Omer Tanovic, un doctorat candidat au département de génie électrique et informatique, a rejoint le Laboratoire des systèmes d'information et de décision (LIDS) parce qu'il aime étudier la théorie et transformer les questions de recherche en problèmes mathématiques solubles. Mais Omer dit que sa formation d'ingénieur - avant de venir au MIT, il a obtenu des diplômes de premier cycle et de maîtrise en génie électrique et informatique à l'Université de Sarajevo en Bosnie-Herzégovine - lui a appris à ne jamais perdre de vue les applications prévues de son travail, ou les paramètres pratiques de mise en œuvre.

"J'aime penser à des choses au niveau des mathématiques abstraites, mais il est également important pour moi que le travail que nous faisons aidera à résoudre des problèmes du monde réel, " dit Omer. " Au lieu de construire des circuits, Je crée des algorithmes qui aideront à faire de meilleurs circuits."

Un problème du monde réel qui a retenu l'attention d'Omer pendant son doctorat. est l'efficacité énergétique dans les opérations sans fil. Le succès des communications sans fil a conduit à une expansion massive des infrastructures aux États-Unis et dans le monde. Cela a inclus de nombreuses nouvelles tours de téléphonie cellulaire et stations de base. À mesure que ces réseaux et le volume d'informations qu'ils traitent se développent, ils consomment de plus en plus d'énergie, dont une partie sert à alimenter le système comme il est censé le faire, mais dont une grande partie est perdue sous forme de chaleur en raison de l'inefficacité énergétique. C'est un problème à la fois pour les entreprises telles que les opérateurs de réseaux mobiles, qui doivent payer de grosses factures de services publics pour couvrir leurs coûts d'exploitation, et pour la société en général, à mesure que les émissions de gaz à effet de serre du secteur augmentent.

Ces préoccupations sont ce qui motive Omer dans ses recherches. La plupart des projets sur lesquels il a travaillé au MIT visent à concevoir des systèmes de traitement du signal, optimisé à différentes mesures, cela augmentera l'efficacité énergétique tout en garantissant que le signal de sortie (ce que vous entendez lorsque vous parlez à quelqu'un au téléphone, par exemple) est fidèle à l'entrée d'origine (ce qui a été dit par la personne à l'autre bout du fil).

Son dernier projet vise à résoudre le problème de l'efficacité énergétique en diminuant le rapport de puissance crête-à-moyenne (PAPR) des signaux de communication sans fil. Au sens le plus large, Le PAPR est un indicateur indirect de la quantité d'énergie nécessaire pour envoyer et recevoir un signal clair sur un réseau. Plus ce rapport est faible, plus la transmission est économe en énergie. À savoir, une grande partie de la puissance consommée dans les réseaux cellulaires est dédiée aux amplificateurs de puissance, qui collectent une entrée électronique de faible puissance et la convertissent en une sortie de puissance plus élevée, comme capter un signal radio faible généré à l'intérieur d'un téléphone portable et l'amplifier de sorte que, lorsqu'il est émis par une antenne, il est suffisamment puissant pour atteindre une tour cellulaire. Cela garantit que le signal est suffisamment robuste pour maintenir un rapport signal/bruit adéquat sur la liaison de communication. Les amplificateurs de puissance sont les plus efficaces lorsqu'ils fonctionnent près de leur niveau de saturation, à la puissance de sortie maximale. Cependant, Parce que la technologie des réseaux cellulaires a évolué de manière à prendre en charge un volume et une variété d'informations énormes sur le réseau, ce qui entraîne des signaux beaucoup moins uniformes que par le passé, les normes de communication modernes nécessitent des signaux avec des rapports de puissance crête/moyenne élevés. Cela signifie qu'un émetteur radiofréquence doit être conçu de telle sorte que l'amplificateur de puissance sous-jacent puisse gérer des pics beaucoup plus élevés que la puissance moyenne transmise, et donc, la plupart du temps, l'amplificateur de puissance fonctionne de manière inefficace, loin de son niveau de saturation.

« Chaque tour de téléphonie mobile doit disposer d'une sorte d'algorithme de réduction du PAPR pour fonctionner. Mais les algorithmes qu'elles utilisent sont développés avec peu ou pas de garanties sur l'amélioration des performances du système, " dit Omer. " Une conception commune est que les algorithmes optimaux, ce qui améliorerait certainement les performances du système, sont soit trop coûteux à mettre en œuvre, en termes de puissance ou de capacité de calcul, soit ne peuvent pas être mis en œuvre du tout. »

