на моя компютър) на всички математически проекти, а Скот задаваше уточняващи въпроси и предлагаше идеи за развитие.

Нямаше проект, на чието изложение да не се възхити и то със солидни аргументи – учениците бяха просто окрилени. Накрая с него споделихме любимата си история как със съвместни усилия успяхме да убедим един от моите ученици отпреди 10-ина години да преработи писменото оформление на математическия си проект. Много силни резултати, но нахвърляни без каквато и да е организация – човекът се интересуваше най-вече от броя на теоремите си. Тогава се обърнах към Скот с молба за съдействие, като единствената допълнителна информация за момчето, която му дадох, бе, че е запален почитател на Прокофиев. На тогавашната математическа закуска Скот невинно го попита дали обича класическа музика. Да – изненадано отговори той – особено Прокофиев. Тогава Скот направи изключително находчив паралел между структурата на една симфония от Прокофиев и една математическа статия – как се развива основната тема, как се засилва напрежението у слушателя, кога се имитира затишие пред буря и как се стига до Grand finale. Вече знам как да си напиша статията, благодаря! – бе отговорът.

Може би това споделяне, съчетано с прекрасния концерт на оркестър Mercury под диригентството на Channing Yu (RSI’84), вдъхнови финалната устна презентация на Емили Алеман от моята група. Тя направи аналогия между интерпретацията на локалните минимуми в графиката на дължината на вълната на рентгеновите лъчи, с които се търсят кандидати за екстро-планети (планети в други галактики), и опитите на преуморените ученици от RSI да разпознаят в редките моменти на будност коя част от 9-ата симфония на Малер се изпълнява.

Емили Алеман: Как да открием мелодията в галактиката по редките моменти в които я чуваме?

Тук е мястото да вмъкнем няколко думи за ролята на музиката в RSI.

Чанинг Ю (Channing Yu, RSI’88) и Густав Малер

Вече няколко последователни години един забележителен випускник на RSI, Channing Yu, кани всички RSI-ци на концерт, в който той дирижира оркестъра на Харвард Mercury. След концерта той традиционно ни кани на сцената и си прави снимка с нас. Освен музикант (печелил конкурси и като цигулар, пианист и певец), Channing Yu е и изявен учен и онкохирург, който действа и като ментор в RSI, когато има възможност.

Традиционната снимка с Чанинг Ю след концерта. Челистът в оркестъра, Майлс Едуардс (RSI’08), е и професионален математик

Нищо чудно, че в поредното шоу на талантите наред с демонстрации на синхронно жонглиране и решаване на задачи с гръб към екрана по време на лицеви опори, се изявиха и пианисти, цигулари, певци, актьори. Най-важното бе, че за кратко време се сформираха дуети, триа, квартети и дори инструментален квинтет!

При най-разнообразни таланти музикалните изпълнения преобладаваха

Франклин Уонг (Franklyn Wang)

Познавам Франклин още от RSI’17, когато бе в моята тютор група и използваше динамично програмиране, за да намери алгоритъм за „оптимално съпоставяне между ученици и училища със запазени места“ (Computing Ideal Matchings in School Choice with Reserves). Негов ментор бе Скот Коминърс. Проектът бе представен на конференция още по времето на програмата и след нея – публикуван в престижно професионално списание. Малко по-късно, но все още като ученик, Франклин реши проблем, стоял отворен цели 100 години. Затова с голямо удоволствие научих, че ще бъде лектор на RSI’23и то в серията „Вечерни лекции“.

В началото Франклин описа пътя си от ученик в RSI, студент в Харвард, а понастоящем – сътрудник в Two Sigma – хедж фонд със седалище в Ню Йорк Сити, който използва разнообразни технологични методи за търговските си стратегии.

