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Rompiendo fronteras
Cuando se trata de departamentos de ingeniería eléctrica, el MIT ocupa el primer lugar, según U.S. News and World Report. Es un logro apropiado para la escuela que fue la primera en los Estados Unidos en introducir clases de ingeniería eléctrica y desde entonces ha sido el lugar de nacimiento de desarrollos como las luces estroboscópicas y el cifrado de clave pública Rivest, Shamir y Adleman o RSA, el más importante del mundo. sistema de cifrado generalizado.
Hoy en día, el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación es un gigante de unos 120 miembros de la facultad y 2.000 estudiantes. Trabajan y estudian a la sombra de gigantes como Vannevar Bush, quien desarrolló la primera máquina computacional útil, y Marvin Minsky, un pionero de la inteligencia artificial que construyó algunas de las primeras manos mecánicas.
Pero el departamento nunca se ve ensombrecido por su pasado ni abrumado por su reputación actual. Al celebrar su centenario este mes, el departamento continúa mirando hacia un futuro en el que se rompan los límites en la investigación y la enseñanza, desde el trabajo en todas las disciplinas hasta el uso de la tecnología para revisar la forma en que se imparten los cursos.
Investigación ligada a la vida
Como el resto del Instituto, el Curso VI está inundado de investigación interdisciplinaria. Las interacciones más destacadas involucran el trabajo en proyectos biológicos.
Este siglo es el siglo de la biología, como el siglo anterior fue el siglo de la física, dice el profesor asociado Rahul Sarpeshkar, cuyo grupo de investigación está trabajando en una serie de proyectos centrados en la biología. Uno es el desarrollo de un procesador para un oído biónico. Los implantes cocleares se pueden conectar directamente al nervio auditivo, lo que hace que la audición sea una realidad para las personas con sordera profunda que aún tienen el nervio auditivo intacto. El grupo de Sarpeshkar está creando un procesador analógico de muy baja potencia para interpretar señales de sonido. Debido a su consumo de energía extremadamente bajo, funcionará durante décadas una vez que se haya implantado dentro del oído de una persona. Y debido a que el implante de silicona imita la estructura coclear natural del oído, será mejor que los audífonos convencionales para distinguir sonidos en medio de ruidos de fondo irrelevantes. En los próximos dos años, Sarpeshkar dice que su procesador estará listo para usarse, momento en el que ni siquiera sabrá que la persona es sorda.
Al mismo tiempo, el grupo se inspira en la naturaleza en el desarrollo de otros sistemas. Por ejemplo, Sarpeshkar se basa en la actividad neuronal del cerebro y las tendencias del hemisferio izquierdo y derecho para informar su trabajo en una computadora híbrida, una máquina que utiliza procesos tanto analógicos como digitales para computar. Además, para desarrollar chips de movimiento que, en unos pocos años, podrían usarse para el seguimiento de objetivos, cámaras de seguridad y robótica, Sarpeshkar está aprendiendo lecciones de las moscas domésticas, cuyos ojos son naturalmente muy sensibles al movimiento.
Pero este no es el único proyecto asociado a la biología que tiene impacto. El profesor Eric Grimson, director asociado del Laboratorio de Inteligencia Artificial, ha estado trabajando en conjunto con médicos del Hospital Brigham and Women de Boston en procesos quirúrgicos guiados por imágenes. Sus sistemas informáticos utilizan las exploraciones preoperatorias de un paciente para construir un modelo gráfico preciso del área quirúrgica. Antes de la cirugía, los médicos estudian el modelo para planificar los medios menos invasivos para completar sus tareas. En el quirófano, proyectan el modelo gráfico en el cuerpo del paciente para ayudarlo a navegar. Además, durante toda la cirugía, los sistemas de Grimson rastrean las herramientas quirúrgicas, mostrando a los médicos la ubicación exacta de la punta de cada herramienta y permitiéndoles guiarla con mucha precisión a las estructuras clave que desean alcanzar.
