Μαίρη Τσίγκου: η αναγνώριση που άργησε να έρθει για την ελληνοαμερικανίδα μαθηματικό

Οι υπολογισμοί για ένα από τα πρώτα αριθμητικά πειράματα πραγματοποιήθηκαν από μια νεαρή κοπέλα ελληνικής καταγωγής με το όνομα Μαίρη Τσίγκου. Μετά από δεκαετίες παράλειψης έλαβε τελικά, επάξια την αναγνώριση για τη συνεισφορά της σε ένα δύσκολο και σημαντικό φυσικομαθηματικό πρόβλημα.

Το πρόβλημα Fermi-Pasta-Ulam (FPU) δημοσιεύτηκε σε μια τεχνική αναφορά Studies of Nonlinear problems [1] του Los Alamos National Laboratory τον Μάιο του 1955. Το πρωτότυπο έγγραφο αναφέρει λεπτομερώς τις μεθόδους και τα αποτελέσματα μιας φυσικομαθηματικής προσομοίωσης που εκτελέστηκε στο MANIAC, τον πρώτο ηλεκτρονικό υπολογιστή του εργαστηρίου. Οι Enrico Fermi, John Pasta και Stanislaw Ulam ήταν οι επιστήμονες που ονομάστηκαν συγγραφείς και γρήγορα αναγνωρίστηκαν για την αξιοσημείωτη προσομοίωση, η οποία ονομάστηκε πρόβλημα Fermi-Pasta-Ulam (FPU). Σε μια υποσημείωση στην αναφορά αυτή, οι συγγραφείς έγραψαν: «Ευχαριστούμε τη δεσποινίς Μαίρη Τσίγκου για την αποτελεσματική κωδικοποίηση των προβλημάτων και για την εκτέλεση των υπολογισμών στο μηχάνημα Los Alamos MANIAC». 

Ο προγραμματισμός υπολογιστή του 1950 δεν ήταν μια ασήμαντη ή εύκολη εργασία. Ωστόσο η συμβολή της Τσίγκου περιορίστηκε στην αναφορά μόλις δύο γραμμών. Για σχεδόν 50 χρόνια η συνεισφορά της Μαίρης Τσίγκου στο πλέον γνωστό ως πρόβλημα FPUT (Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou) αγνοήθηκε από την επιστημονική κοινότητα. Ήταν μόλις το 2008 όταν ο Thierry Dauxois δημοσίευσε [2] επιπλέον πληροφορίες σχετικά με τη μελέτη του προβλήματος και πίεσε για τη μετονομασία του ώστε να τονιστεί η συνεισφορά της και να αποκτήσει την αναγνώριση που της άξιζε.

Το πρόβλημα FPUT έχει ιδιαίτερη σημασία. Σηματοδότησε όχι μόνο την αρχή της μελέτης μη γραμμικών συστημάτων, αλλά και τη νέα εποχή προσομοιώσεων φυσικών προβλημάτων, καθώς αντιπροσωπεύει μία από τις πρώτες χρήσεις των ψηφιακών υπολογιστών στη φυσικομαθηματική έρευνα.

Ανθρώποι - αριθμομηχανές

Η Μαίρη Τσίγκου απέκτησε το BSc (1951) στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin και το MSc στα Μαθηματικά (1955) στο Πανεπιστήμιο του Michigan. Το 1951, όταν ήταν ακόμα σε προπτυχιακό επίπεδο, έμαθε ότι έψαχναν για γυναίκες μαθηματικούς στο Los Alamos. Εκείνη την εποχή, οι γυναίκες δεν ενθαρρύνονταν να ακολουθήσουν τον κλάδο των μαθηματικών. Ωστόσο, ο πόλεμος της Κορέας είχε δημιουργήσει έλλειψη Αμερικανών ανδρών, οπότε προσφέρονταν θέσεις προσωπικού και σε νέες γυναίκες. Μόλις προσλήφθηκε, η Τσίγκου ενημερώθηκε κατηγορηματικά ότι εκείνη και οι άλλες νεαρές γυναίκες θα αμείβονταν λιγότερο από τους άνδρες έχοντας τις ίδιες δεξιότητες και προσόντα, επειδή «οι άντρες ήταν εκείνοι που στήριζαν οικονομικά την οικογένεια και οι γυναίκες απλώς δούλευαν συμπληρωματικά» [3]. 

Αρχικά ενσωματώθηκε στο θεωρητικό τμήμα για να κάνει υπολογισμούς με το χέρι. Σχεδόν όλες οι μαθηματικοί που εργάζονταν ως υπολογιστές στο Los Alamos ήταν γυναίκες, οι περισσότερες στα 20 τους αμέσως μετά το κολέγιο. Χρησιμοποιώντας υπολογιστές Marchant - πρώτες μηχανές που μπορούσαν να προσθέσουν, να αφαιρέσουν, να πολλαπλασιάσουν και να διαιρέσουν - έλυναν συγκεκριμένα αριθμητικά προβλήματα.

