ワシム・マイケル・ハッダッド

ワシム・M・ハッダッド
生まれる	(1961-07-14) 1961年7月14日（63歳） アテネ、ギリシャ
国籍	レバノン系ギリシャ系アメリカ 人
母校	フロリダ工科大学
受賞歴	大統領教員フェロー、 非線形科学アカデミー、 IEEEフェロー、 AIAA準フェロー
科学者としてのキャリア
フィールド	航空宇宙工学; 数学; 動的システム; 制御理論
機関	フロリダ工科大学、 ジョージア工科大学
博士課程の指導教員	デニス・S・バーンスタイン

ワシム・マイケル・ハッダッド（ Wassim Michael Haddad、1961年7月14日生まれ）は、レバノン系ギリシャ系アメリカ人の応用数学者、科学者、エンジニアであり、研究分野は動的システムと制御です。彼の研究は、応用数学、熱力学、安定性理論、ロバスト制御、動的システム理論、神経科学の分野で根本的な進歩をもたらしました。ハッダッド教授は、ジョージア工科大学航空宇宙工学部の教員であり、同校の飛行力学および制御学科の教授兼学科長を務めています。ハッダッド博士は、非線形安定性理論、非線形動的システム、非線形制御の分野への多大な貢献が認められ、Wayback Machineに2016-03-04にアーカイブされた非線形科学アカデミーの会員であり、ロバスト、非線形、ハイブリッド制御システムへの貢献によりIEEEフェローでもあります。

ハダッドはギリシャのアテネでギリシャ人の母とレバノン人の父のもとに生まれました。幼少期は英国の私立中等学校で学び、高校時代はそれぞれアテネとベイルートのアメリカン・コミュニティ・スクールに通いました。高校ではギリシャ語、フランス語、哲学、基礎科学と数学を学び、卒業後、1979年にフロリダ州メルボルンのフロリダ工科大学の機械・航空宇宙工学部に入学しました。ハダッドは、1983年、1984年、1987年にフロリダ工科大学で機械工学の学士号、修士号、博士号を取得し、専門は動的システムと制御です。博士課程の研究は、固定アーキテクチャの堅牢な制御設計と大型柔軟宇宙構造物への応用に集中し、デニス・S・バーンスタイン氏が博士課程の指導教官を務めました。

1987 年から 1994 年まで、ハダッド氏はフロリダ州メルボルンのハリス コーポレーション政府航空宇宙システム部門の構造制御グループのコンサルタントを務めました。1988 年にフロリダ工科大学の機械および航空宇宙工学部の教授に加わり、大学院プログラム内にシステムおよび制御オプションを設立および開発し、フロリダ工科大学の宇宙研究所内の制御システム活動の強化に尽力しました。1994 年以来、ジョージア工科大学の航空宇宙工学部の教授を務めています。

ハダッド教授は、「科学および工学研究、そして人類の知識の拡大と応用を次世代の学生に教えることにおける卓越性と継続的な将来性」が認められ、1993 年に全米科学財団大統領教員フェロー賞を受賞しました。この賞は、ホワイト ハウスのローズ ガーデンで行われた式典でビル クリントン大統領によって授与され、「国内で最も優れた科学および工学の教員」メンバーの学術活動を表彰し支援するものです。

ハダッド博士の学際的な研究貢献は、科学、数学、医学、工学の分野で 550 を超えるアーカイブジャーナルと会議出版物、および 7 冊の書籍に記録されています。非線形ロバストおよび適応制御、非線形動的システム理論、大規模システム、階層的非線形スイッチング制御、非線形インパルスおよびハイブリッドシステムの解析と制御、適応および神経適応制御、システム熱力学、機械システムと航空宇宙システムの熱力学モデル化、ネットワークシステム、エキスパートシステム、生物および生理システムの非線形解析と制御、臨床薬理学のアクティブ制御、数理神経科学に関する研究により、彼は航空宇宙、電気、生物医学工学コミュニティにおける著名な学者、教育者、および技術開発者の 1 人としての地位を確立しています。彼の二次的な関心は、科学と数学の歴史、および自然哲学です。

