Víctor B. Lawrence

Victor B. Lawrence (nacido el 10 de mayo de 1945 en Accra , Ghana ) es un ingeniero ghanés-estadounidense reconocido por sus contribuciones fundamentales al procesamiento digital de señales para comunicaciones multimedia. Durante sus más de 30 años en los Laboratorios Bell, Lawrence realizó extensas y fundamentales contribuciones personales a las comunicaciones de voz, datos, audio y video. Dirigió numerosos proyectos que mejoraron significativamente cada fase de la evolución de las primeras comunicaciones de datos de baja velocidad y las actuales de alta velocidad. Es profesor investigador y director del Centro de Sistemas Inteligentes en Red (iNetS) del Instituto Tecnológico Stevens , donde también se desempeñó como vicedecano. Fue incorporado al Salón Nacional de la Fama de los Inventores en 2016 ^{[ 1 ]} y es laureado con la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación de 2024. ^{[ 2 ]} Es miembro de la Academia Nacional de Ingeniería , miembro del IEEE por sus contribuciones a la comprensión de los efectos de cuantización en los procesadores de señales digitales y las aplicaciones del procesamiento de señales digitales a las comunicaciones de datos, ^{[ 3 ]} miembro de AT&T Bell Labs y miembro fundador de la Academia Nacional de Inventores . ^{[ 4 ]}

Tras su graduación, Lawrence trabajó como ingeniero de desarrollo en el Reino Unido y posteriormente impartió clases durante dos semestres en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kumasi, ahora Universidad de Ciencia y Tecnología Kwame Nkrumah , en Ghana. Lawrence se unió a Bell Laboratories en 1974 y desempeñó diversas funciones a lo largo de sus más de 30 años de carrera en AT&T: Supervisor en el Laboratorio de Equipos de Comunicaciones de Datos, Jefe del Departamento de Investigación en Comunicaciones de Datos, Director de Comunicaciones Multimedia Avanzadas y Vicepresidente de Tecnología de Comunicaciones Avanzadas. A partir de 1996, Lawrence impartió clases durante varios años en la Escuela Dwight D. Eisenhower para la Seguridad Nacional y la Estrategia de Recursos , anteriormente Colegio Industrial de las Fuerzas Armadas. Como profesor visitante, impartió cursos de procesamiento de señales y redes de datos en la Universidad de Pensilvania , la Universidad de Rutgers , la Universidad de Princeton , la Universidad de Columbia y la Universidad de California, Berkeley . Lawrence también impartió cursos de Gestión Tecnológica e Incubación Tecnológica en Bell Laboratories a ingenieros noveles.

En 2005, Lawrence fue nombrado Director del Centro de Sistemas Inteligentes en Red y Decano Asociado y Profesor Titular de Ingeniería Charles Batchelor en el Instituto de Tecnología Stevens . Es coautor de cinco libros: Introducción a los filtros digitales , Tutoriales sobre comunicaciones por módem , Redes multimedia inteligentes de banda ancha , Diseño e ingeniería de sistemas de comunicaciones inteligentes y El arte de la innovación científica . Lawrence posee más de veinte patentes estadounidenses e internacionales y ha publicado más de cuarenta y cinco artículos en revistas especializadas y actas de congresos sobre procesamiento digital de señales y comunicaciones de datos. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