La razón por la que a los cirujanos les gusta esto es, por lo general, que reduce los tiempos de cirugía a la mitad, dice Grimson. Permite a los cirujanos realizar cirugías que de otro modo tratarían como inoperables.
El sistema de Grimson se usa solo en Brigham and Women’s Hospital, pero observa que han comenzado a aparecer en el mercado sistemas similares, aunque menos sofisticados. Espera que en dos o tres años, en espera de la aprobación del gobierno, dichos sistemas se generalicen.
Otros proyectos notables incluyen la investigación del profesor David Gifford y el profesor asociado Tommi Jaakkola. Su trabajo vincula la informática con la investigación sobre el genoma humano. Además, el profesor Jim Fujimoto ha sido pionero en un nuevo campo de estudio, la tomografía de coherencia óptica, que se centra en estudios de diagnóstico de la retina. Y el profesor asistente Vladimir Bulovic, que desarrolla dispositivos que utilizan materiales orgánicos como semiconductores, ha ayudado a producir cristales de energía orgánica que brillan en una variedad de colores. Estos cristales podrían usarse para fabricar monitores de computadora que consumirían mucha menos energía que los modelos actuales.
La ingeniería eléctrica, como uno de los campos de la ingeniería más maduros, tiene mucho que contribuir a la biología en términos de cómo se piensa y aborda los problemas, dice el profesor asistente Joel Voldman, quien, junto con el profesor asistente Jongyoon Han, trabaja en mecánica microelectrónica biológica. sistemas. Voldman ha creado un método electrónico para mantener las células en su lugar para que puedan ser estudiadas.
Al final, el jefe de departamento, John Guttag, resume el enfoque creciente de su departamento: uno mira el departamento hoy y está mucho más involucrado tanto en biología como en medicina que nunca. continuaremos evolucionando en esa dirección.
Enseñanza vinculada a la tecnología
El fuerte énfasis del departamento en la enseñanza de estudiantes universitarios es una característica que lo distingue de otras instituciones, dice el profesor Jeffrey Shapiro, director del Laboratorio de Investigación de Electrónica. Y en estos días, los miembros de la facultad son notados por su uso particular de la tecnología para ayudarlos a enseñar de manera más efectiva.
Durante los últimos años, Grimson y su colega el profesor Tomas Lozano-Perez han estado experimentando con un tutor en línea durante tres cursos. Sus estudiantes pueden completar conjuntos de problemas y enviar sus respuestas a través de la Web para recibir comentarios inmediatos. El tutor en línea enumera los problemas que eran incorrectos y da sugerencias sobre cómo solucionarlos. Los estudiantes pueden trabajar los problemas una y otra vez, volviendo a enviar sus conjuntos con la frecuencia que deseen. Me gusta el hecho de que esto convierte los conjuntos de problemas en oportunidades de aprendizaje en lugar de oportunidades de calificación, y los estudiantes parecen apreciar eso también, dice Lozano-Pérez, quien planea usar el tutor en cursos adicionales en los próximos meses.
La pareja también ha estado experimentando en 6.001, Estructura e interpretación de problemas informáticos, con otra idea: conferencias en línea. En el pasado, las clases de 200 a 400 estudiantes se impartían en parte a través de grandes conferencias. Al final del período, señala Grimson, la asistencia generalmente se había reducido a alrededor del 60 por ciento. De modo que Grimson y Lozano-Pérez eliminaron la mayoría de las sesiones de conferencias en vivo y trasladaron la serie de conferencias a Internet. Ahora los estudiantes ven presentaciones de PowerPoint con anotaciones de audio en su tiempo libre, y la mayoría lo hace más de una vez. Los estudios experimentales que hemos estado realizando muestran que los estudiantes aprenden el material mejor, o al menos tan bien, con conferencias en línea que con las correspondientes conferencias en vivo, dice Lozano-Pérez. Sin embargo, ambos profesores señalan que las conferencias en línea pueden no ser la mejor opción para otros cursos.