1980 年代半ばに DS Bernstein および DC Hyland と共同で「最適射影固定構造制御」をテーマに発表した一連の論文^{[1] [2] [3] [4] [5]} で、Haddad は多変数システム用の低次元最適ロバスト補償器および推定器の設計に関する重要な問題をいくつか解決しました。Haddad の固定構造制御フレームワークは、センサー ノイズ、制御努力、コントローラの次元、ロバスト性、外乱除去、平均二乗誤差、サンプル レート、コントローラ アーキテクチャなどの競合する制約に関して、多変数システムの複数の設計トレードオフを同時に実行する機能を提供します。このアプローチは、多変数制御理論内の古典的な設計目標を完全に網羅する「業界標準」コントローラの設計の理論的基礎を提供します。この研究は、1990 年代に多くの研究者が線形行列不等式(LMI) を介して固定次元制御の進歩に取り組むための基礎となりました。

混合ノルム多目的コントローラ合成問題、特に混合H ₂ / H _∞制御問題に関する Haddad の研究は、過度の保守性なしに狭帯域および広帯域外乱を同時に考慮する外乱除去のためのフルオーダーおよび低次元コントローラの設計を正確かつ厳密に完全に扱った最初の研究でした。混合ノルム制御問題に関する Haddad の独創的な出版物は、非常に活発な研究分野を生み出し、世界中のさまざまな研究グループによって、この基礎研究に大きく依存した多数の論文が書かれました。^{[6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]}

この研究は、パラメータ依存のリアプノフ関数を介して、文献で当時未解決であった一定の実パラメータ不確実性に対するロバスト安定性と性能の問題に初めて満足のいく形で取り組んだものである。この研究は、リアプノフ関数とリカッチ方程式の観点から、混合μ分析と合成の基本的な一般化を提供した。混合μとパラメータ依存のリアプノフ関数の統合により、信頼性が高く完全に自動化されたμ合成手順の基礎を提供し、初めてH ₂性能を同時に捉えながら、最適でない乗算器コントローラの反復と曲線フィッティング手順を回避することで、混合μコントローラ合成の新しい仕組みが生まれた。この研究は、エンジニアリングの実践を直接サポートする高度な理論的ブレークスルーを生み出した。^{[14] [15] [16] [17] [18] [19]}

この分野における Haddad の研究^{[20] [21] [22] [23] [24] [25] [26]は、航空宇宙機に関連する}フロー制御 への応用を目的とした、非線形システムのための高度な非線形ロバスト外乱除去制御方法論の開発に集中していました。具体的には、構造化された非線形パラメトリック不確実性と不確実な外生外乱を持つ非線形システムのためのロバストでグローバルに安定化する外乱除去コントローラを合成するための、最適性に基づく非線形制御フレームワークを開発しました。彼の結果は、ガスタービンエンジンの熱音響不安定性の影響を抑制する燃焼システムや、ジェットエンジンの回転失速とサージの空力不安定性を制御する推進システムに適用されています。この研究は、国立科学財団、AFOSR、ARO、NASAの支援を受けた米国防総省の注目度の高いプロジェクトで、圧縮システムの性能、ロバスト性、信頼性、保守性の具体的な改善を実証しました。この分野での彼の著書「Hierarchical Nonlinear Switching Control Design with Application to Propulsion Systems」（ロンドン、英国：Springer-Verlag、2000 年）は、一般的な非線形不確実システムのための新しい独自の階層型非線形スイッチング制御フレームワークを提供し、複数の動作モードを持つシステムのゲイン スケジューリング制御に厳密な代替手段を提供します。

