伊万·爱德华·萨瑟兰（生于1938年5月16日）是一位美国计算机科学家，被广泛视为计算机图形学的先驱。他在计算机图形学领域的早期工作，以及1970年代在犹他大学与大卫·C·埃文斯共同进行的教学，为该领域奠定了基本原则。萨瑟兰、埃文斯及其学生们开发了多项塑造现代计算机图形学的核心技术，包括交互界面、三维渲染和虚拟现实。他因发明Sketchpad（图形用户界面的早期前身，如今在个人计算机中无处不在）以及在计算机图形学领域的更广泛贡献，于1988年获得ACM图灵奖。
萨瑟兰是美国国家工程院和美国国家科学院院士，并获得了许多其他荣誉。2012年，他因“在计算机图形学和交互界面发展方面的开创性成就”获得京都先进技术奖。他的职业生涯跨越学术界、政府研究领导层和工业界，对计算机辅助设计、虚拟现实和异步电路设计等多个领域产生了持久影响。
早年生活与教育
萨瑟兰出生于内布拉斯加州黑斯廷斯，父亲来自新西兰，母亲安妮·萨瑟兰来自苏格兰。由于父亲的职业，他的家庭先后迁至伊利诺伊州威尔梅特，再迁至纽约州斯卡斯代尔。他的哥哥伯特·萨瑟兰也成为了一名计算机科学家。伊万·萨瑟兰在卡内基理工学院（现为Carnegie Mellon University的一部分）获得电气工程学士学位，随后在加州理工学院获得硕士学位。他于1963年在麻省理工学院完成电气工程博士学位。
在麻省理工学院期间，萨瑟兰于1962年发明了Sketchpad。信息论先驱克劳德·香农指导了萨瑟兰的计算机绘图论文。其他委员会成员包括马文·明斯基和史蒂文·库恩斯。Sketchpad是一款创新程序，引入了与计算机交互的替代形式，允许用户使用光笔直接在屏幕上绘图。它可以接受约束条件并指定线段和圆弧之间的关系，例如圆弧的直径，并能绘制水平和垂直线，将其组合成图形和形状。图形可以被复制、移动、旋转或调整大小，同时保留其基本属性。Sketchpad还具备第一个窗口绘图程序和一种裁剪算法，支持缩放功能。它运行在林肯TX-2计算机上，这是当时一台开创性的机器。
职业与研究
1963年至1965年，在获得博士学位后，萨瑟兰在美国陆军服役，通过卡内基理工学院的ROTC项目被任命为军官。作为中尉，他在1964年接替J·C·R·利克莱德担任美国国防部高级研究计划局（ARPA）信息处理技术办公室（IPTO）主任，当时利克莱德前往IBM任职。在此职位上，萨瑟兰监督了早期计算机研究的资助，这些研究影响了Artificial intelligence和网络的发展。
1965年至1968年，萨瑟兰是哈佛大学电气工程副教授。1967年与学生丹尼·科恩的合作促成了Cohen-Sutherland计算机图形线裁剪算法的开发，这是一种至今仍在渲染中使用的基础技术。1968年，他与学生鲍勃·斯普劳尔、昆廷·福斯特、丹尼·科恩等人共同创建了第一个头戴式显示器，该系统通过名为“达摩克利斯之剑”的装置感知观看者姿态变化并渲染相应图像。这构成了第一个虚拟现实系统，尽管之前的Sensorama系统曾使用头戴式显示器播放静态视频和其他感官刺激。萨瑟兰虚拟现实系统中使用的光学透视头戴式显示器是美国军用直升机飞行员用于观看安装在直升机腹部摄像头的视频的标准设备。
1968年至1974年，萨瑟兰是犹他大学的教授，与大卫·C·埃文斯合作。他在那里的学生包括：Smalltalk语言的发明者艾伦·凯；在该大学渲染出第一批三维图像的戈登·W·罗姆尼；提出高洛德着色技术的亨利·古劳德；开发抗锯齿方法的弗兰克·克罗；硅谷图形公司的创始人吉姆·克拉克；亨利·富克斯；以及共同创立皮克斯并后来成为华特迪士尼和皮克斯动画工作室总裁的埃德温·卡特穆尔。这群学生及其工作使犹他大学成为计算机图形学研究的中心，影响了Xerox PARC及其他机构的后续发展。
