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Briser les frontières
En ce qui concerne les départements de génie électrique, le MIT se classe numéro un, selon Nouvelles des États-Unis et rapport mondial. C'est une réussite appropriée pour l'école qui a été la première aux États-Unis à introduire des cours d'ingénierie électrique et a depuis lors été le berceau de développements tels que les lumières stroboscopiques et le cryptage à clé publique Rivest, Shamir et Adleman-ou RSA, le plus système de cryptage généralisé.
Aujourd'hui, le Département de génie électrique et d'informatique compte quelque 120 membres du corps professoral et 2 000 étudiants. Ils travaillent et étudient dans l'ombre de géants tels que Vannevar Bush, qui a développé la première machine informatique utile, et Marvin Minsky, un pionnier de l'intelligence artificielle qui a construit certaines des premières mains mécaniques.
Mais le département n'est jamais éclipsé par son passé ni dépassé par sa réputation actuelle. Alors qu'il célèbre son centenaire ce mois-ci, le département continue de se tourner vers un avenir qui repousse les limites de la recherche et de l'enseignement, du travail interdisciplinaire à l'utilisation de la technologie pour remanier la façon dont les cours sont enseignés.
Recherche liée à la vie
Comme le reste de l'Institut, le cours VI regorge de recherches interdisciplinaires. Les interactions les plus importantes impliquent des travaux sur des projets biologiques.
Ce siècle est le siècle de la biologie, comme le siècle précédent était le siècle de la physique, déclare le professeur agrégé Rahul Sarpeshkar, dont le groupe de recherche travaille sur un certain nombre de projets axés sur la biologie. L'un est le développement d'un processeur pour une oreille bionique. Les implants cochléaires peuvent être connectés directement au nerf auditif, faisant de l'audition une réalité pour les sourds profonds qui ont encore le nerf auditif intact. Le groupe de Sarpeshkar crée un processeur analogique à très faible consommation pour interpréter les signaux sonores. En raison de sa consommation d'énergie extrêmement faible, il fonctionnera pendant des décennies une fois implanté dans l'oreille d'une personne. Et parce que l'implant en silicone imite la structure cochléaire naturelle de l'oreille, il sera plus efficace que les aides auditives conventionnelles pour distinguer les sons parmi les bruits de fond non pertinents. D'ici un an ou deux, Sarpeshkar dit que son processeur sera prêt à l'emploi, moment auquel vous ne saurez même pas que la personne est sourde.
Dans le même temps, le groupe s'inspire de la nature pour développer d'autres systèmes. Par exemple, Sarpeshkar s'appuie sur l'activité neuronale du cerveau et les tendances du cerveau gauche et du cerveau droit pour éclairer son travail sur un ordinateur hybride, une machine qui utilise à la fois des processus analogiques et numériques pour calculer. Aussi, pour développer des puces de mouvement qui, dans quelques années, pourraient être utilisées pour le suivi de cibles, les caméras de sécurité et la robotique, Sarpeshkar prend des leçons auprès des mouches domestiques, dont les yeux sont naturellement très sensibles au mouvement.
Mais ce n'est pas le seul projet lié à la biologie à avoir un impact. Le professeur Eric Grimson, directeur associé du Laboratoire d'intelligence artificielle, a travaillé en collaboration avec des médecins du Brigham and Women's Hospital de Boston sur des processus chirurgicaux guidés par l'image. Ses systèmes informatiques utilisent les scans préopératoires d'un patient pour créer un modèle graphique précis de la zone chirurgicale. Avant la chirurgie, les médecins étudient le modèle pour planifier les moyens les moins invasifs d'accomplir leurs tâches. Au bloc opératoire, ils projettent le modèle graphique sur le corps du patient pour l'aider à naviguer. De plus, tout au long de la chirurgie, les systèmes de Grimson suivent les outils chirurgicaux, montrant aux médecins l'emplacement exact de la pointe de chaque outil et leur permettant de le guider très précisément vers les structures clés qu'ils souhaitent atteindre.