Франклин Уонг като ученик и като най-млад лектор в RSI

Д-р Сю Чен и Франклин Уонг представят Two Sigma

Франклин даде ценни съвети на учениците въз основа на опита си като анализатор и създател на модели и алгоритми в областта на финансите и машинното обучение. Заедно с по-възрастния си колега д-р Сю Чен (Su Chen) те разкриха какви знания и умения се очакват от един служител на Two Sigma, за да има фондът успешни стратегии за развитие. За нас остана да открием символиката зад заглавието – дали е свързано с рейтинга на отклонението от идеалното равнище на работа (2σ e по-близко до идеалното от 1σ и по-далеч от 3σ) или пък става дума за стандартното отклонение σ и за символа за сума Σ.

След лекцията д-р Сю Чен поздрави Франклин за Two Sigma представянето на основните проблеми и подходи за решаване в и изказа възхищението си от задълбочените въпроси на учениците.

В заключение Франклин ни призовава да гледаме в звездите, а не в краката си (по думите на Стивън Хокинс)

И при най-хубавите слайдове се налагат обяснения на черната дъска!

Една от най-интересните за мен лично от професионална гледна точка бе дискусията с проф. Хал Абелсън (Hal Abelson) и Дейвид Ким (David Kim) (член на неговия изследователски екип). Те представиха платформата App Inventor, която позволява на хора от различни възрасти (включително деца) да създават значими, оригинални мобилни приложения с помощта на блоков език за програмиране, близък до естествения език (без специални програмистки умения).

Идеите за такава платформа се коренят в началото на 60-те години, когато Хал Абелсон се запознава със Сиймър Пепърт, основател на образователната философия и култура, известна като конструкционизъм (идейно близка до изследователския подход в образованието). Като изследовател в лабораторията по изкуствен интелект на Пепърт, Абелсон разработва първата имплементация на езика ЛОГО за компютрите Apple и написва в съавторство с Анди диСеса книга за костенурковата геометрия (среда за математически изследвания чрез костенурка-робот, въведена у нас още през 1984 г. с учебник по Лого на Румен Николов в рамките на Проблемната група по образованието).

Давид Ким направи кратък исторически преглед на компютрите и появата им в образвателен контекст, показа моменти от първите занятия на Пепърт по програмиране и стигна до разработките на деца с помощта на App Inventor.

В момента в който на екрана се показа снимката на 10-годишно момиченце, направило мобилно приложение за разпределение на хуманитарни материали, в аудиторията настъпи раздвижване и смях. Оказа се, че малката героиня от екрана е Чинмей (Chinmay ) от Индия, която е участва в RSI’23 и работи по проект от квантовата физика.

Чинмей като 10-годишна изобретателка и на лекцията, в която се видя на екрана

Ето какво сподели Чинмей за приложението си:

През 2015 година, родният град на моята леля, град Ченай, беше засегнат от разрушителни наводнения. Тя беше част от комитет, който управляваше всички дарения. Разказа ми, че били изпратени много хуманитарни материали, които се влошавали, преди да достигнат до нуждаещите се. Затова създадох мобилно приложение, което оптимизира разпределението на дрехи и храна между социални работници, дарители и хората, които се нуждаят от тях.

Може би най-забавното в случая е, че в текста под снимката на 10-годишната Чинмей пише „десетокласничката“…

След официалната част на дискусията Дейвид Ким изрази надежда, че ще продължим да прилагаме идеите на конструкционизма и изследователския подход в образованието заедно с български колеги.

А за прословутата скромност и чувство за хумор на Хал Абелсон говори изказването му: Ако не съм успял да видя по-далеч от другите, то е, защото гиганти бяха стъпили на раменете ми.

Майкъл Сипсър (Michael Sipser)

Каква е границата на компютърната мощност? На тези тема ни говори проф. Майкъл Сипсър, дългогодишен декан на Математическия  департамент на MIT и изследовател в Лабораторията по информатика и изкуствен интелект към MIT. Има съществен принос към изследванията в областта на изчислителната сложност. Той сподели, че в целия си професионален живот се е интересувал от основния проблем в теоретичната информатика, P vs NP, и ще продължава да се опита да го реши.