1. El procesamiento digital de señales lidera la transición de las redes analógicas a las digitales.

Las innovaciones de Lawrence en los campos del procesamiento digital de señales y las comunicaciones de datos impulsaron la transición de las redes analógicas a las digitales. Cuando comenzó a trabajar en la década de 1970, la velocidad de transmisión de datos en la Red Telefónica Pública Conmutada (RTPC) estaba limitada a 300 bit/s; hoy en día, las velocidades sobre cobre alcanzan el rango de Gbps. Las innovaciones y logros técnicos de Lawrence han contribuido significativamente a esta evolución. A mediados de la década de 1970, mejoró el diseño de filtros digitales, incluyendo la invención de la aritmética de redondeo sin sesgo. Esta técnica, que se utiliza para suprimir oscilaciones y estabilizar filtros digitales tanto fijos como adaptativos, está implementada en la mayoría de los chips de procesamiento digital de señales (DSP) disponibles actualmente en el mercado. Realizó el análisis inicial, la puesta en práctica y la primera implementación en tiempo real, mediante la cual descubrió la existencia de ciclos límite inesperados de gran amplitud y muy largo período. Este trabajo, que dio lugar a dos patentes (Patentes n.° 4,213,187 y n.° 4,034,197) y al premio al mejor artículo de la revista IEEE Transactions on Circuits and Systems, tuvo un profundo impacto en el desarrollo de los procesadores de señales digitales. Estas técnicas se implementaron en osciladores, detectores de tono y generadores utilizados en sistemas telefónicos digitales, PBX y centrales telefónicas. En 1979, Lawrence implementó el primer módem de 9600 bits/s en un procesador de señales digitales programable, que operaba en tiempo real. En 1980, coinventó las constelaciones de señales multidimensionales, por las que recibió la patente n.° 4,457,004.

Este trabajo y las patentes relacionadas llevaron a que Lawrence fuera incluido en el Salón Nacional de la Fama de los Inventores en 2016.

2. Tecnologías tempranas de acceso a Internet y comunicaciones de datos a nivel mundial

Lawrence fue el arquitecto e ingeniero jefe del primer módem dúplex completo de 2400 bits/s de AT&T para la red telefónica pública conmutada (PSTN). Desarrolló los requisitos de ingeniería de sistemas y los planes de prueba para su implementación en las redes de AT&T, British Telecom y NTT. Dirigió las exitosas pruebas en enlaces transatlánticos de redes británicas y estadounidenses. Este trabajo condujo a la adopción de la norma V.22 bis de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) . Proporcionó las especificaciones analógicas y el diseño digital para el desarrollo de un circuito integrado que dio lugar al primer módem integrado de condensador conmutado (SIM) diseñado para operar a 1200 y 2400 bits/s.

Lawrence lideró el equipo que propuso por primera vez a la UIT y demostró la viabilidad técnica de módems de 9,6 kbit/s y 14,4 kbit/s con cancelación de eco dúplex completo y codificación en cadena sobre la red telefónica pública conmutada. Coinventó una secuencia de arranque para estos módems con cancelación de eco, compatible con los dispositivos de control de eco utilizados en redes internacionales. Verificó la viabilidad técnica mediante pruebas en redes estadounidenses, británicas y japonesas, y sus resultados sirvieron de base para la aceptación por parte de la UIT de las recomendaciones V.32 y V.33. Su trabajo en conjuntos de chips para módems/fax de alta velocidad dio lugar al convertidor de datos para módem más exitoso de la industria. Este conjunto de chips también se utilizó en terminales de voz para comunicaciones seguras en todo el mundo.

Lawrence también lideró el desarrollo de los primeros módems inalámbricos y V.32 bis basados ​​en PCMCIA . A lo largo de los años, continuó impulsando las innovaciones que dieron lugar a los módems V.34 (33,6 kbit/s) y V.90 (56 kbit/s). Estos avances inauguraron la era de las comunicaciones de datos dúplex completo, de bajo costo y omnipresentes a nivel mundial. De hecho, la disponibilidad universal de conectividad de datos de alta velocidad estimuló el crecimiento y la expansión de Internet. Lawrence aportó liderazgo técnico e innovaciones personales que resultaron en mejoras fundamentales en el diseño de redes de telecomunicaciones globales seguras, confiables y eficientes.

Lawrence ha sido un firme defensor de los estándares internacionales para la comunicación de datos a lo largo de su carrera y desempeñó un papel fundamental en la adopción de numerosos estándares, incluidos V.22bis, V.32, V.33, V.34 y V.90. Contribuyó directamente a varios de estos estándares como relator y apoyó el trabajo de otros. ^{[ 7 ]}

Este trabajo le valió la Medalla IEEE a la Comunicación Internacional, otorgada en 2004, y su ingreso en la Academia Nacional de Ingenieros en 2003.