1968年，萨瑟兰与大卫·C·埃文斯共同创立了Evans & Sutherland公司。该公司在实时硬件、加速三维计算机图形学和打印机语言方面进行了开创性工作。Evans & Sutherland的前员工包括约翰·沃诺克（Adobe的未来创始人）和吉姆·克拉克（硅谷图形公司的未来创始人）。1974年至1978年，萨瑟兰是加州理工学院计算机科学系的Fletcher Jones教授，并担任该校计算机科学系的创始主任。随后，他创立了咨询公司Sutherland, Sproull and Associates，该公司于1990年被Sun Microsystems收购，成为其研究部门Sun Labs的种子。
萨瑟兰后来成为Sun Microsystems的研究员和副总裁。2005年秋季至2008年春季，他是加州大学伯克利分校计算机科学部门的访问学者。自2009年以来，萨瑟兰和玛丽·龙肯在波特兰州立大学领导异步系统研究，专注于不依赖全局时钟的低功耗和高性能电路设计。
奖项与荣誉
萨瑟兰在其职业生涯中获得了众多奖项。他于1973年当选美国国家工程院院士，“以表彰其在计算机科学和计算机图形学方面的创造性贡献，特别是在人机界面研究方面”。他于1978年当选美国国家科学院院士。1986年，他获得IEEE Emanuel R. Piore奖，“以表彰其在交互式计算机图形系统开发方面的开创性工作以及对计算机科学教育的贡献”。同年，他还获得了北卡罗来纳大学教堂山分校的荣誉哲学博士学位。
1987年，萨瑟兰获得Computerworld Honors Program领导力奖。次年，他获得ACM图灵奖，这是计算机科学领域的最高荣誉，以表彰他发明Sketchpad以及对计算机图形学的贡献。他于1993年获得ACM软件系统奖，并于1994年获得电子前沿基金会先锋奖。他于1994年当选为计算机协会会士。1998年，他获得IEEE约翰·冯·诺依曼奖章。2004年，他作为团队成员获得R&D 100奖。2005年，他被命名为计算机历史博物馆会士，“以表彰其Sketchpad计算机辅助设计系统以及对计算机图形学和教育的终身贡献”。
2012年，萨瑟兰获得京都先进技术奖。他于2016年入选国家发明家名人堂，并于2018年获得华盛顿奖。2019年，他获得BBVA基金会前沿知识奖。
遗产与影响
萨瑟兰的工作对计算机科学和技术产生了深远影响。Sketchpad展示了交互式图形的潜力，影响了Xerox PARC及后来个人计算机中图形用户界面的发展。他在犹他大学的教学生涯培养了一代计算机图形学先驱，他们后来创立了皮克斯、硅谷图形公司和Adobe等公司。Cohen-Sutherland算法至今仍是计算机图形学中线裁剪的标准方法。他的头戴式显示器工作为现代虚拟现实系统奠定了基础，这些系统如今在从游戏到医疗培训的各个领域得到应用。
萨瑟兰后来对异步系统的研究为节能计算做出了贡献，这与Intel和AMD等公司的现代硬件设计相关。他对“终极显示”概念的强调，即计算机生成的环境可以与现实无法区分，预示了Generative AI和沉浸式技术的许多发展。
名言
萨瑟兰以其几句令人难忘的名言而闻名，这些名言捕捉了他的远见。他说：“连接到数字计算机的显示器给了我们一个机会，去熟悉物理世界中无法实现的概念。它是通往数学仙境的一面镜子。”他还描述了终极显示：“终极显示当然会是一个房间，计算机可以在其中控制物质的存在。在这样的房间里显示的椅子足以让人坐下。显示的镣铐会限制行动，显示的子弹会是致命的。”
当被问及他如何能在一年内完成第一个交互式图形程序、第一个非过程式编程语言和第一个面向对象软件系统时，萨瑟兰回答说：“嗯，我不知道这很难。”他还说：“在写下来之前，它不算一个想法，”以及“没有乐趣，我们谁也不会继续！”这些名言反映了他创新中既有趣又严谨的态度。
专利
萨瑟兰持有超过60项专利，涵盖计算机图形学、交互系统和异步电路设计方面的发明。这些专利影响了多个行业的商业技术和研究方向。
后期工作
自2009年以来，萨瑟兰继续在波特兰州立大学进行积极研究，专注于与玛丽·龙肯合作的异步系统。这项工作探索了设计不依赖全局时钟的数字电路的方法，可能降低功耗并提高性能。他的持续贡献展示了他对推动计算技术边界的终身承诺。