p Omer Tanovic, um Ph.D. candidato no Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação, ingressou no Laboratório de Sistemas de Informação e Decisão (LIDS) porque adora estudar teoria e transformar questões de pesquisa em problemas matemáticos solucionáveis. Mas Omer diz que sua formação em engenharia - antes de vir para o MIT, ele recebeu graduação e mestrado em engenharia elétrica e ciência da computação na Universidade de Sarajevo na Bósnia-Herzegovina - o ensinou a nunca perder de vista as aplicações pretendidas de seu trabalho, ou os parâmetros práticos para implementação. p "Adoro pensar sobre as coisas no nível da matemática abstrata, mas também é importante para mim que o trabalho que estamos fazendo ajude a resolver problemas do mundo real, "Omer diz." Em vez de construir circuitos, Estou criando algoritmos que ajudarão a fazer circuitos melhores. "

p Um problema do mundo real que chamou a atenção de Omer durante seu doutorado. é a eficiência energética em operações sem fio. O sucesso das comunicações sem fio levou a uma expansão massiva da infraestrutura nos Estados Unidos e em todo o mundo. Isso incluiu muitas novas torres de celular e estações base. À medida que essas redes e o volume de informações com as quais lidam aumentam, eles consomem uma quantidade cada vez maior de energia, alguns dos quais alimentam o sistema como deveria, mas muito do que é perdido na forma de calor devido à ineficiência energética. Este é um problema tanto para empresas como operadoras de rede móvel, que têm que pagar grandes contas de serviços públicos para cobrir seus custos operacionais, e para a sociedade em geral, com o aumento das emissões de gases de efeito estufa do setor.

p Essas preocupações são o que motivou Omer em sua pesquisa. A maioria dos projetos em que trabalhou no MIT visa projetar sistemas de processamento de sinal, otimizado para diferentes medidas, isso aumentará a eficiência energética, garantindo que o sinal de saída (o que você ouve ao falar com alguém ao telefone, por exemplo) é verdadeiro para a entrada original (o que foi dito pela pessoa do outro lado da chamada).

p Seu último projeto visa resolver o problema de eficiência de energia, diminuindo a relação de potência média de pico (PAPR) dos sinais de comunicação sem fio. No sentido mais amplo, O PAPR é um indicador indireto de quanta energia é necessária para enviar e receber um sinal claro em uma rede. Quanto menor for essa proporção, mais eficiente em termos energéticos será a transmissão. Nomeadamente, grande parte da energia consumida em redes celulares é dedicada a amplificadores de potência, que coletam a entrada eletrônica de baixa potência e a convertem em uma saída de alta potência, como captar um sinal de rádio fraco gerado dentro de um telefone celular e amplificá-lo para que, quando emitido por uma antena, é forte o suficiente para alcançar uma torre de celular. Isso garante que o sinal seja robusto o suficiente para manter a relação sinal-ruído adequada no link de comunicação. Os amplificadores de potência são mais eficientes quando operam perto de seu nível de saturação, na potência máxima de saída. Contudo, como a tecnologia de rede celular evoluiu de uma forma que acomoda um grande volume e variedade de informações na rede - resultando em sinais muito menos uniformes do que no passado - os padrões de comunicação modernos exigem sinais com grandes proporções de energia de pico para média. Isso significa que um transmissor de radiofrequência deve ser projetado de modo que o amplificador de potência subjacente possa lidar com picos muito maiores do que a potência média sendo transmitida, e portanto, a maior parte do tempo, o amplificador de potência está funcionando de maneira ineficiente - longe de seu nível de saturação.

p "Cada torre de celular precisa ter algum tipo de algoritmo de redução de PAPR para operar. Mas os algoritmos que eles usam são desenvolvidos com pouca ou nenhuma garantia na melhoria do desempenho do sistema, "Omer diz." Uma concepção comum é que algoritmos ideais, o que certamente melhoraria o desempenho do sistema, são muito caros para implementar - em termos de potência ou capacidade computacional - ou não podem ser implementados de forma alguma. "

