[cmath] SSC – 2013 Impact Award / Prix pour impact 2013

[Jessica St-James]

*2013 Impact Award *
(Le français suit l'anglais)

The Statistical Society of Canada announced today that *Professor David 
J. Thomson*, Professor in the Department of Mathematics and Statistics 
at Queen’s University, Kingston is the 2013 recipient of the Award for 
Impact of Applied and Collaborative Work. Professor Thomson receives his 
award at University of Alberta, Edmonton, where more than 500 
statisticians are gathered for the Society’s 41’st Annual Meeting.  The 
award recognizes outstanding contributions by members of the SSC in 
collaborative research and applied work, the importance of which derives 
primarily from its relatively recent impact on a subject area outside of 
the statistical sciences, on an area of application, or on an organization.

David was born on 1942 in St. John, New Brunswick. He attended Acadia 
University in Wolfville, obtaining a Bachelor of Science (Honours) in 
Mathematics and Physics in 1965. Soon after, he moved south to New 
Jersey, having been hired by Bell Telephone Laboratories into a 
development division, and to take part in their Graduate Study Program. 
Accordingly, through this program David completed an MS (1967) and a PhD 
(1971) in Electrical Engineering, both degrees granted by Brooklyn 
Polytechnic Institute (now part of NYU), while completing a set of 
internal courses on topics so new that textbooks did not yet exist.

When David originally joined Bell Labs, he was placed in the “Outside 
Plant” division, which was concerned with elements of telecommunications 
networks that are placed outside. This included long-line transmission 
systems, and from 1966 to 1977, while simultaneously working on his 
graduate degrees, David was involved with the WT4 Millimeter Waveguide 
Project, a work that was seminal in his eventual discovery and 
publication of the multitaper method of spectrum estimation. Following 
the conclusion of the WT4 project, David spent 1977 through 1984 on a 
team involved with the development of the first commercial cellular 
phone systems. As part of this work, David was awarded five of his 
eventual 27 patents. During this time, he was also promoted to 
Distinguished Member of Technical Staff, at the time the highest 
possible title at Bell Labs for a scientist or engineer.

In parallel with his work on cellular phone systems, David found time to 
write his best-known statistical work, the 1982 paper entitled Spectrum 
Estimation and Harmonic Analysis, published in the Proceedings of the 
IEEE. This paper has received over 1900 external citations, and has been 
highly influential in the related fields of geophysics, seismology, 
helioseismology and sig-nal processing. The key accomplishment of this 
paper was to explain why multiple data tapers are needed for spectrum 
estimation. This work gave a consistent estimator for power spectra and 
practical tools for harmonic analysis. Multitaper anal-ysis converted 
spectrum estimation from something in the realm of “black magic” to a 
rigorous scientific tool, correcting problems that had been known as far 
back as Lord Rayleigh and Sir F. Arthur Schuster in the late 1800s.

In 1983 David moved to the Mathematics of Communications Department 
within the mathematics research area of Bell Labs. He was fortunate 
enough to have a position that allowed tremendous flexibility in his 
choice of research, and from 1984 to 2000 David worked on projects in 
the areas of digital signal processing, robust statistics, electrical 
engineering circuit design, phase tracking and time delay problems, 
communications satellite failure analysis, magnetotellurics, and 
externally (to Bell Labs) inspired fields of seismology, 
paleoclimatology, gravitational lensing (astrophysics) and medicine.

David was recruited by Queen’s University in 2001, and since then has 
been a Professor and Canada Research Chair (Tier 1) in Statistics and 
Signal Processing in the Department of Mathematics and Statistics. In 
his 11 years with Queen’s, he has supervised 10 MSc and eight PhD 
students, and has seven additional students at various stages of their 
studies. Through his career at Bell Labs and Queen’s University, David 
authored or co-authored 130 peer-reviewed journal papers or conference 
proceedings, wrote over 300 technical reports, has been granted 27 
patents, contributed 15 book chapters, and has received many thousands 
of citations.