Μία πρωτοπόρος στην επιστήμη υπολογιστών 

Η Τσίγκου μετατέθηκε σύντομα για να εργαστεί ως μία από τους πρώτους προγραμματιστές του MANIAC (Mathematical Analyzer, Numerical Integrator και Computer). Η ίδια έχει πει σε μια συνέντευξή της [3] «Με ενδιέφερε πολύ να μάθω προγραμματισμό, γιατί ήταν αρκετά βαρετό να κάθομαι εκεί κάνοντας προσθέσεις και αφαιρέσεις». Μέχρι τότε, δεν υπήρχε κανένας που να μπορεί να το προγραμματίσει, οπότε όταν ένας προγραμματιστής του Los Alamos έδωσε ένα μάθημα προγραμματισμού, αυτό της έδωσε το έναυσμα. 

 Έτσι, μαζί με τη Mary Hunt, ήταν οι πρώτες που ξεκίνησαν διερευνητικές εργασίες στο MANIAC. Ο υπολογιστής προοριζόταν για εργασίες που σχετίζονταν κυρίως με τα όπλα, αλλά οι ερευνητές μπορούσαν να τον χρησιμοποιήσουν και για τη μελέτη θεμελιωδών επιστημών και προβλημάτων. Το MANIAC προσέφερε μια μεγάλη ευκαιρία για αυτό, και οι Pasta και Ulam ήταν από εκείνους που το καταλάβαν γρήγορα. Μόλις το MANIAC ήταν λειτουργικά έτοιμο, οι επιστήμονες μελέτησαν προβλήματα που δεν μπορούσαν να λυθούν με υπολογισμούς στο χέρι, αλλά που μπορούσαν να προσομοιωθούν στον υπολογιστή. Με τις προσομοιώσεις, χρησιμοποιούμε μαθηματικά ώστε να δημιουργήσουμε μοντέλα για το πώς τα συστήματα αλληλεπιδρούν ή αναπτύσσονται. Με απλά λόγια, οι προσομοιώσεις μπορούν να μας πουν τι θα συνέβαινε αν κάτι που δημιουργήθηκε θεωρητικά θα συνέβαινε στην πραγματική ζωή. Αξίζει να σημειωθεί πως η Μαίρη Τσίγκου μαζί με τον John Pasta ήταν οι πρώτοι που δημιούργησαν γραφικά στο MANIAC.

Μία κορυφαία μαθηματικός και προγραμματίστρια 

Η Τσίγκου συνέχισε να εργάζεται στο MANIAC μέχρι που έφυγε προσωρινά από το εργαστήριο το 1954, για τις μεταπτυχιακές τις σπουδές, και επέστρεψε πάλι το 1955. Εργάστηκε σε διάφορους υπολογιστές και έργα και κέρδισε ιδιαίτερη προσοχή για την εξειδίκευσή της σε μια πρώιμη τότε γλώσσα προγραμματισμού, τη Fortran. Ως πρώιμη εμπειρογνώμονας της Fortran, η Τσίγκου προχώρησε σε πολλά ακόμη επιτεύγματα καριέρας, συμπεριλαμβανομένης της επεξεργασίας και του χειρισμού των Poisson Group codes. Αυτοί οι κωδικοί χρησιμοποιούνται ακόμα από αμερικανικά εργαστήρια που χρησιμοποιούν επιταχυντές ή ηλεκτρομαγνητικά. Η Τσίγκου ήταν μία από τους κύριους συγγραφείς του εγχειριδίου κωδικών. Φυσικά το εγχειρίδιο έχει αναθεωρηθεί με την πάροδο των ετών. Ωστόσο, τα τμήματα της τρέχουσας έκδοσης είναι ως επί το πλείστον πανομοιότυπα με τις αρχικές εκδόσεις.

Ανατρέχοντας στην καριέρα της, η Τσίγκου εξέφρασε ευγνωμοσύνη και αγάπη για τα έργα που δούλεψε και υπογράμμισε πόσο διαφορετικός είναι ο κόσμος σήμερα από αυτόν που οι επιστήμονες τότε πίστευαν ότι θα γινόταν. «Πίστευαν ότι η πυρηνική ενέργεια θα άλλαζε τον κόσμο, αλλά οι υπολογιστές είναι αυτοί που άλλαξαν τον κόσμο»[3].

Πηγές:

[1] E. Fermi, J. Pasta, S. Ulam, Los Alamos Scientific Laboratory report LA-1940 (1955). Published later in E. Segrè, ed., Collected Papers of Enrico Fermi, Vol. 2, U. Chicago Press, Chicago (1965)

[2] Dauxois, Thierry (2008). Fermi, Pasta, Ulam, and a mysterious lady. Physics Today 6 (1): 55–57

[3] We thank Miss Mary Tsingou, Virginia Grant, December 2020