Ivan Edward Sutherland (* 16. Mai 1938) ist ein US-amerikanischer Informatiker, der weithin als Pionier der Computergrafik gilt. Seine frühen Arbeiten auf dem Gebiet der Computergrafik sowie seine Lehrtätigkeit zusammen mit David C. Evans an der University of Utah in den 1970er Jahren legten grundlegende Prinzipien für das Fachgebiet fest. Sutherland, Evans und ihre Studenten entwickelten mehrere Kerntechniken, die die moderne Computergrafik prägten, darunter interaktive Schnittstellen, 3D-Rendering und virtuelle Realität. Er erhielt 1988 den ACM-Turing-Award für die Erfindung von Sketchpad, einem frühen Vorläufer der grafischen Benutzeroberflächen, die heute in Personalcomputern allgegenwärtig sind, sowie für seine breiteren Beiträge zur Computergrafik.
Sutherland ist Mitglied der National Academy of Engineering und der National Academy of Sciences, neben vielen anderen Auszeichnungen. 2012 wurde ihm der Kyoto-Preis für fortgeschrittene Technologie verliehen, für „bahnbrechende Leistungen in der Entwicklung von Computergrafik und interaktiven Schnittstellen". Seine Karriere umfasst akademische Tätigkeiten, Führungsrollen in der staatlichen Forschung und die Industrie, mit nachhaltigem Einfluss auf so unterschiedliche Bereiche wie computergestütztes Design, virtuelle Realität und asynchrones Schaltungsdesign.
Frühes Leben und Ausbildung
Sutherland wurde in Hastings, Nebraska, als Sohn eines Vaters aus Neuseeland und einer Mutter, Anne Sutherland, aus Schottland geboren. Seine Familie zog nach Wilmette, Illinois, und später nach Scarsdale, New York, den Karriereschritten seines Vaters folgend. Sein älterer Bruder, Bert Sutherland, wurde ebenfalls Informatiker. Ivan Sutherland erwarb seinen Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik am Carnegie Institute of Technology (heute Teil der Carnegie Mellon University), gefolgt von einem Master-Abschluss am California Institute of Technology. Er schloss seine Promotion in Elektrotechnik am Massachusetts Institute of Technology im Jahr 1963 ab.
Während seiner Zeit am MIT erfand Sutherland 1962 Sketchpad. Claude Shannon, ein Pionier der Informationstheorie, betreute Sutherlands Dissertation über Computerdarstellung. Weitere Ausschussmitglieder waren Marvin Minsky und Steven Coons. Sketchpad war ein innovatives Programm, das alternative Formen der Interaktion mit Computern einführte und es Benutzern ermöglichte, direkt mit einem Lichtgriffel auf einem Bildschirm zu zeichnen. Es konnte Einschränkungen und festgelegte Beziehungen zwischen Segmenten und Bögen akzeptieren, wie etwa den Durchmesser von Bögen, und konnte horizontale und vertikale Linien zeichnen, die zu Figuren und Formen kombiniert wurden. Figuren konnten kopiert, verschoben, gedreht oder in der Größe verändert werden, während ihre grundlegenden Eigenschaften erhalten blieben. Sketchpad verfügte auch über das erste Fensterzeichnungsprogramm und einen Clipping-Algorithmus, der das Zoomen ermöglichte. Es lief auf dem Lincoln TX-2-Computer, einer wegweisenden Maschine dieser Ära.
Karriere und Forschung
Von 1963 bis 1965, nach seiner Promotion, diente Sutherland in der US-Armee, nachdem er über das ROTC-Programm am Carnegie Institute of Technology zum Offizier ernannt worden war. Als Oberleutnant ersetzte er J. C. R. Licklider als Leiter des Information Processing Techniques Office (IPTO) bei der Advanced Research Projects Agency (ARPA) des US-Verteidigungsministeriums, als Licklider 1964 eine Stelle bei IBM annahm. In dieser Rolle beaufsichtigte Sutherland die Finanzierung früher Computerforschung, die die Entwicklung von Artificial intelligence und Vernetzung beeinflusste.