3. Tecnología de acceso al bucle de abonado digital

El trabajo pionero de Lawrence en transceptores de alta velocidad para el bucle local y aplicaciones en edificios propició el desarrollo de diversas tecnologías de bucle de abonado digital (DSL), muchas de las cuales se utilizan actualmente para servicios de banda ancha y acceso a internet de alta velocidad. Entre sus contribuciones destacan la caracterización y el modelado de millones de bucles de acceso en todo el mundo, así como la ingeniería de sistemas integral y la caracterización del rendimiento. Dirigió el equipo que desarrolló el primer prototipo HDSL, utilizado en la red de Ameritech para demostrar la viabilidad técnica del acceso de banda ancha a través de cables de cobre, lo que dio lugar al estándar internacional HDSL.

Como jefe del Departamento de Técnicas Digitales, Lawrence se centró en la creación de algoritmos que utilizaban el procesamiento de señales para aplicaciones de red, incluyendo canceladores de eco de red, conmutadores y multiplexores de paquetes, canceladores de ruido y equipos de monitorización del rendimiento para tráfico de voz y fax. En 1988, como jefe del Departamento de Investigación de Comunicaciones de Datos, dirigió el desarrollo de una familia de módems basados ​​en el chip procesador de señal digital AT&T 16A. El conjunto de chips resultante para módem/fax se convirtió en el módem de datos más exitoso de la industria y posicionó a la División de Microelectrónica de Lucent como líder mundial en este campo. Variantes de este conjunto de chips se utilizaron en el módem ACCUCOM de AT&T Paradyne y en el terminal de voz segura y el módem cifrador de línea de AT&T Federal System. También se incorporó al teléfono seguro utilizado por el presidente de los Estados Unidos.

4. Conmutación ATM e IP para redes locales y centrales.

Lawrence lideró técnicamente el desarrollo de ATLANTA, un exitoso conjunto de chips de conmutación de modo de transferencia asíncrona (ATM), utilizado por importantes proveedores de equipos e implementado en redes de datos a nivel mundial. Lawrence y su equipo tuvieron un impacto significativo en la industria de las redes gracias a sus contribuciones a las redes ATM y de protocolo de Internet (IP). Su trabajo se caracteriza por la combinación de ideas creativas y oportunas para resolver problemas importantes de redes, así como por la creación de prototipos y la comercialización de dichas ideas. Lawrence demostró prácticas de ingeniería innovadoras al aplicar, junto con su equipo, ideas novedosas de arquitectura y conmutación ATM para diseñar un conjunto de chips de circuitos integrados de primera clase. La mayoría de los principales proveedores de conmutadores ATM han utilizado estos dispositivos en sus sistemas, lo que ha permitido el éxito de las redes de datos.

La investigación individual de Lawrence y la investigación conjunta con sus colegas han generado innovaciones clave en arquitecturas de red, protocolos, enrutamiento, recuperación y algoritmos de gestión de recursos. Casi todas estas innovaciones han sido aceptadas por los principales organismos de normalización, implementadas en productos clave de los principales proveedores de equipos de telecomunicaciones y desplegadas en numerosas redes de paquetes que dan soporte a Internet e Intranets. Estas incluyen redes troncales alámbricas, redes metropolitanas y de acceso alámbricas, y todo tipo de redes inalámbricas.

5. Vídeo digital y televisión de alta definición

Lawrence lideró el equipo que desarrolló el codificador de vídeo de televisión de alta definición (HDTV) de Bell Labs y transfirió esta tecnología del laboratorio a un sistema comercial basado en estándares. Este proyecto comenzó con un Comité Asesor de la FCC sobre Televisión Avanzada (ACATS) en 1987, la fase de pruebas en 1991-92, la formación de la Gran Alianza entre AT&T, Zenith, Sarnoff, General Instrument , Philips y Thomson, y el MIT, lo que dio como resultado el estándar HDTV de la FCC/ACATS en 1995. Fue fundamental en la creación del negocio de vídeo digital de Lucent, que ganó un premio Emmy en horario estelar en 1997. Su trabajo en codificadores de vídeo HDTV/televisión digital se utilizó en más de 150 estaciones de televisión y en muchas redes de banda ancha en todo el mundo. También se utilizó para transmitir el vuelo del transbordador espacial de John Glenn a finales de la década de 1990, que fue visto por millones de personas en todo el mundo. El sistema de televisión digital de alta definición que construyeron, así como las variantes de los chips codificadores y decodificadores de vídeo que desarrollaron, han sido comercializados por empresas de electrónica de consumo como Zenith, RCA, NHK, Sony, Toshiba, Panasonic, Samsung Electronics y LG Electronics. Las mismas tecnologías de compresión de vídeo se utilizan en teléfonos inteligentes Android e iOS para la transmisión de vídeo, la mensajería de vídeo y las comunicaciones por vídeo.

