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Rompere i confini
Quando si tratta di dipartimenti di ingegneria elettrica, il MIT è al primo posto, secondo Notizie dagli Stati Uniti e rapporto mondiale. È un risultato appropriato per la scuola che è stata la prima negli Stati Uniti a introdurre corsi di ingegneria elettrica e da allora è stata la culla di sviluppi come luci stroboscopiche e Rivest, Shamir e Adleman, o crittografia a chiave pubblica RSA, la più sistema di crittografia pervasivo.
Oggi il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica è un colosso di circa 120 docenti e 2.000 studenti. Lavorano e studiano all'ombra di giganti come Vannevar Bush, che sviluppò la prima macchina computazionale utile, e Marvin Minsky, un pioniere dell'intelligenza artificiale che costruì alcune delle prime lancette meccaniche.
Ma il dipartimento non è mai messo in ombra dal suo passato o sopraffatto dalla sua reputazione attuale. Mentre celebra il suo centenario questo mese, il dipartimento continua a guardare a un futuro di rottura dei confini nella ricerca e nell'insegnamento, dal lavoro tra le discipline all'utilizzo della tecnologia per rivedere il modo in cui vengono insegnati i corsi.
Ricerca collegata alla vita
Come il resto dell'Istituto, il Corso VI è inondato di ricerca interdisciplinare. Le interazioni più importanti riguardano il lavoro su progetti biologici.
Questo secolo è il secolo della biologia, come il secolo precedente è stato il secolo della fisica, afferma il professore associato Rahul Sarpeshkar, il cui gruppo di ricerca sta lavorando a una serie di progetti incentrati sulla biologia. Uno è lo sviluppo di un processore per un orecchio bionico. Gli impianti cocleari possono essere collegati direttamente al nervo uditivo, rendendo l'udito una realtà per coloro che sono profondamente sordi e che hanno ancora il nervo uditivo intatto. Il gruppo di Sarpeshkar sta creando un processore analogico a bassissima potenza per interpretare i segnali sonori. A causa del suo consumo energetico estremamente basso, funzionerà per decenni una volta che è stato impiantato nell'orecchio di una persona. E poiché l'impianto in silicone imita la struttura cocleare naturale dell'orecchio, sarà migliore degli apparecchi acustici convenzionali nel distinguere i suoni in mezzo a rumori di fondo irrilevanti. Entro il prossimo anno o due, Sarpeshkar afferma che il suo processore sarà pronto per l'uso, momento in cui non saprai nemmeno che la persona è sorda.
Allo stesso tempo, il gruppo sta prendendo spunto dalla natura nel suo sviluppo di altri sistemi. Ad esempio, Sarpeshkar attinge all'attività neurale del cervello e alle tendenze del cervello sinistro e destro per informare il suo lavoro su un computer ibrido, una macchina che utilizza processi sia analogici che digitali per calcolare. Inoltre, per sviluppare chip di movimento che, in pochi anni, potrebbero essere utilizzati per il tracciamento di bersagli, telecamere di sicurezza e robotica, Sarpeshkar sta prendendo lezioni dalle mosche domestiche, i cui occhi sono naturalmente molto sensibili al movimento.
Ma questo non è l'unico progetto associato alla biologia che ha un impatto. Il professor Eric Grimson, direttore associato dell'Artificial Intelligence Lab, ha lavorato in collaborazione con i medici del Brigham and Women's Hospital di Boston su processi chirurgici guidati da immagini. I suoi sistemi informatici utilizzano le scansioni preoperatorie del paziente per costruire un modello grafico preciso dell'area chirurgica. Prima dell'intervento, i medici studiano il modello per pianificare i mezzi meno invasivi per completare i loro compiti. In sala operatoria, proiettano il modello grafico sul corpo del paziente per aiutarlo a navigare. Inoltre, durante l'intervento chirurgico, i sistemi di Grimson tracciano gli strumenti chirurgici, mostrando ai medici l'esatta posizione della punta di ogni strumento e consentendo loro di guidarlo in modo molto accurato verso le strutture chiave che vogliono raggiungere.
