Bryde grænser

Når det kommer til afdelinger for elektroteknik, ligger MIT som nummer et, iflg U.S. News and World Report. Det er en passende præstation for den skole, der var den første i USA til at introducere klasser i elektroteknik og siden da har været fødestedet for udviklinger såsom stroboskoplys og Rivest, Shamir og Adleman-eller RSA-offentlig nøglekryptering, verdens mest gennemgående krypteringssystem.

I dag er Institut for Elektroteknik og Datalogi en gigant med omkring 120 fakultetsmedlemmer og 2.000 studerende. De arbejder og studerer i skyggen af ​​sådanne giganter som Vannevar Bush, der udviklede den første nyttige beregningsmaskine, og Marvin Minsky, en pioner inden for kunstig intelligens, der byggede nogle af de første mekaniske hænder.

Men afdelingen bliver aldrig overskygget af sin fortid eller overvældet af sit nuværende omdømme. Da det fejrer sit hundrede års jubilæum i denne måned, fortsætter afdelingen med at se på en fremtid med at bryde grænser inden for forskning og undervisning - fra at arbejde på tværs af discipliner til at bruge teknologi til at revidere den måde, kurser undervises på.

Livsforbundet forskning

Som resten af ​​instituttet er kursus VI oversvømmet af tværfaglig forskning. De mest fremtrædende interaktioner involverer arbejde med biologiske projekter.

Dette århundrede er biologiens århundrede, ligesom det forrige århundrede var fysikkens århundrede, siger lektor Rahul Sarpeshkar, hvis forskergruppe arbejder på en række biologi-fokuserede projekter. Den ene er udviklingen af ​​en processor til et bionisk øre. Cochleaimplantater kan forbindes direkte til hørenerven, hvilket gør hørelsen til en realitet for de dybt døve, som stadig har hørenerven intakt. Sarpeshkars gruppe skaber en analog processor med meget lav effekt til at fortolke lydsignaler. På grund af det ekstremt lave strømforbrug vil det fungere i årtier, når det først er blevet implanteret i en persons øre. Og fordi siliciumimplantatet efterligner ørets naturlige cochleære struktur, vil det være bedre end konventionelle høreapparater til at skelne lyde midt i irrelevant baggrundsstøj. Inden for det næste år eller to siger Sarpeshkar, at hans processor vil være klar til brug, på hvilket tidspunkt du ikke engang ved, at personen er døv.

Samtidig tager gruppen spor fra naturen i sin udvikling af andre systemer. For eksempel trækker Sarpeshkar på hjernens neurale aktivitet og venstre-hjerne- og højre-hjerne-tendenser til at informere sit arbejde på en hybridcomputer, en maskine, der bruger både analoge og digitale processer til at beregne. For også at udvikle bevægelseschips, der om få år kan bruges til målsporing, sikkerhedskameraer og robotteknologi, tager Sarpeshkar lektier fra stuefluer, hvis øjne naturligvis er meget følsomme over for bevægelse.

Men dette er ikke det eneste biologi-associerede projekt, der har indflydelse. Professor Eric Grimson, associeret direktør for Artificial Intelligence Lab, har arbejdet sammen med læger på Bostons Brigham and Women's Hospital om billedstyrede kirurgiske processer. Hans computersystemer bruger en patients præoperative scanninger til at bygge en præcis grafisk model af det kirurgiske område. Før operationen studerer læger modellen for at planlægge de mindst invasive midler til at fuldføre deres opgaver. På operationsstuen projicerer de den grafiske model på patientens krop for at hjælpe dem med at navigere. Under hele operationen sporer Grimsons systemer også de kirurgiske værktøjer, og viser lægerne den nøjagtige placering af spidsen af ​​hvert værktøj og giver dem mulighed for at guide det meget præcist til de nøglestrukturer, de ønsker at nå.

Grunden til, at kirurger som dette typisk reducerer operationstiden med det halve, siger Grimson. Det lader kirurgerne udføre operationer, som de ellers ville behandle som inoperable.

Grimsons system bruges kun på Brigham and Women's Hospital, men han bemærker, at lignende - skønt mindre sofistikerede - systemer er begyndt at dukke op på markedet. Han forventer, at sådanne systemer om to til tre år, i afventning af regeringens godkendelse, vil være udbredt.

Andre bemærkelsesværdige projekter omfatter forskning af professor David Gifford og lektor Tommi Jaakkola. Deres arbejde forbinder datalogi med forskning i det menneskelige genom. Professor Jim Fujimoto har også været banebrydende for et nyt studieområde - optisk kohærenstomografi - der fokuserer på diagnostiske undersøgelser af nethinden. Og assisterende professor Vladimir Bulovic, der udvikler enheder, der bruger organiske materialer som halvledere, har hjulpet med at producere organisk drevne krystaller, der lyser i en række forskellige farver. Disse krystaller kunne bruges til at lave computerskærme, der ville bruge meget mindre strøm end nutidens modeller.

Elektroteknik, som et af de mest modne ingeniørfelter, har meget at bidrage med til biologien i forhold til, hvordan man tænker over og griber problemerne an, siger adjunkt Joel Voldman, der sammen med adjunkt Jongyoon Han arbejder med biologisk mikroelektronisk mekanisk. systemer. Voldman har skabt en elektronisk metode til at holde celler på plads, så de kan studeres.

Til sidst opsummerer afdelingsleder John Guttag sin afdelings voksende fokus: Man ser på afdelingen i dag, og den er meget mere involveret i både biologi og medicin end nogensinde før. vi vil fortsætte med at udvikle os i den retning.

