Lidiando con la contaminación del aire con drones autónomos | Noticias del MIT

El dron respira silenciosamente a una altitud de 100 metros en una densa zona residencial urbana. Su misión es única: medir sistemáticamente la calidad del aire en un área metropolitana, proporcionar actualizaciones periódicas a un módulo central de comunicaciones y, después de su patrulla, el muelle espera nuevas instrucciones. El módulo central integra cada nuevo punto de datos proporcionado por una pequeña flota de drones, procesándolos contra los sistemas de transporte y aire y la información histórica de puntos críticos de contaminación. Luego, las nuevas rutas modelo se asignan a la Marina y se vuelven a lanzar.

Este sistema de monitoreo de la contaminación del aire autónomo simulado es un proyecto final reciente Nuevo cambio en la educación en ingeniería Proyecto (NEET) Los alumnos Chloe Nelson-Arzuwaka ’21, Gina Choi ’21, Daniel Gonzalez-Diaz ’21, Lilani Trotman ’21, Rima Rebe ’21 y Berg Chad ’21 han estudiado robótica autónoma juntos desde que NEED entró en su segundo año. En el MIT.

Tradman, que se especializa en ingeniería eléctrica e informática, dijo: “Todos nos unimos en esto porque sentimos que el impacto social sería más poderoso que cualquier otro proyecto que veamos.

El panel señala que su estructura representa un enfoque fundamentalmente diferente para el monitoreo de la calidad del aire en comparación con los sistemas estándar comúnmente utilizados en áreas urbanas, que no detectan la diversidad espacial en los niveles de contaminación en un área. Debido a su distribución limitada y falta de movilidad, estos sistemas son en realidad un indicador confiable de la calidad del aire directamente alrededor de cada punto de observación, pero se dice que sus datos son representativos de la calidad del aire en toda la ciudad, según los recién graduados.

“Entonces, incluso si dicen que la calidad del aire es algo buena, no será así para el parque al lado de su casa”, dice González-Díaz.

El sistema de drones de Neat Cohart está diseñado para proporcionar datos de viento en tiempo real con una resolución de 15 metros, que generalmente es accesible a través de una interfaz fácil de usar.

El proyecto NEED se lanzó en 2017 como un intento de revisar la forma en que se enseña la ingeniería en el MIT. Enfatiza las becas intermedias, la comunidad transversal y el aprendizaje basado en proyectos para preparar a los estudiantes a participar en los principales desafíos de ingeniería del siglo XXI. El programa está creciendo activamente y es la cuarta comunidad de educación de pregrado más grande, con la participación de más de 186 estudiantes. Se mencionan veintitrés carreras de 13 departamentos. El sesenta y cuatro por ciento de los estudiantes son mujeres y el 28 por ciento son miembros de grupos menores. Más del 39% de los estudiantes de primer año que solicitaron el programa este año se enteraron de los estudiantes actuales de NEED.

Nelson-Arsuwaka, Choi, Gonzalez-Diaz, Trotman, Rebe y Chad se graduaron del MIT con la certificación NEET. Máquinas autónomas El “hilo” o parte de la concentración. Hay cinco textos entre los que los estudiantes pueden elegir en el programa NEED, cada uno de los cuales destaca problemas de ingeniería contemporáneos o futuros. Por ejemplo, el Productos avanzados Explora el futuro de las tecnologías y la producción de productos de hilo, al mismo tiempo Ciudades digitales Thread integra la informática con la planificación urbana y prepara a los estudiantes para crear mejores ciudades. NEED se centra en una biotecnología Máquinas vivientes Hilo y Motores de energías renovables Hilo, que enfatiza el diseño de sistemas de energía verde. Autonomous Machines enseña a los estudiantes de thread a diseñar, configurar y programar robots autónomos. “Una característica común en los cinco libros es que los estudiantes de NEED quieren tener un impacto cuando son estudiantes”, dice el director gerente de NEED, Bobby Mitra, “al crear programas que aborden problemas sociales importantes”.

El sistema curricular NEED es progresivo y desarrolla lecciones de años anteriores para preparar a los estudiantes para el uso en el mundo real.

“[Sophomore year] Les damos un proyecto personal … Luego, en el tercer año, tienen su primer proyecto en grupo pequeño. Luego, en el último año, tienen un plan de clase. Así que gradualmente se está volviendo más complicado ”, dice el instructor principal de NEED, Greg Long. “Este proyecto senior va a ser como lo que harían si fueran a hacer una empresa nueva”.