Este equipo continuó trabajando en el sistema HDTV Grand Alliance Fase 2. Propusieron un código de enrejado 4D modificado y también diseñaron e implementaron numerosos modelos de simulación, incluyendo un transmisor de banda lateral vestigial, un modelo de canal multitrayecto Grand Alliance, detección de sincronización de segmentos, un modelo de canal de aleteo de avión, control automático de ganancia y módulos de detección de sincronización de campo. Además, siguió asesorando al equipo de desarrollo de chips en cuestiones relacionadas con los transceptores.

Los esfuerzos de Lawrence en este ámbito posicionaron a las empresas estadounidenses a la vanguardia en audio digital, radiodifusión de vídeo y televisión de alta definición (HDTV). Además, su trabajo en vídeo ha contribuido significativamente a diversos estándares internacionales, como MPEG2 y el estándar ATSC de la FCC para la radiodifusión terrestre.

6. Transmisión de audio digital

El trabajo de Lawrence tuvo un impacto no solo en el vídeo de entretenimiento, sino también en la radiodifusión por satélite. Su equipo de Bell Labs se encargó de la ingeniería de sistemas para Sirius Radio. Construyeron el primer codificador de estudio y el chipset receptor para el sistema satelital de Sirius Radio, que todavía se utiliza en SiriusXM y está licenciado por muchos proveedores de semiconductores. También lograron avances en el audio digital al desarrollar esquemas de transmisión de canal adyacente en banda (IBAC) y en banda en canal (IBOC) para la radiodifusión de audio en canales FM.

7. Cables de fibra óptica submarinos y avances de Internet en África

En 1993, Lawrence comenzó a impulsar la iniciativa para llevar la conectividad de fibra óptica de Estados Unidos a África. Lideró el equipo que desarrolló los requisitos de ingeniería de sistemas y planificó el cable submarino más largo jamás construido, de 39.000 kilómetros, utilizando tecnologías avanzadas de multiplexación por división de longitud de onda óptica y electrónica: el cable Africa One. Esto dio como resultado un anillo de fibra óptica alrededor de África. Partes de este diseño se utilizan en los cables SAT 3, ACE y WACS, que van desde Sudáfrica, a lo largo de la costa occidental de África, hasta Portugal. Otros cables que utilizan sus diseños se implementaron desde Sudáfrica a lo largo de la costa oriental, a través del Cuerno de África, hasta Estados Unidos, con ramificaciones hacia Asia. Se trata de redes de telecomunicaciones submarinas totalmente automatizadas con capacidades únicas de aprovisionamiento, autorreparación y autogestión. La Agencia de Desarrollo de la Unión Africana (NEPAD) adoptó el concepto Africa One y denominó al diseño redes Uhurunet y Umojanet, que significan Red de la Libertad y Red de la Unidad, respectivamente, en suajili, garantizando así la conexión a Internet de todos los países costeros africanos. El cable submarino actual de Google, Aquino, y el cable 2 Africa de Meta (Facebook) se basan en sus diseños iniciales. La visión de Lawrence era mejorar drásticamente las comunicaciones entre África y el resto del mundo, impulsar el comercio para las empresas y proporcionar alertas de seguridad desde África a otras regiones. Esto mejoró la infraestructura de comunicaciones de algunos de los países más pobres del mundo, impulsando su desarrollo económico y permitiéndoles integrarse a la comunidad global de información.

En 2007, recibió la Medalla Simon Ramo del IEEE por su liderazgo en redes mundiales de comunicaciones de datos.

