ニコラス・メトロポリス

ニコラス・コンスタンティン・メトロポリス（ギリシャ語: Νικόλαος Μητρόπουλος ; ^{[ 1 ]}、1915年6月11日- 1999年10月17日）は、ギリシャ系アメリカ人の物理学者。^{[ 2 ]}

メトロポリスはシカゴ大学で理学士号（1937年）と物理学博士号（1941年、ロバート・マリケンとの共同研究）を取得した。その後まもなく、ロバート・オッペンハイマーは、シカゴでエンリコ・フェルミやエドワード・テラーと最初の原子炉の研究に取り組んでいた彼を、ロスアラモス国立研究所に招聘した。

彼は1943年4月、50名の科学者からなる初期スタッフの一員としてロスアラモスに到着した。1948年にロスアラモスに戻り、理論部門のグループを率いて、 IASマシンをモデルとしたMANIAC Iコンピュータを1952年に、そしてMANIAC IIを1957年に設計・構築した。

ニコラス・メトロポリスは、1915年6月11日にアメリカ合衆国シカゴで生まれた。メトロポリスは、シカゴ大学で理学士号（1936年）と化学物理学の博士号（1941年）を取得した。博士課程ではロバート・マリケンと共同研究を行った。卒業後、シカゴ大学でジェームズ・フランクと共に講師として勤務した。その後間もなく、1943年にロバート・オッペンハイマーがマンハッタン計画のためにシカゴから彼を招き、ハロルド・C・ユーリーのグループで研究を行った。後にシカゴ大学冶金研究所に加わり、エドワード・テラーの指導の下で研究を行い、テラーは彼に理論物理学への転向を勧めた。ロスアラモスでは、メトロポリスはリチャード・ファインマンと共に「手計算に用いられる電気機械装置」の研究を行った。^{[ 3 ]}

第二次世界大戦後、彼はシカゴ大学の教員に助教授として復帰した。1948年にロスアラモスに戻り、理論部門のグループを率いて、IAS マシンをモデルにしたMANIAC Iコンピュータを 1952 年に、そしてMANIAC IIを1957 年に設計・構築した。(ジョン・フォン・ノイマンはこの頭字語が軽薄すぎると考えていた。^{[ 4 ]}メトロポリスは、マシン名にこのような頭字語が乱用されるのを阻止することを期待して「MANIAC」という名前を選んだと主張しているが、実際にはそのような使用をさらに促進した可能性がある。) ^{[ 3 ]} 1957 年から 1965 年まで、彼はシカゴ大学の物理学の正教授であり、同大学のコンピュータ研究所の創設所長を務めた。1965 年にロスアラモスに戻り、1980 年に研究所の上級研究員となった。

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  メトロポリスが戦時中にロスアラモス国立研究所で着用していたバッジの写真。
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  1953年、MANIACプロジェクトリーダーのニコラス・メトロポリス氏（立っている人物）とMANIACの主任技師ジム・リチャードソン氏。
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  ポール・スタインとニコラス・メトロポリスは、ビショップを除いた簡略版チェスであるMANIACを相手にロスアラモス・チェスをプレイした。それでも、コンピューターは1手ごとに約20分を要した。

1940年代後半から1950年代初頭にかけて、ロスアラモスでは、ジョン・フォン・ノイマンやスタニスワフ・ウラムを含むメトロポリス率いる研究者グループがモンテカルロ法を開発した。^{[ 5 ] [ 6 ]}これは、繰り返しランダムサンプリングによって結果を計算する計算手法の一種で、ウラムの親戚がモンテカルロのカジノを好んだことにちなんで名付けられた。メトロポリスは、モンテカルロ法の最初の使用に深く関わっており、 1948年にENIACコンピュータを改造して原子炉炉心のシミュレーションを実行した。^{[ 6 ]} 1953年、メトロポリスは「高速計算機による状態方程式の計算」というタイトルの論文の共著者としてクレジットされた。^{[ 7 ]}この画期的な論文は、液体の最初の数値シミュレーションを示し、そのための新しいモンテカルロ計算方法を紹介した。

メトロポリスアルゴリズムが導入される以前の統計力学の問題へのモンテカルロ法の適用では、システムの多数のランダムな構成が生成され、各構成について関心のある特性（エネルギーや密度など）が計算され、各構成の重みがそのボルツマン因子である加重平均が計算された。${\displaystyle e^{-E/kT}}$、 どこ${\displaystyle E}$エネルギーとは、${\displaystyle T}$は温度であり、${\displaystyle k}$はボルツマン定数である。この論文の重要な貢献は、