Von 1965 bis 1968 war Sutherland außerordentlicher Professor für Elektrotechnik an der Harvard University. Die Arbeit mit dem Studenten Danny Cohen im Jahr 1967 führte zur Entwicklung des Cohen-Sutherland-Linienclipping-Algorithmus für Computergrafik, einer grundlegenden Technik, die noch heute im Rendering verwendet wird. 1968 schuf er zusammen mit den Studenten Bob Sproull, Quintin Foster, Danny Cohen und anderen das erste Head-Mounted Display, das Bilder für die sich ändernde Pose des Betrachters rendert, erfasst durch ein System namens The Sword of Damocles. Dies machte das erste Virtual-Reality-System aus, obwohl ein früheres System, Sensorama, ein Head-Mounted Display verwendet hatte, um statisches Video und andere sensorische Reize abzuspielen. Das optische see-through Head-Mounted Display, das in Sutherlands VR-System verwendet wurde, war ein Standardartikel, der von US-Militärhubschrauberpiloten genutzt wurde, um Video von Kameras am Bauch des Hubschraubers zu betrachten.
Von 1968 bis 1974 war Sutherland Professor an der University of Utah, wo er mit David C. Evans zusammenarbeitete. Zu seinen Studenten dort gehörten Alan Kay, Erfinder der Programmiersprache Smalltalk; Gordon W. Romney, der die ersten 3D-Bilder an der Universität rendert; Henri Gouraud, der die Gouraud-Schattierungstechnik entwickelte; Frank Crow, der Antialiasing-Methoden entwickelte; Jim Clark, Gründer von Silicon Graphics; Henry Fuchs; und Edwin Catmull, der Pixar mitbegründete und später Präsident von Walt Disney und Pixar Animation Studios wurde. Diese Gruppe von Studenten und ihre Arbeit etablierten die University of Utah als Zentrum für Computergrafikforschung und beeinflussten spätere Entwicklungen bei Xerox PARC und anderen Institutionen.
1968 gründete Sutherland zusammen mit David C. Evans das Unternehmen Evans & Sutherland. Das Unternehmen leistete Pionierarbeit bei Echtzeit-Hardware, beschleunigter 3D-Computergrafik und Druckersprachen. Zu den ehemaligen Mitarbeitern von Evans & Sutherland gehörten John Warnock, ein späterer Gründer von Adobe, und Jim Clark, ein späterer Gründer von Silicon Graphics. Von 1974 bis 1978 war Sutherland Fletcher-Jones-Professor für Informatik am California Institute of Technology, wo er der Gründungsleiter der Informatikabteilung dieser Schule war. Anschließend gründete er eine Beratungsfirma, Sutherland, Sproull and Associates, die 1990 von Sun Microsystems gekauft wurde, um den Keim für deren Forschungsabteilung, Sun Labs, zu bilden.
Sutherland wurde später Fellow und Vizepräsident bei Sun Microsystems. Er war von Herbst 2005 bis Frühjahr 2008 Gastwissenschaftler in der Informatikabteilung der University of California, Berkeley. Seit 2009 leiten Sutherland und Marly Roncken Forschung zu asynchronen Systemen an der Portland State University, mit Schwerpunkt auf energiearmer und leistungsstarker Schaltungsentwicklung, die nicht auf einen globalen Takt angewiesen ist.
Auszeichnungen und Ehrungen
Sutherland hat im Laufe seiner Karriere zahlreiche Auszeichnungen erhalten. Er wurde 1973 zum Mitglied der National Academy of Engineering gewählt, „für kreative Beiträge zur Informatik und Computergrafik, insbesondere zur Untersuchung der Schnittstellen zwischen Menschen und Maschinen". Er wurde 1978 in die National Academy of Sciences gewählt. 1986 erhielt er den IEEE Emanuel R. Piore Award „für bahnbrechende Arbeiten zur Entwicklung interaktiver Computergrafiksysteme und Beiträge zur Informatikausbildung". Im selben Jahr erhielt er auch einen Ehrendoktor der Philosophie von der University of North Carolina at Chapel Hill.