Il motivo per cui i chirurghi come questo, in genere, riducono della metà i tempi dell'intervento chirurgico, afferma Grimson. Consente ai chirurghi di eseguire interventi chirurgici che altrimenti considererebbero inoperabili.
Il sistema di Grimson è utilizzato solo al Brigham and Women's Hospital, ma osserva che sul mercato hanno iniziato a comparire sistemi simili, anche se meno sofisticati. Si aspetta che in due o tre anni, in attesa dell'approvazione del governo, tali sistemi saranno diffusi.
Altri progetti degni di nota includono la ricerca del professor David Gifford e del professore associato Tommi Jaakkola. Il loro lavoro collega l'informatica con la ricerca sul genoma umano. Inoltre, il professor Jim Fujimoto ha aperto la strada a un nuovo campo di studio, la tomografia a coerenza ottica, che si concentra sulle indagini diagnostiche della retina. E l'assistente professore Vladimir Bulovic, che sviluppa dispositivi che utilizzano materiali organici come semiconduttori, ha contribuito a produrre cristalli ad alimentazione organica che brillano in una varietà di colori. Questi cristalli potrebbero essere utilizzati per realizzare monitor di computer che consumerebbero molta meno energia rispetto ai modelli odierni.
L'ingegneria elettrica, essendo uno dei campi di ingegneria più maturi, ha molto da contribuire alla biologia in termini di come si pensa e si affrontano i problemi, afferma l'assistente professore Joel Voldman, che, insieme all'assistente professore Jongyoon Han, lavora sulla meccanica biologica microelettronica sistemi. Voldman ha creato un metodo elettronico per mantenere le cellule in posizione in modo che possano essere studiate.
Alla fine, il capo del dipartimento John Guttag riassume la crescente attenzione del suo dipartimento: guardi al dipartimento oggi, ed è molto più coinvolto sia in biologia che in medicina che mai. continueremo ad evolverci in quella direzione.
Insegnamento collegato alla tecnologia
La forte enfasi del dipartimento sull'insegnamento agli studenti universitari è una caratteristica che lo distingue dalle altre istituzioni, afferma il professor Jeffrey Shapiro, direttore del Research Laboratory of Electronics. E in questi giorni, i docenti vengono notati per il loro particolare uso della tecnologia per aiutarli a insegnare in modo più efficace.
Negli ultimi anni, Grimson e il suo collega professore Tomas Lozano-Perez hanno sperimentato un tutor online per tre corsi. I loro studenti possono completare serie di problemi e inviare le loro risposte tramite il Web per un feedback immediato. Il tutor online elenca i problemi che non erano corretti e fornisce suggerimenti su come risolverli. Gli studenti possono lavorare sui problemi ancora e ancora, inviando nuovamente i loro set tutte le volte che vogliono. Mi piace il fatto che questo trasformi i problemi in opportunità di apprendimento piuttosto che in opportunità di valutazione, e anche gli studenti sembrano apprezzare questo, afferma Lozano-Perez, che prevede di utilizzare il tutor in corsi aggiuntivi nei prossimi mesi.
La coppia ha anche sperimentato in 6.001, Struttura e interpretazione dei problemi del computer, con un'altra idea di lezioni online. In passato, le classi da 200 a 400 studenti venivano insegnate in parte attraverso ampie lezioni. Alla fine del mandato, osserva Grimson, la partecipazione di solito era scesa a circa il 60 percento. Così Grimson e Lozano-Perez hanno eliminato la maggior parte delle sessioni di lezioni dal vivo e hanno spostato la serie di lezioni online. Ora gli studenti visualizzano le presentazioni PowerPoint con annotazioni audio a loro piacimento e la maggior parte lo fa più di una volta. Gli studi sperimentali che abbiamo condotto mostrano che gli studenti apprendono il materiale meglio, o almeno altrettanto, con le lezioni online che con le corrispondenti lezioni dal vivo, afferma Lozano-Perez. Tuttavia, entrambi i professori notano che le lezioni online potrebbero non essere l'opzione migliore per altri corsi.
