Portret Daniela Gabriela Fahrenheita, niemieckiego chemika i fizyka, nie zachował się do naszych czasów. Naukowcy z Politechniki Gdańskiej postanowili stworzyć obraz autora za pomocą skali temperatury nazwanej jego imieniem. Udało się to osiągnąć dzięki algorytmowi genetycznemu i specjalnie zaprojektowanej aplikacji komputerowej, pisze igdansk.com.
Fahrenheit jest powszechnie określany jako odkrywca, który odkrył skalę temperatury z jego imieniem, więc wiele osób kojarzy jego życie ze Stanami Zjednoczonymi Ameryki, a może z Wielką Brytanią. Jednak znany naukowiec nigdy nie podróżował do Ameryki Północnej, i po raz pierwszy odwiedził Wyspy Brytyjskie w 1724 roku. Urodził się w mieście należącym do Rzeczypospolitej i nawet nie opuszczał Europy. Oprócz słynnej skali, jego znanym wynalazkiem był szklany termometr rtęciowy.
Wirtualny portret
Żadne ze zdjęć znanego naukowca nie przetrwało próby czasu. Wszystko, co można znaleźć w Internecie na temat jego wyglądu, było uważane za podróbkę i fikcję. Eksperci w rzeczywistości wiedzieli tylko, jak dokładnie ubierał się założyciel anglosaskiego systemu pomiaru temperatury. Nosił surdut i kamizelkę, peruki. Jednak informacje te pomogły badaczom, którzy badali biografię wybitnego naukowca, również odtworzyć jego sylwetkę i dane antropometryczne.
Tomasz Ziółkowski i Jerzy Proficz pod kierunkiem Henryka Krawczyka, kierownika Katedry Architektury Systemów Komputerowych, byli w stanie stworzyć rzeczywisty obraz naukowca za pomocą odpowiedniej aplikacji. Umożliwia tworzenie wirtualnych portretów osób, których wygląd pozostaje nieznany. Korzystając z danych historycznych i informacji, takich jak portrety krewnych lub opisy, opracowany algorytm genetyczny wskazuje sugestie dotyczące wirtualnych obrazów, które mogą potencjalnie przypominać konkretną osobę. Specjaliści z Gdańska wykorzystują to w dalszej technice realizacji obrazu.
Dzięki rozwojowi podejść naukowych udało się opracować dokładną metodę rekonstrukcji wyglądu twarzy. Do stworzenia wirtualnego portretu Fahrenheita wykorzystano wizerunek krewnych i jego współczesnych z Gdańska, przedstawicieli podobnego pochodzenia i statusu społecznego: członków patrycjatu, naukowców i duchowieństwa.
Materiały są udostępniane przez Bibliotekę Polskiej Akademii Nauk i Muzeum Narodowe w Gdańsku. Ta informacja pomogła w opracowaniu portretu niemieckiego naukowca.
Zainspirowani ewolucją
System opracowany przez lokalnych specjalistów należy do systemu tzw. algorytmów genetycznych. Ideą polskich naukowców jest znalezienie optymalnego rozwiązania w procesie inspirowanym teorią ewolucji. Podczas działania algorytmu tworzone są liczne potencjalne rozwiązania, dla których cyklicznie wykonywane są procedury krzyżowe. W tym konkretnym przypadku operacje sprowadzają się do łączenia i modyfikowania wizualnych rysów twarzy – za pomocą techniki morfingu znanej z animacji komputerowej i modelu transformacji.
Spośród wszystkich utworzonych rozwiązań wybiera się najlepsze – na podstawie odpowiednich wartości tzw. funkcji adaptacyjnej. W tym celu istnieje „algorytm eigenfaces” używany w komputerowym rozpoznawaniu twarzy.