Haddad の Thermodynamics: A Dynamical Systems Approach (プリンストン、ニュージャージー州: プリンストン大学出版局、2005 年) は、熱力学の斬新でユニークなシステム理論的枠組みを展開しています。熱力学は物理学と工学の基盤となる学問分野の 1 つですが、その基礎には厳密さと明確さが欠けており、これはアメリカの数学者で自然哲学者のClifford Truesdellが非常に雄弁に指摘しています。長年にわたり、システムと制御の分野の研究者は、熱力学の強固な基礎を築く必要性を認識してきました。Haddad の本は、熱力学の強力な枠組みを構築するために、幅広いアイデアとツールをまとめています。彼は、散逸理論、非標準リャプノフのアイデア、および正システム理論をその研究で使用しています。彼の枠組みは、熱力学の基本法則を含む主要なアイデアのすべてをとらえており、古典的な熱力学と古典的な力学の調和をもたらしています。この研究は「技術的傑作」^[要出典]であり、動的システムと制御コミュニティの特徴である応用分析を適用し、拡張するものである。特に、ハッダッドの説明は、科学と工学の非常に重要な古典的領域に一貫性と明瞭性をもたらす。この研究の拡張は、次の文献で報告されている。^{[27] [28] [29]}

ハダッドのインパルスおよびハイブリッド動的システムと制御に関する主要な研究には以下が含まれる。^{[30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37]}彼の著書「インパルスおよびハイブリッド動的システム：安定性、散逸性、および制御」（プリンストン、ニュージャージー州：プリンストン大学出版、2006 年）は、インパルスおよびハイブリッド動的システムの非常に詳細で一般的な分析および合成フレームワークを提供している。特に、この研究モノグラフは、非線形インパルスおよびハイブリッド動的システムの安定性、散逸理論、エネルギーベースのハイブリッド制御、最適制御、外乱除去制御、およびロバスト制御に関する基本的な結果を展開している。このモノグラフはシステム理論の観点から書かれており、数学的システム理論と制御システム理論への基本的な貢献を提供している。「現在出版されている本の中で、この本ほど奥深く幅広いものはありません。」^[要出典]

非線形動的システム理論の分野における Haddad の研究は、彼の教科書 Nonlinear Dynamical Systems and Control: A Lyapunov-Based Approach （プリンストン、ニュージャージー州：プリンストン大学出版、2008 年）で取り上げられています。この 1000 ページの「百科事典のような傑作」は、非線形動的システムの安定性分析と制御設計について、特に Lyapunovベースの方法に重点を置き、広範囲にわたる説明と展開を行っています。トピックには、Lyapunov 安定性理論、部分安定性、ラグランジュ安定性、有界性、極限有界性、入力から状態への安定性、入出力安定性、有限時間安定性、半安定性、集合の安定性、周期軌道の安定性、ベクトル Lyapunov 関数による安定性定理などが含まれます。さらに、散逸理論、絶対安定性理論、フィードバック相互接続の安定性、最適制御、バックステッピング制御、外乱除去制御、および非線形連続時間および離散時間動的システムに対する固定およびパラメータ依存のリャプノフ関数によるロバスト制御についても完全かつ徹底的に説明します。

Haddad の論文「非負およびコンパートメント動的システム」(プリンストン、ニュージャージー州: プリンストン大学出版局、2010 年) は、非負およびコンパートメント動的システムのモデリングとフィードバック制御のための完全な分析および設計フレームワークを提示します。この研究は本質的には厳密に理論的ですが、その影響は極めて実用的です。概念は、生物学、化学、生態学、経済学、遺伝学、医学、社会学、工学の例によって説明されます。この本は、非負およびコンパートメント動的システムの統一された安定性と散逸の分析および制御設計フレームワークを開発し、これらのシステムの理解を深めるとともに、非負およびコンパートメントシステムのアクティブ制御における最先端の技術を進歩させます。これは、今日の縮小する世界で強い関心が寄せられている多くの分野に根本的な影響を及ぼしてきました。今日では、密接に相互作用する集団における医学、経済学、社会学がますます重要になり、ますます密接に相互作用するグループにおける病気の伝播を理解するために疫学と遺伝学が不可欠になり、リアルタイム制御システム技術がロボット手術、電気生理学的システム (ペースメーカーや自動植込み型除細動器)、生命維持装置(人工呼吸器、人工心臓)、画像誘導治療および手術を通じて現代医学に影響を与えています。