Durante el año de Cohart Jr., cuando se propusieron construir vehículos autónomos que pudieran conducir otros vehículos y evitar obstáculos, la epidemia obligó al cierre de las instalaciones del MIT y la Cooperativa NEET esparcidas por todo el mundo.

“[The curriculum] Pensamos que las clases terminarían para cuando tuviéramos que abandonar, lo cual era un gran compromiso de tiempo “, dice Chad.” Pero siguieron adelante. Prepararon simulaciones para nosotros y todo, pero el compromiso de tiempo seguía ahí, y estábamos en cinco zonas horarias diferentes “.

El programa NEED exige aproximadamente 20 horas de carga de estudiantes por semana, y los estudiantes deben enviar esta solicitud a Choi, Trotman en Cambridge, Nelson-Arsuwaka en California, Chad en Turquía, Rebe en González, Puertorriqueño y Diáspora en Taiwán.

“En realidad [for] Para algunos de nosotros, el sol estaba saliendo [for] Otros dijeron que el sol se estaba poniendo [while working together]”, Dice Choi. “Definitivamente estamos empatados, hemos aprendido mucho y creo que no sería posible si ninguno de nosotros se preocupara más por la robótica”.

Una característica única del libro NEED Autonomous Machines es que los estudiantes toman una clase de último semestre de otoño durante la cual discuten y deciden sobre el programa de primavera de último año en el que quieren trabajar. Esta es la epidemia que ayudó a informar la elección específica del comité de lidiar con la contaminación del aire como su proyecto final de último año, porque “expuso aún más las desigualdades raciales y económicas causadas por la contaminación del aire en los Estados Unidos”, dice Rebe.

El programa de drones de Cohart está diseñado para monitorear un tipo de contaminante llamado PM2.5, que es básicamente una partícula contaminante que es lo suficientemente grande como para ingresar al torrente sanguíneo cuando se inhala, lo que conduce a enfermedades pulmonares y cardíacas con el tiempo, dicen los estudiantes.

“Las comunidades de bajos ingresos, al final del día, se ven afectadas proporcionalmente por la contaminación del aire, y … la contaminación del aire contribuye mucho a estas enfermedades respiratorias mortales … en estas comunidades en particular”, dice el Rep. “Las personas que ya tienen estas afecciones … tienen un riesgo mucho mayor de enfermarse a causa del Gobierno 19”.

Además de diseñar un sistema de drones capaz de capturar de manera efectiva la variación a nivel de vecindario en los niveles de exposición a la contaminación, NEED Co.creó una interfaz web que apila esta información con datos socioeconómicos del área, como ingresos, raza, estructura de vivienda, estado de discapacidad y vivienda. Tipos y modos de transporte. Esto facilitará la divulgación y demostración de patrones y desigualdades en las manifestaciones de la contaminación del aire, algo que, según los estudiantes, ayudará a apoyar el cambio en las comunidades afectadas.

La complejidad del programa de drones es que, a pesar del aprendizaje a distancia, todo el socio tiene que salir de su zona de confort y aprender nuevas habilidades rápidamente.

“Soy un estudiante de diseño de máquinas, por lo que hago mucho modelado 3D”, dice Nelson-Arzuvaka. Sin embargo, para el proyecto de drones, fue responsable de aprender a operar la red de comunicación celular para que los drones pudieran hablar con el módulo de comunicaciones central. “[It was] Muy diferente a todo lo que aprendí en mis otras clases de diseño. “

Los recién graduados dicen que NEET los ha preparado para enfrentar estos desafíos, pero la parte más valiosa del programa para ellos es que la comunidad que han construido y las experiencias que han compartido funcionan en conjunto.

“Cuando tomamos la clase de robot de segundo año, todos estábamos como, ‘¿Qué es un robot? ¿Cómo hacemos las cosas?'”, Bromea Trotman.[And now we’re] Realizando el trabajo de desarrollo de la más alta calidad en este proyecto. Creo que fue muy emocionante ver a dónde van todos en el futuro y cómo progresan todos. Este es un viaje muy emocionante. “

El programa NEED es parte del proceso de mejora continua de su plan de estudios, entorno de aprendizaje y comunidad, así como la participación de los estudiantes. Los lugares todavía están disponibles en la clase NECESIDAD cooperativa 2024. Para obtener más información sobre la solicitud Visite el sitio web de NEET.