El departamento ha adoptado otro enfoque novedoso: ampliar las oportunidades de laboratorio a Internet. En 1998, el profesor Jesús del Alamo desarrolló el WebLab de microelectrónica, que permite a los estudiantes de un curso de pregrado y de posgrado, así como a los estudiantes de la Alianza Singapur-MIT, completar experimentos de laboratorio de forma remota. Los estudiantes realizan mediciones en línea controlando los equipos de laboratorio a través de Internet.
Quería que mis estudiantes experimentaran cómo funcionan realmente los transistores y otros dispositivos microelectrónicos y lo comparan con los modelos y el comportamiento que enseño en clase, dice del Alamo, quien explica que antes de esto, los estudiantes no habían podido tener una experiencia de primera mano porque el equipo es caro, el espacio es limitado y los laboratorios son difíciles de administrar. Ahora, sin embargo, más de 800 estudiantes de pregrado y posgrado han tenido esa experiencia a través de WebLab.
A continuación, del Alamo planea mejorar la experiencia agregando mecanismos para la colaboración a larga distancia y para realizar simulaciones. Además, del Alamo dice que una nueva arquitectura de sistema facilitará el mantenimiento del laboratorio.
Enlaces dentro
Cuando se trata de atraer a los mejores estudiantes, Guttag dice que su departamento está en una posición única para ser competitivo. La ingeniería eléctrica y la informática son campos muy diversos hoy en día, y somos uno de los pocos departamentos en cualquier lugar que puede aportar una masa crítica en muchos aspectos de esas áreas, dice. Al mismo tiempo, los estudiantes se han interesado más en estudiar ingeniería eléctrica e informática, en lugar de una u otra. La matrícula en el Curso VI-2, la pista que combina estas disciplinas, ha ido subiendo durante los últimos años. Mientras tanto, la inscripción de estudiantes graduados del departamento se está disparando, con casi 3.000 solicitudes para el programa de doctorado presentadas este año.
Con el traslado al Stata Center este otoño, aumentará la interacción entre los dos lados del departamento. Por primera vez en nuestra historia, la ingeniería eléctrica y la informática estarán básicamente juntas geográficamente, dice Guttag. Creo que tendrá un gran impacto en cómo enseñamos y qué investigación hacemos si estamos todos juntos físicamente. Además, el Laboratorio de Ciencias de la Computación, el Laboratorio de Inteligencia Artificial y el Laboratorio de Sistemas de Información y Decisión, que habían sido separados físicamente del resto del departamento, pronto se ubicarán justo al final del pasillo del departamento académico que abastece a la mayoría de los sus investigadores.
Victor Zue, director del Laboratorio de Ciencias de la Computación, dice que la mudanza al Stata Center es de enorme importancia. En términos de interactuar con el resto del campus, dice, la proximidad marca la diferencia. Trasladarnos a esa parte del mundo definitivamente tendrá un impacto hacia una mejor colaboración con el lado de ingeniería eléctrica del departamento.
También se están trabajando planes para fusionar el Laboratorio de Ciencias de la Computación y el Laboratorio de Inteligencia Artificial, que ya colaboran en una cantidad considerable de investigación, dice Zue. La fusión y el posterior cambio de nombre del nuevo laboratorio combinado deberían realizarse a mediados de año.
Con una mayor colaboración tanto dentro del departamento como con otras disciplinas en todo el Instituto, la ingeniería eléctrica y la informática deberían seguir marcando el ritmo en la investigación y la enseñanza. El 23 de mayo el departamento celebrará su pasado y sus logros actuales en una celebración del centenario. El evento incluye un simposio de un día de duración en el Auditorio Kresge que destacará las iniciativas de educación e investigación. Seguirá una recepción y una cena de gala en el Park Plaza Hotel.