דוקטורט בהנדסת חשמל ומחשבים

סקירה כללית

אלו זמנים מרגשים בהנדסת חשמל ומחשבים. האנושות נמצאת בעיצומה של מהפכה שהחלה עם רתימת האנרגיה החשמלית והתפתחה לגישה ולשימוש בכל היום של מידע. הנדסת חשמל ומחשבים תופסת את התפקיד המוביל בהנעת מהפכה זו.

הנדסת חשמל ומחשבים מספקת את המכשירים והשיטות לאיסוף, עיבוד, תקשורת ואחסון מידע. תחומי ההנדסה הללו תורמים גם טכנולוגיה בסיסית לפתרון הבעיות הדוחקות ביותר של החברה שלנו בהתפתחות חשמול תשתית כדי להתמודד עם אתגרים סביבתיים. חוקרים בתחום הנדסת חשמל ומחשבים סיפקו התקדמות כמו גישה אלחוטית לאינטרנט, תקשורת מהירה במיוחד ברחבי העולם, מערכות בקרה המספקות אדם לירח, מכשירי מחשוב ניידים, רכבים עם נהיגה עצמית, רובוטיקה, רשת חכמה המופעלת. מאנרגיה מתחדשת, וכל כך הרבה יותר.

משימת הדוקטורט בהנדסת חשמל ומחשבים היא ליצור את הדור הבא של המנהיגים בעידן המידע של ימינו. תהפוך לחוקר עצמאי מצליח המשגשג ונהנה מקריירה מצליחה באקדמיה, בתעשייה או בממשל. בוגרי התוכנית חברים בקבוצת המומחים הגלובלית הנבחרת המרחיקה את גבולות הידע בהנדסת חשמל ומחשבים במטרה להביא את הגל הבא של התקדמות הטרנספורמציה לחברה.

אנו מקימים חוקרים. מחקר הוא מלאכה הדורשת מיומנות אינטלקטואלית ויצירתיות משכילה. כפי שקורה בכל המלאכות, בהן סטודנט לומד בעבודה זו לצד זו עם מומחה במלאכה, להפוך לסטודנטים חוקרים עצמאיים לתואר דוקטור. בהנדסת חשמל ומחשבים מבצעים מחקר בהדרכת החוקרים ברמה העולמית המרכיבים את הסגל שלנו. מחקר זה קשור לעיתים קרובות לכמה מהמרכזים והמעבדות הרבים ברחבי RIT, כולל המרכז לבינה מלאכותית המודעת לבני האדם והמכון הגלובלי לאבטחת סייבר.

אנדרה ז'יד, חתן פרס נובל לספרות לשנת 1947, אמר פעם כי "האדם אינו יכול לגלות אוקיינוסים חדשים אלא אם כן יש לו את האומץ לאבד את מראה החוף." זוהי מחשבה פואטית אך עם זאת אמיתית על תהליך הגילוי. עם זאת, עם החשיבה הפרגמטית של המהנדס שלנו, נוסיף שכדי להצליח בתהליך הגילוי, אנו זקוקים לא רק לאומץ, אלא גם לידע (אחרי הכל, מלח צריך לדעת ניווט כדי להסתכן מעבר למראה החוף!) תכנית הלימודים לדוקטורט. בהנדסת חשמל ומחשבים מספקת את הידע והמיומנויות לפיתוח חוקרים עצמאיים מצליחים על ידי מתן קורסים דיסציפלינריים ובינתחומיים, חונכות מחקר וסמינרים.

קורסי ליבה: קורסי ליבה מסתיימים בדרך כלל במהלך שני הסמסטרים הראשונים של התכנית, מאחר שהם משמשים הכנה בסיסית לקורסי בחירה, פיתוח מיומנויות הליבה למחקר, הצגת נוף המחקר בהנדסת חשמל ומחשבים, ומסייעים בהכנה לקראת ההסמכה מבחן.

קורסי בחירה לריכוז משמעת: קורסי הבחירה בריכוז משמעת מספקים השכלה קפדנית בתחום המחקר של הסטודנט בהנדסת חשמל ומחשבים. הסטודנטים יכולים לבחור בקורסי בחירה בהתייעצות עם יועץ הגמר והמחקר, ומתוך קורסים המוצעים על ידי המחלקה להנדסת חשמל ומיקרואלקטרוניקה או המחלקה להנדסת מחשבים.

