HENDRIK WADE BODE (1905-1982)

Amerykański inżynier, wynalazca, autor i naukowiec, pionier teorii sterowania i telekomunikacji elektronicznej, pochodzenia holenderskiego. W teorii sterowania powszechnie znane są logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe noszące Jego imię.

Hendrik W. Bode urodził się 24 grudnia 1905 roku w Madison, w stanie Wisconsin w Stanach Zjednoczonych. Jego ojciec był profesorem w University of Illinois at Urbana-Champaign. Młody Hendrik robił szybkie postępy w nauce i szkołę średnią (High School) ukończył w wieku 14 lat. Od razu po ukończeniu High School chciał studiować na University of Illinois, ale aplikacja została odrzucona ze względu na Jego wiek (14 lat). Kilka dekad później ten sam Uniwersytet uhonorował Go tytułem doktora honoris causa (1977).

Studentem został w Ohio State University, gdzie Jego ojciec także uczył. Tytuł inżyniera otrzymał w roku 1924 mając lat 19. Po uzyskaniu stopnia magistra (1926) przez rok pracowal w macierzystej Uczelni na stanowisku asystenta.

Wkrótce po studiach został zatrudniony w Bell Laboratories w Nowym Jorku i rozpoczął karierę projektanta filtrów elektronicznych (1926). W roku 1929 został skierowany do Zespołu Badań Matematycznych (Mathematical Research Group) gdzie wyróżniał się jako w badaniach układów elektronicznych i ich zastosowań w telekomunikacji.

Sponsorowany przez Bell Laboratories studiował na Columbia University gdzie obronił doktorat (1935) w dziedzinie fizyki.

W roku 1938 wprowadził logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe i pojęcie zapasu stabilności (wzmocnienia i fazy) do badania stabilności układów ze sprzężeniem zwrotnym. Od tej pory, w dziedzinie częstotliwości można szybciej i prościej badać te zagadnienia niż tradycyjną metodą — w dziedzinie czasu. Do dziś, jest to narzędzie pozwalające inżynierom na prowadzenie szybkiej i intuicyjnej analizy stabilności oraz projektowania układów regulacji.

Podczas II wojny światowej zajmował się militarnymi zastosowaniami Jego metod badania i projektowania układów regulacji (Control Systems). Pracował w NDRC (National Defense Research Committee) Section D-2 (Control Systems section) tworząc Director Project (Projekt Przyrządu wskazującego kierunek) w Bell Lab dotyczącego opracowania systemu przeciwlotniczego (anti-aircraft) wykorzystującego informacje radarowe o położeniu wrogich samolotów. Radar był częścią automatycznego systemu zwalczania samolotów, a jego sygnał położenia celu(ów) wykorzystywano w serwomechanizmach artylerii przeciwlotniczej. Sygnał radarowy o położeniu celu był przesyłany do baterii dział przeciwlotniczych drogą radiową gdzie służył do zmiany ustawienia kątowego dział, które było przeliczane na bieżąco z uwzględnieniem szybkości wiatru oraz przewidywania (predykcji) trajektorii lotu i szybkości celu. Ten system był pierwowzorem obecnego "Anti-ballistic missile defence model". Już wtedy, w celu zwiększenia dokładności przewidywania położenia celu dział, zastosowano analizę statystyczną zarówno do wygładzania mierzonej trajektorii celu jak i filtracji szumów oraz fluktuacji sygnałów radarowych. Do nastawiania ciężkich dział w tym systemie wykorzystywano serwomotory zarówno elektryczne jak i hydrauliczne.

H. W. Bode, jako pierwszy w historii zastosował bezprzewodową pętlę sprzężenia zwrotnego w układach automatycznego sterowania. W automatycznym systemie przeciwlotniczym połączono w działającą całość i wdrożono: radiowe łącze danych, zasady analizy statystycznej i teorii układów ze sprzężeniem zwrotnym i specjalnie zaprojektowane "komputery" elektryczne i mechaniczne. Ten pierwszy, wielodyscyplinarny zestaw, Bode nazywał "shotgun marriage" myśląc o jego przeciwlotniczym, historycznym zastosowaniu.

Opracowana wówczas teoria bezprzewodowego przesyłania danych (cyfrowych) doprowadziła w następnych latach do wynalezienia sieci bezprzewodowych i telefonii komórkowej.

System automatycznego celowania dział przeciwlotniczych został zastosowany po raz pierwszy pod Anzio w Italii, strącono wówczas ponad 100 samolotów niemieckich. Podczas lądowania w Normandii (D-day) rozmieszczono 39 dział sterowanych automatycznie do ochrony lądujących przez atakami Luftwaffe. W dniach 17 lipca – 31 sierpnia 1943 r. zautomatyzowane działa zestrzeliły 1286 rakiet V-1 nad Anglią, co stanowił 34 % rakiet wystrzelonych na Anglię.