David has also received a number of honours in his long career. He was a 
Green Scholar at the Scripps Institution of Oceanography (UCSD, 1983), a 
Steinbeck Visiting Scholar at the Wood’s Hole Oceanographic Institute 
(1985), a Visiting Professor at Princeton (Statistics, 1993), an Adjunct 
Professor at Scripps (UCSD, 1993–1998), a Visiting Professor at Stanford 
(Statistics, 1996) and a Houghton Lecturer (MIT, 1996). He has also 
served as Associate Editor for IEEE Transactions on Information Theory 
(1984–1990), Chair for the Signals and Systems panel of the Commission C 
of URSI (1991–1999), Associate Editor for Radio Science (1996–2000) and 
was on the Panel on Physical Sciences (National Research Council, US 
Army Research Labs, 1997–2000). He has been elected as a Fellow of the 
IEEE (1991), as a Chartered Statistician (Royal Statistical Society, 
1993), a Killam Fellow (Canada Council for the Arts, 2009–2011), a 
Fellow of the Royal Society of Canada (2010), and is a Professional 
Engineer (PEO). Since 2008 he has also been a member of the Space and 
Atmospheric Advisory Committee (SAEAC) for the Canadian Space Agency.

The Impact Award was given to David both for his creation of the 
multitaper spectrum estimator and its subsequent application of the 
associated theory to a multitude of scientific and technological 
problems. The technological applications of the multitaper method are 
myriad, including applications in Nuclear Test Ban Treaty verification, 
and ensuring accuracy of touch-tone phone signals against noisy 
backgrounds (for which several patents were granted). In science, David 
has contributed in significant ways to climatology, geophysics, and 
space and solar physics through detailed statistical analysis of 
large-scale time series data sets. His 1990 Nature and 1995 Science 
papers were the first statistical analyses of climate data that 
conclusively showed a relationship between global temperature and 
atmospheric CO2, and have been key contributors to further discussions 
about global warming.

Since 1990 David has tirelessly pursued a two-decade-long work exploring 
data series from a number of spacecraft (especially, but not limited to, 
the Ulysses project, on which he was Co-Investigator) and has had a 
profound impact on our understanding of interplanetary magnetic fields 
and the Sun. His recent discovery of the existence in numerous 
scientific data sets of signatures of buoyancy (g-) modes that are 
theorized to exist in the Sun is contributing to a strong change in 
scientific understanding of the structure of the Sun, its magnetic 
fields, and their relationship to our climate and environment on Earth.
Finally, David also contributed to robustness and improved error bounds 
in the magnetotelluric method, a geophysical technique that measures 
magnetic and electric fields on the Earth’s surface (especially the 
seafloor) and uses these measurements to determine electrical 
conductivity. From a statistical point of view, this problem can be 
viewed as regression with complex predictors and response, with the 
predictors being highly collinear and both the predictors and response 
being often contaminated by outliers. The magnetotelluric method has 
become standard in the field of geophysics, and is an important tool for 
scientists working to understand the structure of the sub-surface of the 
Earth.

David currently lives in Kingston, Ontario with his wife, Maja-Lisa, and 
their two cats, Loki and Selkit. They have two grown children and one 
grandson, and in his spare time David enjoys woodworking, reading about 
history and attending classical music performances. His love of the 
last, especially chamber music, produces both relaxation and inspires 
his creativity. David will deliver the SSC Impact Award Address at the 
2014 Annual Meeting of the SSC.

The citation for the award reads:

“To David J. Thomson, in recognition of his creation of the multitaper 
spectrum estimator, and its subsequent application to the related fields 
of geophysics, climatology and helioseismology; especially in connection 
with his discovery of the existence of solar g-mode signatures in 
scientific data.”

For more information, please visit
http://www.ssc.ca/en/award-winners/award-winners-2013

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* Prix pour impact 2013*

La Société statistique du Canada a annoncé aujourd’hui que *David J. 
Thomson* du Département de mathématiques et de statistique de 
l’Université Queens à Kingston est le récipiendaire 2013 de son prix 
pour l’impact du travail collaboratif et appliqué. Le professeur Thomson 
a reçu son prix à la University of Alberta (Edmonton, AB), où plus de 
500 statisticiens participent au 41e congrès annuel de la Société. Ce 
prix salue les contributions exceptionnelles de membres de la SSC à des 
travaux de recherche de nature appliquée réalisés en collaboration, dont 
l’importance découle principalement de leur impact relativement récent 
sur un organisme ou dans un domaine du savoir autre que la statistique.