(Да припомним тук, че Грета Панова, носител на Наградата на Института по математика и информатика за високи постижения за 2020 година, е успяла да опровергае единствения настоящ подход за решаване на алгебричния вариант на P vs NP).

Трябва ли да направим пълно претърсване на купа сено, за да намерим иглата в нея? –
Не, ако имаме магнит!

Колкото и предварителни проучвания да бяха направили учениците за постиженията на проф. Сипсър, едва ли знаеха, че е участвал в едно от изданията на традиционнните дебати на тема Кое е по-добро – хаменташ или латке. Става дума за две кулинарни произведения, свързани с еврейски празници. Въпросните дебати са започнлаи през 1946 г. в Чикаго и се радват на дългогодишен интерес. Бях попаднала на информация за тези шеговити дебати между учени от различни области и невинно го запитах как е доказал математически превъзходството на хаменташ над латке. Моят въпрос визираше по-скоро чувството за хумор, типичno за повечето представителит на точните науки. Много просто – отговори проф. Сипстър – чрез силогизъм:

Да означим хаменташ с H, а латке с L. Ще докажем, че H > L (където „>“ означава  „превъзхожда, е по-добро от“). Моят опонент твърди, че няма нищо по-добрo от L (Nothing is better than L). A аз скромно твърдя, че H е по-добро от нищо (H is better than nothing). Следователно H > L.

За жалост, доказателството е строго само в оригинал J. Ето и запис от въпросния дебат.

Дейва Нюман (Dava Newman)

Една от най-известните жени в NASA e Дейва Нюман ‒ професор по астронавтика и ръководител на Програмата „Аполо“ в MIT, директор на Media Lab. В лекцията си тя сподели, че нейната страст са изследванията и че от ранна възраст се е научила да мечтае и да вярва в осъществяването на  мечтите си, стига да го желае страстно. Каза, че е имала късмет с кариерата си, защото и като изследовател, и като преподавател винаги е била свързана с NASA. Подчерта, че екипната работа в NASA е съществена и че за един добре смазан и функциониращ изследователски екип е нужно разнообразие – разнообразие на идеи, мнения, творчески потенциал в различни области, включително и на раси и религии. Умее да слуша и да се учи от всички членове на екипа си. Работи с хора (от студенти до учители, учени и инженери), които искат да разберат как работят нещата, било то чрез наука, чрез технология или чрез дизайн. Предишните ѝ изследвания в областта на космическите костюми интегрират знания от STEAMD (Science, Technology, Engineering, the Arts, Math and Design) ‒ природни науки, технологии, инженерство, изкуство, математика и дизайн.

Моменти от лекцията на Дейва Нюман

Проф. Нюман нееднократно подчерта важността от включването на специалисти по инженерен анализ, дизайн, човешка физиология и естетика, за да се преосмисли начинът, по който да бъдат защитени астронавтите, както и да се осигури максимална подвижност върху повърхността на дадена планета. Според нея най-силният екип винаги учи лидера си и целият изследователски процес е едно пътешествие на непрестанно учене заедно с други хора, които се стремят със същата страст към открития, повдигащи летвата на човешкия потенциал

Може би най-важното ѝ послание бе, че изследванията на Слънчевата система ни помагат да научим повече за себе си и за живота тук, на Земята.

Една от най-запомнящите се срещи с представители на различни висши учебни заведения, бе тази с Крис Питърсън (Chris Peterson), който твърди, че едно от призванията му е да помага на умни хора да решават сложни проблеми.

Крис Петърсън обяснява ентусиазирано какво е да си студент в MIT

Що се отнася до физическото здраве на учениците, имаше любители на дълги бягания и футбол (за тях отговаряше Пешо), но най-запалените се отдадоха на пинг-понг (под мое ръководство) и фризби.

Максимална концентрация при представяне на проекти по време на тренировка

Готови за състезание

Убедителна победа срещу традиционен противник – PROMYS