Pomysł opracowany przez naukowców z Politechniki Gdańskiej różni się od klasycznych algorytmów genetycznych tym, że wartości powyższej funkcji są modyfikowane podczas działania programu – w oparciu o nowo wygenerowane rozwiązania. To właśnie sprawia, że opracowany algorytm jest oryginalny i pozwala osiągnąć lepszą jakość uzyskanych obrazów przy ograniczonym rozmiarze kolekcji portretów historycznych.
Zdaniem Krawczyka, dokonanie naukowców Politechniki Gdańskiej otwiera nowe wyzwania. Próbują nawiązać współpracę z genetykami, których badania są pośrednio związane z podobną tematyką. Naukowcy zamierzają ustalić, jaki wpływ ma genetyka na wygląd człowieka.
Doświadczenie dla stypendystów Fahrenheita
Studenci ubiegający się o stypendium Fahrenheita studiują różne przedmioty na różnych uniwersytetach w różnych krajach. Na swoim blogu dzielą się informacjami na temat nowej technologii.
Stypendium im. Fahrenheita to pierwsze w Polsce stypendium naukowe dla najwybitniejszych maturzystów, absolwentów polskiej lub międzynarodowej matury, które przeznaczone jest na całkowite lub częściowe pokrycie kosztów studiów zagranicznych. Dzięki niemu najzdolniejsi absolwenci szkół ponadgimnazjalnych, będący stałymi mieszkańcami Gdańska, mogą podjąć studia na prestiżowych uczelniach całego świata.
Geniusz termometru
Daniel Gabriel Fahrenheit urodził się w Gdańsku w 1686 roku w rodzinie niemieckich kupców. W wieku 15 lat – po śmierci rodziców, opuścił Gdańsk i osiadł w Holandii, a następnie w Anglii, gdzie oddał się pracy naukowej i został m.in. członkiem słynnego angielskiego towarzystwa naukowego Royal Society. Fahrenheit kilkakrotnie odwiedzał Gdańsk – m.in. w 1710 i 1712 roku.
Fahrenheit pozostawił swój wkład w światowej historii nauki. Aby uzyskać wartość zerową swojej skali, zastosował temperaturę mieszaniny wody i soli w równych częściach, a wartości zamarzania i wrzenia zwykłej wody zostały ustalone odpowiednio na 32 i 212. Tak więc, obejmując szerszy zakres, skala Fahrenheita pozwalała na wskazanie większej dokładności niż skala Celsjusza przy ustaleniu określonej temperatury.
Opublikował te wyniki w 1714 roku w Acta Eruditorum. W tym czasie ludzie używali termometrów z ciekłym alkoholem, a dzięki wiedzy Romera na temat rozszerzalności cieplnej metali niemiecki naukowiec mógł z powodzeniem zastąpić go rtęcią od 1716 roku.
Punktem zerowym w skali specjalisty była temperatura zamarzania mieszaniny salmiaku i lodu, a 212 stopni Fahrenheita to temperatura wrzenia wody.
Po powrocie do Holandii zaczął produkować przyrządy meteorologiczne, wynalazł higrometr do pomiaru wilgotności powietrza i areometr do pomiaru gęstości cieczy.
Daniel Fahrenheit opublikował również w 1724 roku kilka prac na temat filozoficznych traktatów Królewskiego Towarzystwa Naukowego, instytucji, która przyjęła go w tym samym roku. Jego wkład został doceniony nie tylko przez brytyjską społeczność naukową, ale przez specjalistów z innych krajów Europy.
Skala Fahrenheita jest nadal używana w krajach anglosaskich. W pozostałej części naszej planety popularna jest skala Celsjusza, opracowana w 1742 roku przez szwedzkiego fizyka i astronoma Andreasa Celsjusza.
Badania Daniela Gabriela Fahrenheita koncentrowały się na temperaturach wrzenia różnych cieczy, krzepnięciu wody w pustych przestrzeniach i możliwości wytwarzania ciekłej wody poniżej jej zwykłej temperatury zamarzania. Jego wkład w rozwój kierunku meteorologicznego jest trudny do przecenienia. Naukowiec zmarł w Hadze w 1736 roku.