David est né en 1942 à Saint-Jean (Nouveau-Brunswick). Il a étudié à la 
Acadia University à Wolfville ; il a obtenu son baccalauréat ès sciences 
spécialisé en mathématiques et en physique en 1965. Peu de temps après, 
il a déménagé dans le New Jersey, ayant été recruté par la Division du 
développement de Bell Telephone Laboratories en vue de participer à leur 
programme d’études de cycle supérieur. Il a ainsi complété une maîtrise 
(1967) et un doctorat (1971) en génie électrique au Brooklyn Polytechnic 
Institute (qui fait aujourd’hui partie de NYU), tout en suivant des 
cours maison sur des sujets si neufs qu’il n’existait encore aucun 
manuel à leur sujet.

Lorsque David s’est joint à Bell Labs, il a d’abord été affecté à la 
division du « réseau extérieur », qui travaillait sur les éléments 
extérieurs des réseaux de télécommunications, dont les longs systèmes de 
transmission. De 1966 à 1977, tout en poursuivant ses études, David a 
contribué au projet WT4 de guides d’ondes millimétriques, un projet qui 
a inspiré sa découverte puis sa publication de la méthode « multitaper » 
d’estimation spectrale. Après la conclusion du projet WT4, David a 
travaillé de 1977 à 1984 au sein d’une équipe participant au 
développement des premiers systèmes de téléphones cellulaires 
commerciaux. C’est dans le cadre de ces activités que David a obtenu 
cinq de ses 27 brevets. Pendant cette période, il a aussi été promu 
Membre distingué du personnel technique, titre réservé à l’époque aux 
meilleurs scientifiques et ingénieurs de Bell Labs.

En parallèle à ses travaux sur les systèmes de téléphonie cellulaire, 
David a trouvé le temps de rédiger son ouvrage le plus connu, un article 
intitulé Spectrum Estimation and Harmonic Analysis, publié en 1982 dans 
les Proceedings of the IEEE. Cet article, qui a été cité plus de 1900 
fois, a eu une très grande influence dans les domaines connexes de la 
géophysique, de la sismologie, de l’héliosismologie et du traitement des 
signaux. Le résultat crucial de l’article motive l’emploi de plusieurs « 
tapers » (ou fenêtres de pondération) pour l’estimation spectrale. Il 
fournit un estimateur convergent pour les spectres de puissance et des 
outils pratiques pour l’analyse harmonique. L’analyse « multitaper » a 
permis de transformer l’estimation spectrale, jadis perçue comme de la « 
magie noire », en un outil scientifique rigoureux, corrigeant des 
problèmes qui dataient des travaux de Lord Rayleigh et Sir F. Arthur 
Schuster à la fin du 19e siècle.

En 1983 David a été muté au Département de mathématiques des 
communications du Service de recherches en mathématiques de Bell Labs. 
Heureusement pour lui, son poste lui accordait une grande liberté au 
plan de la recherche ; c’est ainsi qu’entre 1984 et 2000, il a pu 
participer à des projets en traitement des signaux numériques, en 
statistique robuste et en conception de circuits (génie électrique) ; il 
a aussi résolu des problèmes de repérage de phase et de délais, 
d’analyse des pannes de communication par satellite, de 
magnétotellurique et, en dehors de Bell Labs, de sismologie, de 
paléoclimatologie, de lentilles gravitationnelles (astrophysique) et de 
médecine.

David a été recruté par la Queen’s University en 2001, où il travaille 
depuis à titre de professeur et Chaire de recherche du Canada (niveau 1) 
en statistique et traitement des signaux au Département de mathématiques 
et de statistique. Durant ses 11 années à Queen’s, il a encadré 10 
étudiants à la maîtrise et huit étudiants au doctorat ; il supervise 
actuellement sept autres étudiants à divers stades de leurs études. 
Pendant sa carrière chez Bell Labs et à Queen’s, David a rédigé ou 
corédigé 130 articles pour des revues à comité de lecture ou des actes 
de congrès et plus de 300 rapports techniques ; il s’est aussi vu 
octroyer 27 brevets, a écrit 15 chapitres pour des ouvrages et a été 
cité des milliers de fois.