p Omer, que é supervisionado pelo professor Alexandre Megretski do LIDS, projetou um algoritmo que pode diminuir o PAPR de um sinal de comunicação moderno, o que permitiria ao amplificador de potência operar mais próximo de sua eficiência máxima, reduzindo assim a quantidade de energia perdida no processo. Para criar este sistema, ele primeiro o considerou como um problema de otimização, cujas condições significavam que qualquer solução não seria implementável, pois exigiria latência infinita, significando um atraso infinito antes de transmitir o sinal. Contudo, Omer mostrou que o sistema ideal subjacente, mesmo com latência infinita, tem uma propriedade de memória desbotada desejável, e assim ele poderia criar uma aproximação com latência finita - um atraso aceitável. Disto, ele desenvolveu uma maneira de aproximar melhor o sistema ideal. A aproximação, que é implementável, permite compensações entre precisão e latência, para que as realizações em tempo real do algoritmo possam melhorar a eficiência energética sem adicionar muito atraso de transmissão ou muita distorção ao sinal. Omer aplicou este sistema usando sinais de teste padronizados para comunicação 4G e descobriu que, na média, ele poderia obter cerca de 50 por cento de redução na relação de potência média de pico ao mesmo tempo em que satisfazia as medidas padrão de qualidade dos sinais de comunicação digital.

p Algoritmo de Omer, junto com a melhoria da eficiência energética, também é computacionalmente eficiente. "Isso é importante para garantir que o algoritmo não seja apenas implementável teoricamente, mas também praticamente implementável, "Omer diz, mais uma vez enfatizando que as soluções matemáticas abstratas só são valiosas se forem coerentes com os parâmetros do mundo real. O mercado imobiliário de microchip nas comunicações é uma mercadoria limitada, então o algoritmo não pode ocupar muito espaço, e suas operações matemáticas devem ser executadas rapidamente, já que a latência é um fator crítico nas comunicações sem fio. Omer acredita que o algoritmo poderia ser adaptado para resolver outros problemas de engenharia com estruturas semelhantes, incluindo rastreamento de envelope e controle preditivo de modelo.

p Enquanto ele trabalhava neste projeto, Omer construiu um lar para si mesmo no MIT. Dois de seus três filhos nasceram aqui em Cambridge - na verdade, o mais novo nasceu no campus, na escadaria de Omer e o prédio residencial de pós-graduação de sua esposa. "Os vizinhos dormiram o tempo todo, "Omer diz com uma risada.

p Omer rapidamente se tornou um membro ativo da comunidade LIDS quando chegou ao MIT. Mais notavelmente, ele fez parte da conferência estudantil LIDS e dos comitês sociais estudantis, Onde, além de ajudar a realizar a Conferência de Estudantes LIDS anual, um evento de laboratório de assinatura agora em seu 25º ano, ele também ajudou a organizar almoços mensais, encontros, e competições de jogos, incluindo um desafio de um semestre apelidado de OLIDSpics (uma homenagem aos Jogos Olímpicos). Ele diz que fazer parte dos comitês foi uma ótima maneira de se envolver e contribuir com a comunidade LIDS, um grupo pelo qual ele é grato.

p "No MIT, e especialmente no LIDS, você pode aprender algo novo com todos com quem falar. Eu estive em muitos lugares, e este é o único lugar onde experimentei uma comunidade como essa, "Omer diz.

p À medida que o tempo de Omer no LIDS chega ao fim, ele ainda está debatendo o que fazer a seguir. Por um lado, seu amor por resolver problemas do mundo real o está atraindo para a indústria. Ele passou quatro verões durante seu doutorado. fazendo estágio em empresas como o Mitsubishi Electric Research Lab. Ele gostou do ritmo acelerado da indústria, ser capaz de ver suas soluções implementadas com relativa rapidez.

p Por outro lado, Omer não tem certeza se algum dia conseguirá deixar a academia por muito tempo; ele adora pesquisar e também é verdadeiramente apaixonado pelo ensino. Omer, que cresceu na Bósnia-Herzegovina, começou a lecionar em seu primeiro ano do ensino médio, em um acampamento de matemática para crianças mais novas. Ele tem ensinado de uma forma ou de outra desde então.

p No MIT, Omer ministrou cursos de graduação e pós-graduação, incluindo como instrutor-G, uma nomeação dada apenas para alunos avançados que demonstraram experiência de ensino. Ele ganhou dois prêmios de ensino, o Prêmio Extraordinário de Ensino e Mentoria da Escola de Engenharia de Engenharia do MIT em 2018 e o Prêmio de Ensino do MIT EECS Carlton E. Tucker em 2017.

p A magnitude do amor de Omer pelo ensino é clara quando ele fala sobre como trabalhar com os alunos:"Aquele momento em que você explica algo a um aluno e vê que ele realmente entende o conceito não tem preço. Não importa quanta energia você tenha que gastar para fazer isso acontecer, Vale a pena, "Omer diz. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.