La raison pour laquelle les chirurgiens comme celui-ci sont généralement réduits de moitié, dit Grimson. Il permet aux chirurgiens d'effectuer des interventions chirurgicales qu'ils considéreraient autrement comme inopérables.
Le système de Grimson n'est utilisé qu'au Brigham and Women's Hospital, mais il note que des systèmes similaires, bien que moins sophistiqués, ont commencé à apparaître sur le marché. Il s'attend à ce que dans deux à trois ans, en attendant l'approbation du gouvernement, de tels systèmes soient répandus.
D'autres projets notables incluent les recherches du professeur David Gifford et du professeur agrégé Tommi Jaakkola. Leurs travaux relient l'informatique à la recherche sur le génome humain. En outre, le professeur Jim Fujimoto a été le pionnier d'un nouveau domaine d'étude, la tomographie par cohérence optique, qui se concentre sur les enquêtes diagnostiques de la rétine. Et le professeur adjoint Vladimir Bulovic, qui développe des dispositifs qui utilisent des matériaux organiques comme semi-conducteurs, a aidé à produire des cristaux organiques qui brillent dans une variété de couleurs. Ces cristaux pourraient être utilisés pour fabriquer des écrans d'ordinateur qui consommeraient beaucoup moins d'énergie que les modèles actuels.
Le génie électrique, en tant que l'un des domaines d'ingénierie les plus matures, a beaucoup à apporter à la biologie en termes de réflexion et d'approche des problèmes, explique le professeur adjoint Joel Voldman, qui, avec le professeur adjoint Jongyoon Han, travaille sur la mécanique microélectronique biologique. systèmes. Voldman a créé une méthode électronique pour maintenir les cellules en place afin qu'elles puissent être étudiées.
En fin de compte, le chef de département John Guttag résume l'orientation croissante de son département : vous regardez le département aujourd'hui, et il est beaucoup plus impliqué à la fois dans la biologie et la médecine que jamais auparavant. nous continuerons d'évoluer dans cette direction.
Enseignement lié à la technologie
L'accent mis par le département sur l'enseignement aux étudiants de premier cycle est une caractéristique qui le distingue des autres institutions, explique le professeur Jeffrey Shapiro, directeur du Laboratoire de recherche en électronique. Et de nos jours, les membres du corps professoral sont remarqués pour leur utilisation particulière de la technologie pour les aider à enseigner plus efficacement.
Au cours des dernières années, Grimson et son collègue professeur Tomas Lozano-Perez ont expérimenté un tuteur en ligne pour trois cours. Leurs étudiants peuvent compléter des ensembles de problèmes et soumettre leurs réponses via le Web pour une rétroaction immédiate. Le tuteur en ligne répertorie les problèmes qui étaient incorrects et donne des conseils sur la façon de les résoudre. Les élèves peuvent travailler les problèmes encore et encore, en soumettant à nouveau leurs ensembles aussi souvent qu'ils le souhaitent. J'aime le fait que cela transforme les ensembles de problèmes en opportunités d'apprentissage plutôt qu'en opportunités de notation, et les étudiants semblent également apprécier cela, déclare Lozano-Perez, qui prévoit d'utiliser le tuteur dans des cours supplémentaires dans les mois à venir.
Le duo a également expérimenté 6.001, Structure et interprétation des problèmes informatiques, avec une autre idée de cours en ligne. Dans le passé, les classes de 200 à 400 étudiants étaient en partie enseignées dans le cadre de grands cours magistraux. À la fin du mandat, note Grimson, la fréquentation était généralement tombée à environ 60%. Ainsi, Grimson et Lozano-Perez ont éliminé la plupart des sessions de conférences en direct et ont déplacé la série de conférences en ligne. Désormais, les étudiants visionnent des présentations PowerPoint annotées audio à leur guise, et la plupart le font plus d'une fois. Les études expérimentales que nous avons menées montrent que les étudiants apprennent mieux la matière, ou du moins aussi bien, avec des cours en ligne qu'avec des cours en direct correspondants, explique Lozano-Perez. Cependant, les deux professeurs notent que les cours en ligne peuvent ne pas être la meilleure option pour d'autres cours.