En outre, David a reçu de nombreux honneurs tout au long de sa carrière. 
Il a été chercheur Green à l’Institut d’océanographie Scripps (UCSD, 
1983), chercheur invité Steinbeck à l’Institut océanographique de Wood’s 
Hole (1985), professeur invité à Princeton (statistique, 1993), 
professeur associé à Scripps (UCSD, 1993–1998), professeur invité à 
Stanford (statistique, 1996) et conférencier Houghton (MIT, 1996). Il a 
également été membre du Comité de rédaction de IEEE Transactions on 
Information Theory (1984–1990), président du panel Signaux et systèmes 
de la Commission C de l’URSI (1991–1999), rédacteur adjoint de Radio 
Science (1996–2000) et membre du Panel des sciences physiques (National 
Research Council, US Army Research Labs, 1997–2000). Il est membre élu 
de l’IEEE (1991), statisticien agréé (Royal Statistical Society, 1993) 
et a été boursier Killam (Conseil des arts du Canada, 2009–2011) ; il 
est membre de la Société royale du Canada (2010) et ingénieur 
professionnel (PEO). Depuis 2008 il est également membre du Comité 
consultatif des environnements spatial et atmosphérique (SAEAC) de 
l’Agence spatiale canadienne.

Le Prix pour l’impact est décerné à David à la fois pour l’invention de 
l’estimation spectrale de type « multitaper » et l’application 
ultérieure de la théorie associée à de multiples problèmes scientifiques 
et technologiques. Ces dernières sont innombrables, notamment dans les 
domaines de la vérification du Traité d’interdiction complète des essais 
nucléaires et de la précision des signaux de téléphone à tonalité en 
présence de parasites (domaines pour lesquels plusieurs brevets lui ont 
été accordés).

En science, David a largement contribué à la climatologie, la 
géophysique et la physique spatiale et solaire grâce à ses analyses 
statistiques détaillées de séries chronologiques à grande échelle. Ses 
articles dans Nature (1990) et Science (1995) constituent les premières 
analyses statistiques de données climatiques qui montrent de manière 
concluante une relation entre la température mondiale et le CO2 
atmosphérique ; ils ont contribué de manière essentielle au débat sur le 
réchauffement climatique.

Depuis 1990, David poursuit inlassablement son exploration de séries 
chronologiques provenant de plusieurs véhicules spatiaux (dans le cadre, 
notamment, du projet Ulysses, dont il est l’un des co-enquêteurs) et il 
a eu un profond impact sur notre compréhension des champs magnétiques 
interplanétaires et du Soleil. Sa récente découverte de la présence, 
dans de nombreux ensembles de données, de signatures de modes de 
ballottement (gravité) dont on soupçonne l’existence dans le Soleil, a 
contribué à une meilleure compréhension scientifique de la structure du 
Soleil et de ses champs magnétiques et de leurs relations avec le climat 
et l’environnement sur la Terre.

Enfin, David a également contribué à l’étude de la robustesse et à 
l’amélioration des limites d’erreur dans la méthode magnétotellurique, 
une technique géophysique qui permet de mesurer les champs magnétiques 
et électriques à la surface de la Terre (notamment sur le fond 
océanique) et d’utiliser ces mesures pour déterminer la conductivité 
électrique. D’un point de vue statistique, ce problème peut être 
considéré comme une régression avec des variables exogènes et endogènes 
complexes dans laquelle les variables explicatives sont hautement 
colinéaires et toutes les variables peuvent contenir des données 
aberrantes. La méthode magnétotellurique est maintenant la norme en 
géophysique et constitue un outil important pour les chercheurs qui 
essaient de comprendre la structure du sous-sol terrestre.

David vit actuellement à Kingston (Ontario) avec son épouse Maja-Lisa et 
leurs deux chats, Loki et Selkit. Ils ont deux enfants et un petit-fils 
; dans ses temps libres, David aime travailler le bois, lire des livres 
d’histoire et assister à des concerts de musique classique. Son 
appréciation de la musique de chambre l’aide à se détendre et stimule sa 
créativité.

Le professeur David J. Thomson présentera l’allocution du Prix pour 
impact de la SSC lors du congrès annuel 2014 de la Société.

La citation pour le prix se lit comme suit :
« À David K. Thompson, en reconnaissance de sa création de l’estimation 
spectrale de type « multitaper » et de ses applications dans des 
domaines connexes tels la géophysique, la climatologie et 
l’héliosismologie ; notamment dans le cadre de sa découverte de 
l’existence de signatures de modes de gravité solaire dans les données 
scientifiques. »

Pour plus d’informations, veuillez consulter :
http://www.ssc.ca/fr/lauréats-des-prix/lauréats-des-prix-en-2013

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