Omer, qui est encadré par le professeur LIDS Alexandre Megretski, conçu un algorithme qui peut diminuer le PAPR d'un signal de communication moderne, ce qui permettrait à l'amplificateur de puissance de fonctionner au plus près de son efficacité maximale, réduisant ainsi la quantité d'énergie perdue dans le processus. Pour créer ce système, il l'a d'abord considéré comme un problème d'optimisation, dont les conditions faisaient qu'aucune solution ne serait applicable, car cela nécessiterait une latence infinie, ce qui signifie un délai infini avant de transmettre le signal. Cependant, Omer a montré que le système optimal sous-jacent, même si de latence infinie, a une propriété de mémoire de décoloration souhaitable, et ainsi il pouvait créer une approximation avec une latence finie - un temps de latence acceptable. De là, il a développé un moyen de mieux se rapprocher du système optimal. Le rapprochement, qui est réalisable, permet des compromis entre précision et latence, de sorte que les réalisations en temps réel de l'algorithme peuvent améliorer l'efficacité énergétique sans ajouter trop de retard de transmission ou trop de distorsion au signal. Omer a appliqué ce système en utilisant des signaux de test standardisés pour la communication 4G et a constaté que, en moyenne, il pourrait obtenir une réduction d'environ 50 % du rapport puissance crête/puissance moyenne tout en satisfaisant aux mesures standard de qualité des signaux de communication numériques.

l'algorithme d'Omer, en plus d'améliorer l'efficacité énergétique, est également efficace du point de vue informatique. « Ceci est important pour s'assurer que l'algorithme n'est pas seulement théoriquement implémentable, mais aussi pratiquement réalisable, " Omer dit, soulignant une fois de plus que les solutions mathématiques abstraites n'ont de valeur que si elles sont cohérentes avec les paramètres du monde réel. Les puces immobilières dans les communications sont une marchandise limitée, donc l'algorithme ne peut pas prendre beaucoup de place, et ses opérations mathématiques doivent être exécutées rapidement, car la latence est un facteur critique dans les communications sans fil. Omer pense que l'algorithme pourrait être adapté pour résoudre d'autres problèmes d'ingénierie avec des cadres similaires, y compris le suivi des enveloppes et le contrôle prédictif du modèle.

Pendant qu'il travaillait sur ce projet, Omer s'est installé au MIT. Deux de ses trois fils sont nés ici à Cambridge—en fait, le plus jeune est né sur le campus, dans la cage d'escalier de l'immeuble d'habitation des diplômés d'Omer et de sa femme. "Les voisins dormaient de part en part, " dit Omer en riant.

Omer est rapidement devenu un membre actif de la communauté LIDS lorsqu'il est arrivé au MIT. Notamment, il a fait partie de la conférence étudiante LIDS et des comités sociaux étudiants, où, en plus d'aider à organiser la conférence annuelle des étudiants LIDS, un événement de laboratoire de signature maintenant dans sa 25e année, il a également aidé à organiser les déjeuners mensuels, rassemblements, et concours de jeux, y compris un défi d'un semestre surnommé les OLIDSpics (un hommage aux Jeux Olympiques). Il dit que faire partie des comités était un excellent moyen de s'engager et de contribuer à la communauté LIDS, un groupe pour lequel il est reconnaissant.

« Au MIT, et surtout chez LIDS, vous pouvez apprendre quelque chose de nouveau de tous ceux à qui vous parlez. J'ai été dans de nombreux endroits, et c'est le seul endroit où j'ai connu une communauté comme ça, " dit Omer.

Alors que le temps d'Omer chez LIDS touche à sa fin, il est toujours en train de débattre de ce qu'il faut faire ensuite. D'une part, son amour de la résolution des problèmes du monde réel l'attire vers l'industrie. Il a passé quatre étés au cours de son doctorat. stage dans des entreprises dont le Mitsubishi Electric Research Lab. Il aimait le rythme rapide de l'industrie, pouvoir voir ses solutions mises en œuvre relativement rapidement.

D'autre part, Omer n'est pas sûr de pouvoir quitter le monde universitaire longtemps; il aime la recherche et se passionne aussi pour l'enseignement. Omer, qui a grandi en Bosnie-Herzégovine, a commencé à enseigner dès sa première année de lycée, dans un camp de mathématiques pour les plus jeunes. Depuis, il enseigne sous une forme ou une autre.

Au MIT, Omer a enseigné à la fois des cours de premier cycle et des cycles supérieurs, y compris en tant qu'instructeur-G, un rendez-vous réservé aux étudiants avancés qui ont démontré une expertise en enseignement. Il a remporté deux prix d'enseignement, le prix extraordinaire d'enseignement et de mentorat pour étudiants diplômés de la MIT School of Engineering en 2018 et le prix d'enseignement MIT EECS Carlton E. Tucker en 2017.

L'ampleur de l'amour d'Omer pour l'enseignement est claire lorsqu'il parle de travailler avec des étudiants :« Ce moment où vous expliquez quelque chose à un étudiant et vous voyez qu'il comprend vraiment le concept n'a pas de prix. arriver, ça en vaut la peine, " dit Omer.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.