קורסי בחירה באזור המיקוד: קורסי בחירה באזור המיקוד מספקים את גמישות תכנית הלימודים לסטודנטים לעסוק בלמידה חוצת תחומית. הסטודנטים, בהתייעצות עם יועץ הגמר ומחקר, מתקדמים בקורסים המוצעים על ידי כל אחת מהמחלקות במכללה להנדסה קייט גליסון. בנוסף, ובכפוף לאישור מנהל התכנית, הסטודנטים יכולים לבחור בקורסים לתארים מתקדמים המוצעים בכל אחת ממכללות RIT.

מבחן מזכה: סטודנטים מסיימים מבחן מזכה בתום שנת הלימודים הראשונה. הבחינה מעריכה את כישרונו, הפוטנציאל והיכולת של הסטודנט בביצוע מחקר ברמת Ph.D.

הצעת עבודת גמר ובחינת מועמדות: על הסטודנטים להציג הצעת עבודת גמר לוועדת עבודת הגמר שלהם לא מוקדם משישה חודשים לאחר הבחינה המזכה ולפחות שנים עשר חודשים לפני בחינת ההגנה על עבודת הגמר. ההצעה מספקת הזדמנות לסטודנט להרחיב את תוכניות המחקר שלו ולקבל משוב על הכיוון והגישה למחקרו מוועדת עבודת הגמר שלו.

פגישות סקירת מחקר: פגישות סקירת מחקר מספקות משוב מקיף לסטודנט לגבי התקדמות מחקר התזה שלו והתוצאות הצפויות לפני ההגנה על עבודת הדוקטורט המלאה שלו. יש לקיים פגישות סקירת מחקר לפחות כל שישה חודשים לאחר סיום הצעת העבודה ובחינת המועמדות עד להגנת העבודה.

הצגה והגנה על עבודת הדוקטורט: כל דוקטורנט מכין עבודת דוקטורט מקורית, קפדנית מבחינה טכנית וכתובה היטב, המתארת את מכלול העבודות המחקריות של המועמדים ותרומות חדשות שנבעו מלימודי הדוקטורט שלהם בדיסציפלינה של הנדסת חשמל ומחשבים. כל דוקטורנט מציג ומגן על עבודת הדוקטורט שלו והמחקר הנלווה לה בפני ועדת עבודתו.

מחקר

התקדמות מחקר משפיע ברמה עולמית היא האתוס של הדוקטורט. בהנדסת חשמל ומחשבים. הסגל והסטודנטים שלנו עובדים מדי יום כדי להביא את הגל הבא של התקדמות טרנספורמציה עבור חברת עידן המידע שלנו על ידי מחקר בכל אחד מארבעת התחומים הבאים:

• ארכיטקטורות והתקנים למחשוב
• תקשורת, רשת ואבטחה
• למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית
• מערכות סייבר-פיזיות ומשובצות

ארכיטקטורות והתקנים למחשוב

עידן המידע שלנו בנוי על הבסיס של המכשירים המעבדים ומאחסנים מידע. הסגל והסטודנטים שלנו עורכים מחקר על ארכיטקטורת מחשבים והתקני מחשוב שיביאו את ההתקדמות הטכנולוגית הבאה לעידן המידע שלנו. פרויקטי מחקר בתחום זה כוללים ארכיטקטורת מכשירים חסכוני באנרגיה, התקנים אופטו-אלקטרוניים, חומרה הניתנת להגדרה מחדש, רשתות-על-שבבים, מחשוב הטרוגני, התקני מחשוב עתידיים לטכנולוגיות מאוחרות ופוסט-סיליקון, והתקני מחשוב המבוססים על פרדיגמות המחשוב המהפכניות המתפתחות של הקוונטים. מחשוב ומחשוב נוירומורפי. בנוסף, המחקר בתחום זה כולל פרדיגמות מתפתחות המשלבות יחד ארכיטקטורות מחשוב ורשתות, כפי שקורה ב-Edge Computing.

תקשורת, רשת ואבטחה

לא במקרה המטבע של העולם הדיגיטלי שלנו, ה"ביט", מקורו ב"תורת התקשורת", עבודתו של קלוד שאנון שהולידה את תחום תורת המידע. עידן המידע שלנו תלוי ביכולת לתקשר מידע בצורה מאובטחת. ב-RIT, הסגל והסטודנטים שלנו מסורים לחקר היבטים מרובים של טכנולוגיית תקשורת ורשת. פרויקטי מחקר בתחום זה כוללים מחקר של נושאים מגוונים כמו תקשורת 5G ו-B5G (מעבר ל-5G), אלקטרומגנטיקה של רשתות אלחוטיות-על-שבבים, מודלים תיאורטיים ומדידה של אנטנות מיקרו-סטריפ ומעגלי מיקרוגל משולבים, רכיבים לבישים ואזור גוף אלחוטי. רשתות (WBAN), מכשירי רדיו ורשתות קוגניטיביות, שיתוף ספקטרום דינמי, תקשורת אלחוטית MIMO ורשתות סיבים אופטיים מתקדמות.

