Talento

Saurabh Amin: Esforçando-se para tornar nossa infraestrutura mais segura
O engenheiro de sistemas se concentra em tornar a infraestrutura de transporte, eletricidade e água mais resistente a interrupções.
Por David L. Chandler - 08/12/2020


O engenheiro de sistemas e professor do MIT Saurabh Amin concentra-se em tornar a infraestrutura de transporte, eletricidade e água mais resistente a interrupções. Créditos: Imagem: Gretchen Ertl

No início de seus estudos, começando na Índia e depois nos Estados Unidos, Saurabh Amin ficou fascinado por trazer princípios da teoria matemática dos sistemas para os sistemas do mundo real dos quais todos nós dependemos - em particular, transporte, eletricidade e infraestrutura de água - e como torná-los mais resilientes.

À medida que os tipos de interrupções enfrentados por esses sistemas, de desastres naturais a ataques à segurança, tornam-se mais frequentes e diversificados, uma abordagem proativa para monitorar e controlar esses sistemas torna-se ainda mais importante.  

Amin começou a trabalhar em sistemas de infraestrutura como estudante de graduação no Instituto Indiano de Tecnologia em Roorkee, o instituto de tecnologia mais antigo da Índia. Citando outros ex-alunos que vieram antes dele e contribuíram para importantes projetos de engenharia civil em todo o mundo, ele diz: “Tive a sorte de estudar lá. Acho que nosso currículo realmente tinha um equilíbrio muito bom ”entre as aplicações de engenharia do mundo real e a compreensão teórica dos conceitos centrais.

Inspirado por esse equilíbrio entre teoria e aplicações, Amin decidiu estudar sistemas de transporte na Universidade do Texas em Austin para seu mestrado. Ele então obteve seu PhD em engenharia de sistemas na Universidade da Califórnia em Berkeley, onde se aprofundou na teoria do controle, aprendizado de máquina e robótica - áreas que se juntaram em suas pesquisas mais recentes. Ele agora aplica essas ferramentas a suas análises de diferentes mecanismos e caminhos de falha, incluindo como proteger sistemas de infraestrutura contra problemas causados ​​pelo envelhecimento, desastres naturais ou ação mal-intencionada deliberada.

“Existem muitos pontos em comum entre essas redes - elas são construídas e operadas por atores humanos, mas sua funcionalidade é governada por leis físicas. Então, é isso que me impulsiona ”, diz Amin.

Ele procura “desenvolver uma base teórica rigorosa da resiliência das infraestruturas, abordá-la de diferentes ângulos e compreender que tipo de falhas de rede são difíceis ou fáceis de analisar ou de se defender”.

Amin recebeu uma oferta para um cargo de professor assistente no MIT enquanto ele ainda estava terminando seu trabalho de doutorado em Berkeley. Ele conheceu sua esposa, Richa Sharma, sob o Great Dome do MIT, durante uma visita de pesquisa anterior no Instituto, onde ela estava concluindo o doutorado em engenharia química. Mas quando ele estava prestes a se mudar para Cambridge, ela recebeu uma posição de pós-doutorado no Laboratório Lawrence Berkeley.

“Então, trocamos os CEPs por alguns anos, antes que ela voltasse para cá”, diz ele. Sharma agora trabalha na Schlumberger Doll Research no desenvolvimento de novas tecnologias de sensores com foco específico no dióxido de carbono. Ambos compartilham um forte interesse em usar a tecnologia para desenvolver soluções mais sustentáveis. Eles agora têm dois filhos, uma menina e um menino, de 6 e 3 anos.

Amin ingressou no corpo docente do MIT em 2012. “Vindo de Berkeley para o MIT, eles são culturas um tanto diferentes, mas ambientes acadêmicos muito semelhantes para a pesquisa interdisciplinar”, diz ele. Em 2019, Amin conquistou o cargo no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, onde ministra aulas como 1.208 (Redes Resilientes) e 1.020 (Sustentabilidade em Engenharia: Análise e Projeto). Recentemente, ele lançou um novo assunto de descoberta para o primeiro ano, 1.008 (Soluções de Engenharia para Desafios Societais).

Sua pesquisa no MIT continuou a aplicar os princípios da teoria dos sistemas, incluindo a teoria dos jogos e otimização, para determinar as melhores maneiras de manter a resiliência dos sistemas. “O ângulo que busquei é o da teoria aplicada, aplicada no sentido de que traço minhas hipóteses e modelos, que estão nas áreas de transporte, eletricidade e água”, diz Amin. “Então, considero vários tipos de situações de falha, de ataques a falhas resultantes de eventos naturais ou desastres.”

Em 2020, Amin começou a buscar dois novos projetos colaborativos: um em mobilidade urbana resiliente a pandemias e outro em operações de rede inteligente resilientes a furacões .

Para avaliar esses cenários de interrupção correlacionados, ele encontra maneiras de abstrair esses problemas em representações matemáticas, usando métodos desenvolvidos em sistemas e teoria de controle, otimização e teoria dos jogos. Isso permite que ele use as ferramentas desenvolvidas por essas disciplinas para desenvolver novas maneiras de entender os mecanismos de falha em potencial nos sistemas de infraestrutura e propor soluções para planejar e responder a eles.

Parte da análise envolve estudar as melhores maneiras de alocar recursos limitados ao restaurar sistemas vitais de água, energia e transporte, por exemplo, depois que um furacão ou terremoto causou várias falhas simultâneas em uma ampla área. As principais questões incluem: Onde estão os pontos-chave onde os sistemas de sensores devem ser instalados e quais desligamentos e interruptores podem fornecer melhor resiliência do sistema em diferentes cenários? Que tipo de recursos de resposta são necessários para restaurar a funcionalidade do sistema o mais rápido possível?

Usando a teoria dos jogos neste trabalho, ele diz, “para mim é uma boa interação entre a maneira como os humanos, como operadores de infraestruturas e usuários de infraestruturas, ou mesmo como atacantes dessas infraestruturas, se comportariam e interagiriam com esta rede . E como, por outro lado, os sistemas de detecção e controle, que é uma parte mais automatizada, não a parte humana, podem ser implementados para torná-la mais robusta ”.

Essa abordagem de casar a teoria do controle com os princípios da otimização e da teoria dos jogos com os sistemas tradicionais de engenharia civil foi o que trouxe Amin à sua posição atual. “Acho que o motivo pelo qual consegui o emprego no MIT foi por causa dessa nova abordagem de resiliência da infraestrutura habilitada para a Internet que eu queria desenvolver”, diz ele.

Ao integrar essas disciplinas, “preciso ser rigoroso em termos das provas matemáticas que essas disciplinas fornecem e em termos das garantias de desempenho que devemos fornecer mesmo em face de interrupções. É importante ressaltar que essas garantias também precisam ser traduzidas em algo implementável, que seja de valor direto para os operadores ou gestores de infraestruturas e para o grande número de usuários que dependem dos serviços oferecidos por eles. ”

“Ser capaz de dar pequenos passos para enfrentar esse desafio, por meio do ensino e da pesquisa, é o que mais me entusiasma no meu trabalho”, afirma.

 

.
.

Leia mais a seguir