1987 erhielt Sutherland den Computerworld Honors Program Leadership Award. Im folgenden Jahr wurde ihm der ACM-Turing-Award verliehen, die höchste Auszeichnung in der Informatik, für seine Erfindung von Sketchpad und seine Beiträge zur Computergrafik. Er erhielt 1993 den ACM Software System Award und 1994 den Electronic Frontier Foundation Pioneer Award. Er wurde 1994 zum Fellow der Association for Computing Machinery gewählt. 1998 erhielt er die IEEE John von Neumann Medal. 2004 war er Teil eines Teams, das einen R&D 100 Award erhielt. 2005 wurde er zum Fellow des Computer History Museum ernannt, „für das Sketchpad-CAD-System und für lebenslange Beiträge zur Computergrafik und Bildung".
2012 wurde Sutherland mit dem Kyoto-Preis für fortgeschrittene Technologie ausgezeichnet. Er wurde 2016 in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen und erhielt 2018 den Washington Award. 2019 erhielt er den BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award.
Vermächtnis und Einfluss
Sutherlands Arbeit hat einen tiefgreifenden Einfluss auf Informatik und Technologie gehabt. Sketchpad demonstrierte das Potenzial interaktiver Grafiken und beeinflusste die Entwicklung grafischer Benutzeroberflächen bei Xerox PARC und später in Personalcomputern. Seine Lehrtätigkeit an der University of Utah bildete eine Generation von Computergrafik-Pionieren aus, die später Unternehmen wie Pixar, Silicon Graphics und Adobe gründeten. Der Cohen-Sutherland-Algorithmus bleibt eine Standardmethode für Linienclipping in der Computergrafik. Seine Arbeit am Head-Mounted Display legte das Fundament für moderne Virtual-Reality-Systeme, die heute in Bereichen von Gaming bis zur medizinischen Ausbildung eingesetzt werden.
Sutherlands spätere Forschung zu asynchronen Systemen hat zu energieeffizientem Rechnen beigetragen, was für moderne Hardware-Entwicklung bei Unternehmen wie Intel und AMD relevant ist. Sein Schwerpunkt auf dem Konzept der „ultimativen Anzeige", bei der computergenerierte Umgebungen von der Realität nicht mehr unterscheidbar sein könnten, hat viele Entwicklungen in Generative AI und immersiven Technologien vorweggenommen.
Zitate
Sutherland ist für mehrere einprägsame Zitate bekannt, die seine Vision einfangen. Er sagte: „Eine Anzeige, die mit einem digitalen Computer verbunden ist, gibt uns die Chance, Vertrautheit mit Konzepten zu gewinnen, die in der physischen Welt nicht realisierbar sind. Es ist ein Spiegel in ein mathematisches Wunderland." Er beschrieb auch die ultimative Anzeige: „Die ultimative Anzeige wäre natürlich ein Raum, in dem der Computer die Existenz von Materie kontrollieren kann. Ein Stuhl, der in einem solchen Raum angezeigt wird, wäre gut genug, um darauf zu sitzen. Handschellen, die in einem solchen Raum angezeigt werden, wären fesselnd, und eine Kugel, die in einem solchen Raum angezeigt wird, wäre tödlich."
Als er gefragt wurde, wie er das erste interaktive Grafikprogramm, die erste nicht-prozedurale Programmiersprache und das erste objektorientierte Softwaresystem in einem einzigen Jahr vollbringen konnte, antwortete Sutherland: „Nun, ich wusste nicht, dass es schwer war." Er sagte auch: „Es ist keine Idee, bis du sie aufschreibst", und „Ohne den Spaß würde keiner von uns weitermachen!" Diese Zitate spiegeln seinen verspielten, aber rigorosen Ansatz zur Innovation wider.
Patente
Sutherland hält mehr als 60 Patente, die Erfindungen in Computergrafik, interaktiven Systemen und asynchronem Schaltungsdesign abdecken. Diese Patente haben kommerzielle Technologien und Forschungsrichtungen in mehreren Branchen beeinflusst.
Spätere Arbeit
Seit 2009 setzt Sutherland aktive Forschung an der Portland State University fort, mit Schwerpunkt auf asynchronen Systemen zusammen mit Marly Roncken. Diese Arbeit untersucht Wege, digitale Schaltungen zu entwerfen, die ohne einen globalen Takt arbeiten, was potenziell den Stromverbrauch senken und die Leistung verbessern könnte. Seine fortlaufenden Beiträge zeigen ein lebenslanges Engagement, die Grenzen der Computertechnologie zu erweitern.