構成をランダムに選択し、exp(− E / kT )で重み付けする代わりに、確率 exp(− E / kT ) で構成を選択し、均等に重み付けします。

ボルツマン分布からサンプルを生成するアルゴリズムは、後にWKヘイスティングスによって一般化され、メトロポリス・ヘイスティングスアルゴリズムとして広く知られるようになった。

近年、メトロポリスが実際に状態方程式計算論文に重要な貢献をしたかどうかについて論争が起こっている。^{[ 8 ]}

メトロポリスは、アメリカ芸術科学アカデミー、応用数理学会、アメリカ数学会の会員であった。1987年には、カリフォルニア大学からロスアラモス研究所の職員として初めて名誉教授の称号を授与された。また、電気電子学会からパイオニアメダルを授与され、アメリカ物理学会のフェローでもあった。

計算物理学における優れた博士論文研究に対するニコラス・メトロポリス賞は、アメリカ物理学会によって毎年授与される。^{[ 9 ]}

メトロポリスはウディ・アレン監督の映画『夫たちと妻たち』（1992年）で科学者役を演じた。 ^{[ 10 ]}

メトロポリスにはクリストファーという息子と、ペネロペとキャサリンという二人の娘がいた。彼は70代半ばまで熱心なスキーヤーでありテニスプレーヤーだった。彼はニューメキシコ州ロスアラモスの老人ホームで亡くなった。^{[ 11 ]}

スタニスラフ・ウラムは回顧録^{[ 12 ]}の中で、自身、メトロポリス、カルキン、コノピンスキー、キスティアコフスキー、テラー、フォン・ノイマンを含む少人数のグループがロスアラモスで数晩ポーカーをして過ごしたことを回想している。彼らはごく少額でプレイしたが、「メトロポリスはかつて、ゲーム理論に関する有名な論文の著者であるジョン・フォン・ノイマンから10ドルを勝ち取ったことがいかに大きな勝利であったかを語った。彼はその後、5ドルで彼の本を購入し、残りの5ドルを勝利の象徴として表紙の内側に貼り付けた」と述べている。ウラムは著書の別の箇所で、メトロポリスを「素晴らしい人柄のギリシャ系アメリカ人」と評している。

メトロポリスのエルデシュ数は2であり、彼はリチャード・ファインマンのエルデシュ数を3にすることを可能にした。 ^{[ 13 ]}

• 確率論
• ENIAC ^{[ 14 ]}
• コロッサスコンピュータ
• フォン・ノイマンのパラドックス

• リチャード・ローズ著「ニコラス・メトロポリスとの1993年の音声インタビュー」『マンハッタン計画の声』
• ニコラス・C・メトロポリス氏へのオーラルヒストリーインタビュー。ウィリアム・アスプレイ氏がミネソタ大学チャールズ・バベッジ研究所で実施。ロスアラモス国立研究所の初代コンピューティングサービス部長を務めたメトロポリス氏が、ジョン・フォン・ノイマン氏のコンピューティングにおける業績について語る。インタビューの大部分はロスアラモスでの活動に関するもので、フォン・ノイマン氏がどのようにして研究所のコンサルタントになったのか、メトロポリス氏、ロバート・リヒトマイヤー氏、エドワード・テラー氏など、研究所での科学者との交流、パンチカード装置を初めて実際に使用した経験、衝撃フィッティングと爆縮問題への貢献、フォン・ノイマン氏とエンリコ・フェルミ氏の交流と比較、モンテカルロ法の開発などが含まれる。その他のトピックとしては、アラン・チューリング氏とフォン・ノイマン氏の関係、非線形問題に対する数値計算法の研究、ロスアラモスで行われたENIACの計算などが挙げられる。
• Harlow, Francis ; Metropolis, Nicolas (1983 年冬～春)。「コンピューティングとコンピュータ：兵器シミュレーションがコンピュータ時代へ導く」(PDF)。Los Alamos Science (7): 132。2016 年 1 月 7 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
• アンダーソン、ハーバート（1986年秋）。「メトロポリス、モンテカルロ、そしてマニアック」（PDF）。ロスアラモス・サイエンス（14）：69。2024年5月23日にオリジナル（PDF）からアーカイブ済み。