Il dipartimento ha adottato un altro approccio innovativo: espandere le opportunità di laboratorio su Internet. Nel 1998 il professor Jesus del Alamo ha sviluppato il Microelectronics WebLab, che consente agli studenti di un corso di laurea e di un corso di laurea, nonché agli studenti della Singapore-MIT Alliance, di completare esperimenti di laboratorio a distanza. Gli studenti effettuano misurazioni online controllando le apparecchiature di laboratorio tramite Internet.
Volevo che i miei studenti sperimentassero come funzionano effettivamente i transistor e altri dispositivi microelettronici e li confrontassero con i modelli e il comportamento che insegno in classe, afferma del Alamo, il quale spiega che prima di questo, gli studenti non erano stati in grado di avere un'esperienza diretta perché l'attrezzatura è costoso, lo spazio è limitato e i laboratori sono difficili da gestire. Ora, tuttavia, più di 800 studenti universitari e laureati hanno avuto questa esperienza attraverso WebLab.
Successivamente, del Alamo prevede di migliorare l'esperienza aggiungendo meccanismi per la collaborazione a lunga distanza e per la conduzione di simulazioni. Inoltre, del Alamo afferma che una nuova architettura di sistema semplificherà la manutenzione del laboratorio.
Collegamenti interni
Quando si tratta di attirare i migliori studenti, Guttag afferma che il suo dipartimento è in una posizione unica per essere competitivo. L'ingegneria elettrica e l'informatica sono entrambi campi molto diversi oggi e siamo uno dei pochi dipartimenti in grado di portare la massa critica in molti aspetti di queste aree, afferma. Allo stesso tempo, gli studenti sono diventati più interessati allo studio sia dell'ingegneria elettrica che dell'informatica, piuttosto che dell'uno o dell'altro. L'iscrizione al Corso VI-2, la pista che unisce queste discipline, è andata crescendo negli ultimi anni. Nel frattempo, l'iscrizione degli studenti laureati del dipartimento è alle stelle, con quasi 3.000 domande per il programma di dottorato presentate quest'anno.
Con il trasferimento allo Stata Center questo autunno, l'interazione tra le due parti del dipartimento aumenterà. Per la prima volta nella nostra storia, l'ingegneria elettrica e l'informatica saranno fondamentalmente insieme geograficamente, afferma Guttag. Penso che avrà un impatto molto grande sul modo in cui insegniamo e sulla ricerca che facciamo se siamo tutti vicini fisicamente. Inoltre, il Laboratorio di Informatica, il Laboratorio di Intelligenza Artificiale e il Laboratorio di Sistemi Informativi e Decisionali, che erano stati fisicamente separati dal resto del dipartimento, saranno presto situati proprio in fondo al corridoio del dipartimento accademico che fornisce la maggior parte dei loro ricercatori.
Victor Zue, direttore del Laboratorio di informatica, afferma che il trasferimento allo Stata Center è estremamente importante. In termini di interazione con il resto del campus, afferma, la vicinanza fa la differenza. Spostarci in quella parte del mondo avrà sicuramente un impatto verso una maggiore collaborazione con il lato di ingegneria elettrica del dipartimento.
Sono inoltre in cantiere piani per unire il Laboratorio di informatica e il Laboratorio di intelligenza artificiale, che già collaborano a una notevole quantità di ricerche, afferma Zue. La fusione e la successiva ridenominazione del nuovo laboratorio congiunto dovrebbero avvenire a metà anno.
Con una maggiore collaborazione sia all'interno del dipartimento che con altre discipline in tutto l'Istituto, l'ingegneria elettrica e l'informatica dovrebbero continuare a dettare legge nella ricerca e nell'insegnamento. Il 23 maggio il dipartimento celebrerà il suo passato e i suoi attuali risultati in una celebrazione del centenario. L'evento include un simposio di una giornata nell'Auditorium Kresge che metterà in evidenza le iniziative di istruzione e ricerca. Seguirà un ricevimento e una cena di gala presso il Park Plaza Hotel.