W 1944 roku został szefem Zespołu Badań Matematycznych (Mathematical Research Group) w Bell Laboratories. Opublikował książkę “Network Analysis and Feedback Amplifier Design” będącą klasyczną pozycją w dziedzinie elektroniki i telekomunikacji. Wraz z Ralph Beebe Blackmanem i Claude Shannonem wydał pracę pt. "Data Smoothing and Prediction in Fire-Control Systems" (1945) na temat sterowania ogniem dział, a w szczególności transmisji danych, manipulowania i wykorzystania inteligencji. Praca ta zapoczątkowała synergię przetwarzania danych, przetwarzania sygnałów i teorii informacji.

W roku 1948 Prezydent Harry S. Truman odznaczył go Prezydenckim Medalem Zasługi (Presidential Medal for Merit) za Jego wybitny wkład naukowy w wysiłek wojenny USA. Medal ten jest jednym z najwyższych cywilnych odznaczeń w USA.

Po II wojnie światowej, Bode nadal zajmował się problemami z zakresu wojskowości (w szczególności pracował nad systemami rakietowymi), a także współczesną teorią telekomunikacji. W 1952 roku został dyrektorem do spraw badań matematycznych, w 1955 roku — dyrektorem do spraw badań w dziedzinie nauk ścisłych, a w roku 1958 objął obowiązki jednego z dwóch wiceprezesów odpowiedzialnych za rozwój systemów uzbrojenia w Bell Telephone Laboratories (1958-67).

Z Bell Laboratories odszedł w październiku 1967 roku, w wieku 61 lat, po 41 latach niezwykle owocnej pracy. W tym czasie uzyskał 25 patentów [16] w dziedzinie elektryki i komunikacji, w szczególności dotyczących wzmacniaczy sygnałowych, filtrów i zautomatyzowanych systemów artyleryjskich.

W roku 1967 został wybrany Profesorem (Gordon McKay Systems Engineering) na Uniwersytecie Harvarda. Na tym stanowisku zajmował się głównie badaniami militarnymi na temat tworzenia agorytmów i technik optymalizacji bazujących na procesach stochastycznych, był prekursorem nowoczesnej fuzzy-logic (logiki rozmytej). W roku 1971 wydał książkę "Synergy: Technical Integration and Technological Innovation in the Bell System". Na emeryture przeszedł w roku 1974 lecz nadal pracował na Harwardzie, głównie jako doradca rządowy ds. w sprawach politycznych.

Był członkiem wielu komisji rządowych, organizacji zawodowych. W roku 1957został wybrany członkiem Narodowej Akademii Nauk (National Academy of Sciences) powołanej w roku 1863 przez Prezydenta Abrahama Lincolna. Jako członek Komitetu COSPUP (Nauki i polityki publicznej) miał znaczący udział w opracowaniu trzech studiów: 1) "Basic Research and National Goals" (1965), 2) "Applied Science and Technological Progress" (1967) i 3) "Technology: Processes of Assessment and Choice" (1969). Komitet COSPUP pracował na rzecz Izby Reprezentantów, Komitetu Nauki i Techniki i Rządu.

Był członkiem Specjalnego Komitetu Technologii Kosmicznej NACA (Special Committee on Space Technology ) obok Wernhera von Brauna ("ojca programu kosmicznego USA").

Był członkiem założycielem (1964) Narodowej Akademii Inżynierii (National Academy of Engineering) oraz członkiem: IEEE, American Physical Society, Applied Mathematics i American Academy of Arts and Sciences.

W 1969 roku otrzymał Medal Edisona przyznawany przez IEEE (IEEE Edison Medal). Jest autorem wielu publikacji. Otrzymał prestiżowe nagrody: ASME The Rufus Oldenberger Award (1975) i Richard E. Bellman Control Heritage Award (1979) od AACC (American Automatic Control Council). Po jego śmierci, IEEE Control Systems Society ustanowiło nagrodę Hendrik W. Bode Lecture Prize za wybitne osiągnięcia w badaniach naukowych lub technicznych w dziedzinie systemów sterowania (Control Systems).

Oprócz zainteresowań zawodowych, lubił czytać książki oraz pływać łódką. Na początku kariery w Bell Labs zwykle żeglował po Long Island Sound. Po zakończeniu II wojny światowej kupił przerobioną barkę desantową do przewożenia czołgów (LCT, Landing Craft Tank [15]) i prowadził eksploracje Zatoki Chesapeake w pobliżu wschodniego wybrzeża Stanu Maryland. Lubił wykonywać wiele prac własnoręcznie, a szczególnie zajmować się ogrodem.

Był żonaty z Barbarą Poore. Mieli dwie córki (Katarzynę i Annę).

Zmarł w Cambridge, Massachusetts 21 czerwca 1982 roku, w wieku 76 lat.