Le département a adopté une autre approche novatrice : étendre les possibilités de laboratoire à Internet. En 1998, le professeur Jesus del Alamo a développé le Microelectronics WebLab, qui permet aux étudiants d'un cours de premier cycle et d'un cycle supérieur, ainsi qu'aux étudiants de l'Alliance Singapour-MIT, de réaliser des expériences de laboratoire à distance. Les étudiants effectuent des mesures en ligne en contrôlant les équipements de laboratoire via Internet.
Je voulais que mes étudiants expérimentent le fonctionnement réel des transistors et autres dispositifs microélectroniques et comparent cela avec les modèles et le comportement que j'enseigne en classe, explique del Alamo, qui explique qu'avant cela, les étudiants n'avaient pas pu avoir une expérience de première main parce que l'équipement coûte cher, l'espace est limité et les laboratoires sont difficiles à gérer. Aujourd'hui, cependant, plus de 800 étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs ont eu cette expérience grâce à WebLab.
Ensuite, del Alamo prévoit d'améliorer l'expérience en ajoutant des mécanismes de collaboration à longue distance et de réalisation de simulations. De plus, del Alamo affirme qu'une nouvelle architecture système rendra le laboratoire plus facile à entretenir.
Liens à l'intérieur
Lorsqu'il s'agit d'attirer les meilleurs étudiants, Guttag affirme que son département est particulièrement bien placé pour être compétitif. Le génie électrique et l'informatique sont tous deux des domaines très divers aujourd'hui, et nous sommes l'un des rares départements au monde à pouvoir apporter une masse critique à de nombreux aspects de ces domaines, dit-il. Dans le même temps, les étudiants se sont davantage intéressés à étudier à la fois le génie électrique et l'informatique, au lieu de l'un ou l'autre. Les inscriptions au cours VI-2, la piste qui combine ces disciplines, ont augmenté ces dernières années. Pendant ce temps, le nombre d'étudiants diplômés du département monte en flèche, avec près de 3 000 candidatures au programme de doctorat soumises cette année.
Avec le déménagement au Stata Center cet automne, l'interaction entre les deux côtés du département va augmenter. Pour la première fois de notre histoire, le génie électrique et l'informatique seront fondamentalement ensemble géographiquement, dit Guttag. Je pense que cela aura un très grand impact sur la façon dont nous enseignons et sur les recherches que nous faisons si nous sommes tous physiquement proches les uns des autres. De plus, le laboratoire d'informatique, le laboratoire d'intelligence artificielle et le laboratoire des systèmes d'information et de décision, qui avaient été physiquement séparés du reste du département, seront bientôt situés juste en bas du couloir du département universitaire qui fournit la plupart des leurs chercheurs.
Victor Zue, directeur du Laboratoire d'informatique, déclare que le déménagement dans le Stata Center est extrêmement important. En termes d'interaction avec le reste du campus, dit-il, la proximité fait toute la différence. Nous déplacer vers cette partie du monde aura certainement un impact sur une meilleure collaboration avec le côté génie électrique du département.
Des projets sont également en cours pour fusionner le laboratoire d'informatique et le laboratoire d'intelligence artificielle, qui collaborent déjà sur un nombre considérable de recherches, a déclaré Zue. La fusion et le changement de nom du nouveau laboratoire combiné devraient avoir lieu en milieu d'année.
Avec une collaboration accrue à la fois au sein du département et avec d'autres disciplines dans l'ensemble de l'Institut, le génie électrique et l'informatique devraient continuer à donner le ton dans la recherche et l'enseignement. Le 23 mai, le département célébrera son passé ainsi que ses réalisations actuelles lors d'une célébration du centenaire. L'événement comprend un symposium d'une journée dans l'Auditorium Kresge qui mettra en lumière les initiatives d'éducation et de recherche. Elle sera suivie d'une réception et d'un dîner de gala à l'hôtel Park Plaza.