この研究で、ハッダッドは、大規模非線形動的システムへのベクトル散逸システムアプローチに関する研究によって、長年の研究テーマを結実させた。^{[38] [39] [40] [41] [42] [43]}この研究は、大規模航空宇宙システム、航空交通管制システム、電力およびエネルギーグリッドシステム、製造および処理システム、輸送システム、通信および情報ネットワーク、統合生物システム、生物学的ニューラルネットワーク、生体分子および生化学システム、神経系、免疫システム、環境および生態系システム、分子、量子およびナノスケールシステム、微粒子および化学反応システム、経済および金融システムなど、幅広い応用範囲があり、これらはほんの一例に過ぎない。この分野における彼の最新の著書である「大規模動的システムの安定性と制御：ベクトル散逸システムアプローチ」（プリンストン、ニュージャージー州：プリンストン大学出版、2011年）は、高度に相互接続され、相互に依存する複雑な航空宇宙動的システムを扱っている。

この研究で、ハッダッドはシステム生物学とシステム熱力学をネットワーク工学システムと融合させ、自律型 マルチエージェント航空宇宙システムのエージェント調整と制御のための機能的で堅牢なアルゴリズムを開発した。特に、自然界に現れる自律型群集システムに着想を得て、マルチエージェントネットワークシステムのエージェント相互作用、協調的および非協調的制御、タスク割り当て、リソース割り当てに対処する制御アルゴリズムを開発した。^{[44] [45] [46] [ 47 ] [48] [49] [50] [51]} この研究は、無人航空機、自律型水中車両、分散型センサーネットワーク、航空および地上輸送システム、航空宇宙車両編隊の群、通信ネットワークの輻輳制御の協調制御に大きな影響を与えた。彼の結果は、システム熱力学と情報理論の基本的なつながりを「独創的な方法」で利用し^[要出典]、ネットワークの制御とネットワークに対する制御に大きな進歩をもたらした。

この分野におけるハッダッドの研究は、臨床薬理学における最も困難な問題の 1 つに取り組んできました。特に、彼は自動麻酔および集中治療室医療用の適応型およびニューラル ネットワーク適応型制御アルゴリズムを開発しました。彼の適応型制御アルゴリズムは、患者間および患者内の薬物動態および薬力学的変動に適応し、薬物投与の結果を大幅に改善しました。臨床薬理学のアクティブ制御に関するこの研究は臨床診療に移行し、医療、健康管理、および薬物投与装置の信頼性を向上させており、医療費を削減する真の可能性を秘めています。この分野におけるハッダッドの業績は、生物医学工学の分野に大きな影響を与えてきました。彼の臨床薬理学における結果は、次の文献に文書化されています。^{[52] [53] [54] [55] [56 ] [57] [58]}

• A. Leonessa、WM Haddad、V. Chellaboina、「階層的非線形スイッチング制御設計と推進システムへの応用」、ロンドン、英国: Springer-Verlag、2000 年。
• WM Haddad、V. Chellaboina、SG Nersesov、「熱力学：動的システムアプローチ」、プリンストン、ニュージャージー：プリンストン大学出版局、2005年。
• WM Haddad、V. Chellaboina、SG Nersesov、「Impulsive and Hybrid Dynamical Systems: Stability, Dissipativity, and Control」、プリンストン、ニュージャージー州: プリンストン大学出版局、2006 年。
• WM Haddad および V. Chellaboina、「非線形動的システムと制御: リャプノフベースのアプローチ」、プリンストン、ニュージャージー: プリンストン大学出版、2008 年。訂正
• WM Haddad、V. Chellaboina、Q. Hui、「非負およびコンパートメント動的システム」。プリンストン、ニュージャージー：プリンストン大学出版局、2010年。
• WM Haddad および SG Nersesov、「大規模動的システムの安定性と制御: ベクトル散逸システムアプローチ」。プリンストン、ニュージャージー: プリンストン大学出版局、2011 年。

• ワシム・M・ハダッドのホームページ