Tech-Linked Teaching

Afdelingens stærke vægt på at undervise bachelorer er en egenskab, der adskiller den fra andre institutioner, siger professor Jeffrey Shapiro, direktør for Research Laboratory of Electronics. Og i disse dage bliver fakultetsmedlemmer bemærket for deres særlige brug af teknologi for at hjælpe dem med at undervise mere effektivt.

I de sidste par år har Grimson og hans kollega professor Tomas Lozano-Perez eksperimenteret med en online tutor i tre kurser. Deres elever kan færdiggøre opgavesæt og indsende deres svar via internettet for øjeblikkelig feedback. Online-vejlederen lister de problemer, der var forkerte, og giver tip til, hvordan de løses. Eleverne kan arbejde med problemerne igen og igen og genindsende deres sæt, så ofte de vil. Jeg kan godt lide, at dette gør problemstillingerne til læringsmuligheder frem for karaktermuligheder, og det ser eleverne også ud til at sætte pris på, siger Lozano-Perez, der planlægger at bruge vejlederen i yderligere kurser i de kommende måneder.

Parret har også eksperimenteret i 6.001, Struktur og fortolkning af computerproblemer, med en anden idé-online forelæsning. Tidligere blev klasserne på 200 til 400 studerende delvist undervist gennem store forelæsninger. Ved slutningen af ​​perioden, bemærker Grimson, var fremmødet normalt faldet til omkring 60 procent. Så Grimson og Lozano-Perez eliminerede de fleste live-forelæsningssessioner og flyttede forelæsningsrækken online. Nu ser eleverne PowerPoint-præsentationer med lydkommentarer i ro og mag, og de fleste gør det mere end én gang. Eksperimentelle undersøgelser, som vi har foretaget, viser, at de studerende lærer stoffet bedre eller mindst lige så godt med online-forelæsninger end med tilsvarende live-forelæsninger, siger Lozano-Perez. Begge professorer bemærker dog, at onlineforelæsninger muligvis ikke er den bedste mulighed for andre kurser.

Afdelingen har taget en anden ny tilgang: udvidelse af laboratoriemuligheder til internettet. I 1998 udviklede professor Jesus del Alamo Microelectronics WebLab, som gør det muligt for studerende på et bachelor- og et kandidatkursus, såvel som studerende fra Singapore-MIT Alliance, at gennemføre laboratorieeksperimenter på afstand. De studerende udfører målinger online ved at kontrollere laboratorieudstyr via internettet.

Jeg ville have, at mine elever skulle opleve, hvordan transistorer og andre mikroelektroniske enheder rent faktisk fungerer, og sammenligne det med de modeller og adfærd, jeg underviser i klassen, siger del Alamo, der forklarer, at eleverne forud for dette ikke havde været i stand til at få en førstehåndsoplevelse, fordi udstyret er dyrt, pladsen er begrænset, og laboratorier er svære at administrere. Nu har mere end 800 bachelorer og kandidatstuderende imidlertid haft den oplevelse gennem WebLab.

Dernæst planlægger del Alamo at forbedre oplevelsen ved at tilføje mekanismer til langdistancesamarbejde og til at udføre simuleringer. Del Alamo siger også, at en ny systemarkitektur vil gøre laboratoriet lettere at vedligeholde.

Links indenfor

Når det kommer til at tiltrække de bedste studerende, siger Guttag, at hans afdeling er unikt positioneret til at være konkurrencedygtig. Elektroteknik og datalogi er begge meget forskellige felter i dag, og vi er en af ​​de få afdelinger overalt, der kan bringe kritisk masse til udtryk i mange aspekter af disse områder, siger han. Samtidig er de studerende blevet mere interesserede i at læse både elektroteknik og datalogi i stedet for det ene eller det andet. Tilmelding til kursus VI-2, banen der kombinerer disse discipliner, har været stigende i løbet af de sidste par år. I mellemtiden er instituttets kandidatstuderende optaget i vejret, med næsten 3.000 ansøgninger til ph.d.-uddannelsen indsendt i år.

Med flytningen til Stata Centret til efteråret vil samspillet mellem de to sider af afdelingen øges. For første gang i vores historie vil elektroteknik og datalogi grundlæggende være sammen geografisk, siger Guttag. Jeg tror, ​​det vil have en meget stor indflydelse på, hvordan vi underviser, og hvilken forskning vi laver, hvis vi alle er tæt sammen fysisk. Derudover vil Laboratoriet for Datalogi, Laboratoriet for Kunstig Intelligens og Laboratoriet for Informations- og Beslutningssystemer, som var blevet fysisk adskilt fra resten af ​​afdelingen, snart være placeret lige nede ad korridoren fra den akademiske afdeling, der forsyner det meste af deres forskere.

Victor Zue, direktør for Laboratoriet for Datalogi, siger, at flytningen til Stata-centret er enormt vigtig. Med hensyn til interaktion med resten af ​​campus, siger han, gør nærhed hele forskellen. At flytte os over til den del af verden vil helt sikkert have en indflydelse på et forbedret samarbejde med den elektrotekniske side af afdelingen.

Der er også planer om at fusionere Laboratory for Computer Science og Artificial Intelligence Lab, som allerede samarbejder om en betydelig mængde forskning, siger Zue. Fusionen og den efterfølgende omdøbning af det nye, kombinerede laboratorium skulle ske midt på året.

Med øget samarbejde både inden for instituttet og med andre discipliner på tværs af instituttet bør elektroteknik og datalogi fortsat sætte farten i forskning og undervisning. Den 23. maj fejrer afdelingen sin fortid såvel som sine nuværende resultater ved en hundredeårsfejring. Arrangementet inkluderer et dagslangt symposium i Kresge Auditorium, der vil sætte fokus på uddannelses- og forskningsinitiativer. Det bliver efterfulgt af reception og gallamiddag på Park Plaza Hotel.

skjule