8. Sistemas Nacionales de Voz Segura

El trabajo de Lawrence en conjuntos de chips para módems/fax de alta velocidad dio como resultado el módem de transmisión de datos más exitoso de la industria. Este conjunto de chips también se utilizó en terminales de voz para comunicaciones seguras en todo el mundo. Fue el ingeniero de sistemas principal, líder técnico y gerente que desarrolló el terminal del Sistema de Voz Segura del Futuro (FSVS) del Gobierno de los Estados Unidos y las pruebas iniciales en la red segura continental de los EE. UU. Durante varios años, este terminal FSVS fue utilizado por el presidente de los EE. UU., el jefe del Estado Mayor Conjunto y otros generales y personal militar. Estos terminales incluían importantes innovaciones para brindar servicios a tropas altamente móviles y geográficamente dispersas, así como a otros usuarios fuera de las redes fijas de telecomunicaciones. Algunos ejemplos incluían unidades de avanzada de despliegue rápido de las fuerzas armadas, medicina remota y equipos de respuesta a emergencias.

9. Contribuciones a la educación estudiantil y al bienestar social.

Desde 2015, Lawrence ha contribuido significativamente al desarrollo de la educación STEM para estudiantes de secundaria y preparatoria en Nueva Jersey. Actualmente, es miembro del Consejo Directivo del Centro de Enseñanza y Aprendizaje de Nueva Jersey (NJCTL), que ha desarrollado una pedagogía progresista para la educación STEM. Los innovadores planes de estudio, las tecnologías basadas en IA y el material didáctico en línea han demostrado ser muy útiles para mejorar los resultados de las pruebas STEM de los estudiantes de Nueva Jersey, incluyendo a niños de comunidades urbanas desfavorecidas. En 2019, Nueva Jersey ocupó el primer lugar en Física AP, el primer lugar en Física II del SAT y el segundo lugar en Química AP y Química II del SAT. Además de su labor en el NJCTL y a través de su afiliación al Salón Nacional de la Fama de los Inventores, Lawrence se ha reunido con alcaldes de zonas urbanas desfavorecidas y estudiantes de minorías para promover la educación STEM. También ha visitado universidades históricas para estudiantes afroamericanos para asesorar a profesores y alumnos.

10. Globalización de la I+D

Lawrence ha sido un defensor clave de la globalización de la I+D. Como vicepresidente de Tecnología Avanzada de Comunicaciones en Bell Labs, apoyó directamente el desarrollo y las prácticas de ingeniería de sistemas en Malasia, Nueva Zelanda, China, Brasil y otros países. Fue miembro del Grupo Asesor Internacional sobre TIC del presidente sudafricano Mbeki, presidente del Comité Asesor de Banda Ancha del Gobierno sudafricano y miembro del Consejo de Administración de Telkom Sudáfrica.

Victor Lawrence asistió a la escuela Achimota , en Achimota , Ghana, de 1957 a 1964. Luego ingresó al Imperial College of Science and Technology de la Universidad de Londres, donde obtuvo su licenciatura en ciencias en 1968, su maestría en 1969 y su doctorado en 1972, todos en ingeniería eléctrica. ^{[ 8 ]}

Lawrence ha recibido numerosos premios y títulos honoríficos, entre ellos:

• 1981: Premio Guillemin-Cauer , Sociedad de Circuitos y Sistemas del IEEE.
• 1984: Premio J. Harry Karp al mejor artículo en Interface '84.
• 1986: Universidad de California en Berkeley , Ciclo de Conferencias Distinguidas del Rector
• 1987: Miembro del IEEE
• 1992: Miembro de los Laboratorios Bell de AT&T
• 1995: Ingeniero negro por destacadas contribuciones técnicas.
• 1997: Premio Emmy al estándar de la Gran Alianza para la televisión de alta definición (HDTV)
• 2000: Medalla del Milenio del IEEE
• 2003: Miembro de la Academia Nacional de Ingeniería
• 2004: Premio IEEE en Comunicación Internacional
• 2007: Medalla IEEE Simon Ramo por liderazgo en redes mundiales de comunicaciones de datos.
• 2012: Miembro fundador de la Academia Nacional de Inventores (NAI)
• 2016: Miembro del Salón Nacional de la Fama de los Inventores
• 2025: Medalla Nacional de Tecnología e Innovación . ^{[ 2 ]}

• Incluido en el Salón Nacional de la Fama de los Inventores en 2016.