חילופי המידע מובילים לצורך לאבטח את קישורי התקשורת, הרשתות ומערכות המחשוב שהם מקשרים ביניהם. ככזה, הסגל והסטודנטים שלנו עורכים מחקר גם בנושא Wireless Physical Layer Security (WPLS), ערפול אפנון, הנדסה קריפטוגרפית, אבטחת רכבים מחוברים (V2V), אבטחת IoT ומודעות חיזוי למצב סייבר.

למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית

בעשור האחרון, ההתקדמות בארכיטקטורת המחשבים וכוח המחשוב הובילה לצעדי ענק בפיתוח של מחשבים המסוגלים ללמוד בעצמם כיצד לפתור בעיה ושל יישומים שעושים שימוש ביכולת זו. טכנולוגיות אלו, הידועות ביחד בשם למידת מכונה או בינה מלאכותית, יוצרות טכנולוגיות מהפכניות חדשות וגישות חדשות לפתרון בעיות עכשוויות קשות. הסגל והסטודנטים שלנו מעורבים באופן פעיל בתהליך זה של יצירה מהפכנית עם פרויקטים בתחומים הכוללים:

• מכשירים ומעגלים נוירומורפיים, וארכיטקטורות ואלגוריתמים בהשראת המוח ל-AI חסכוני באנרגיה
• שיטות טנסור ללמידה עמוקה וניתוח טנסור של נתונים גדולים ורב-מודאליים
• יישומים של למידת מכונה לתקשורת אלחוטית, ניהול רשת וגישה דינמית לספקטרום, שיתוף וחישה
• למידה אמינה בסביבות יריבות וחומרת AI מהימנה
• זיהוי זיוף עמוק
• רכבים בנהיגה עצמית
• מחסנים חכמים
• ראייה ממוחשבת, זיהוי עצמים ומעקב
• אינטראקציה ושיתוף פעולה בין בני אדם-רובוטים
• אלגוריתמי למידה עמוקה עבור בינת מכונה ויישומי AI
• מודלים של למידה בהשראה ביולוגית למערכות מרובות סוכנים ומערכות מורכבות
• סיווג ולוקליזציה של אובייקטים באמצעות רשתות עצביות קוונטיות

מערכות סייבר-פיזיות ומשובצות

אחד מהיישומים המהפכניים ביותר של טכנולוגיית הנדסת חשמל ומחשבים הוא כאשר הוא מחובר למערכת פיזית, ויוצר לולאה קרובה עם חיישנים, רכיבי מחשוב ומפעילים חשמליים לשליטה על פעולת המערכת הפיזית. דוגמאות למערכות סייבר-פיזיות אלו נמצאות בכל מקום, כחלק מהאינטרנט של הדברים, כאשר רכיבי המחשוב מוטבעים בחפצים יומיומיים, ממכונות קפה ועד מכוניות. חלק מהמחקרים הנערכים בתחום זה הם בקנה מידה קטן מאוד, שבו מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות (MEMS) נחקרות עבור חישה משולבת, בקרה, קצירת אנרגיה ורשתות מרובות חיישנים. בקנה מידה של מערכות פיזיות גדולות, הן עשויות להקיף תשתיות שלמות. בתחום זה, הסגל והסטודנטים שלנו חוקרים טכנולוגיה למחסנים חכמים ולתעשייה 4.0.

מרכיב חשוב בתחום המחקר הזה הוא זה של מערכות אנרגיה. מחקר מתמשך בתחום זה כולל אופטימיזציה של מערכות החשמל, שילוב רשתות של אנרגיה מתחדשת (רוח ושמש), אופטימיזציה של תפעול של רשתות מיקרו ומערכות אנרגיה מבוזרות, ותזמון מערכות ייצור. פרויקטי מחקר אחרים חוקרים את התלות ההדדית בין הרשת החכמה לבין תשתיות אחרות (לדוגמה, תשתיות טלקומוניקציה או מחשוב).