Envoyer des signaux plus clairs | MIT News
Dans la ville russe isolée où Yury Polyanskiy a grandi, toutes les informations sur l’informatique venaient du monde extérieur. Les visiteurs de la lointaine Moscou rapportaient occasionnellement au lycée de Polyanskiy les derniers magazines d’informatique et des CD de logiciels que tout le monde pouvait partager.
Un jour, en lisant un emprunt PC World au milieu des années 1990, Polyanskiy a découvert un concept futuriste : le World Wide Web.
Croyant que sa ville ne verrait jamais de telles merveilles de l’Internet, lui et ses amis ont construit la leur. En connectant un câble Ethernet entre deux ordinateurs dans des tours séparées, ils pouvaient communiquer entre eux. Bientôt, une poignée d’autres enfants ont demandé à être connectés au réseau de fortune.
» C’était un problème d’ingénierie assez difficile « , se rappelle M. Polyanskiy, professeur agrégé de génie électrique et d’informatique au MIT, qui a récemment obtenu sa titularisation. « Je ne me souviens pas exactement comment on a fait, mais ça nous a pris une journée entière. Tu as compris à quel point Internet peut être contagieux. »
Grâce à la chute récente du rideau de fer, la famille de Polyanskiy s’est finalement connectée à Internet. Peu de temps après, il s’est intéressé à l’informatique puis à la théorie de l’information, l’étude mathématique du stockage et de la transmission des données. Aujourd’hui au MIT, son travail le plus passionnant consiste à prévenir les problèmes majeurs de transmission de données avec l’essor de l' » internet des choses » (IoT). Polyanskiy est membre du Laboratoire des systèmes d’information et de décision, de l’Institut des données, des systèmes et de la société et du Centre des statistiques et des sciences des données.
Aujourd’hui, les gens ont un téléphone intelligent et peut-être quelques appareils intelligents. Chaque fois que vous regardez une vidéo sur votre téléphone intelligent, par exemple, une tour de téléphonie cellulaire voisine vous attribue une partie exclusive du spectre sans fil pendant un certain temps. Il le fait pour tout le monde, en s’assurant que les données ne se heurtent jamais.
On s’attend cependant à ce que le nombre de dispositifs IoT explose. Les gens peuvent transporter des douzaines d’appareils intelligents ; tous les colis livrés peuvent être munis de capteurs de suivi ; et les villes intelligentes peuvent mettre en place des milliers de capteurs connectés dans leur infrastructure. Les systèmes actuels ne peuvent pas diviser le spectre efficacement pour empêcher les collisions de données. Cela ralentira les vitesses de transmission et fera en sorte que nos appareils consommeront beaucoup plus d’énergie pour envoyer et renvoyer des données.
» Il pourrait y avoir bientôt une explosion au centuple des appareils connectés à Internet, ce qui va encombrer le spectre, et il n’y aura aucun moyen d’assurer une transmission sans interférence. Des approches entièrement nouvelles en matière d’accès seront nécessaires « , déclare M. Polyanskiy. « C’est la chose la plus excitante sur laquelle je travaille, et c’est surprenant que personne n’en parle beaucoup. »
De Russie, avec l’amour de l’informatique
Polyanskiy a grandi dans un endroit qui se traduit en anglais par » Rainbow City « , ainsi nommé parce qu’il a été fondé comme site de développement de lasers militaires. Entourée de bois, la ville comptait une population d’environ 15 000 habitants, dont beaucoup d’ingénieurs.
C’est en partie grâce à cet environnement que Polyanskiy s’est lancé dans l’informatique. À l’âge de 12 ans, il a commencé à coder – » et pour le profit « , dit-il. Son père travaillait pour une firme d’ingénierie, dans une équipe qui programmait des contrôleurs pour les pompes à huile. Lorsque le programmeur en chef a pris un autre poste, ils ont manqué de personnel. « Mon père discutait de qui peut aider. J’étais assis à côté de lui et j’ai dit : » Je peux vous aider « , dit Polyanskiy. « Il a d’abord dit non, mais j’ai essayé et ça a marché. »
Peu de temps après, son père a ouvert sa propre entreprise de conception de contrôleurs de pompes à huile et a fait appel à Polyanskiy alors qu’il était encore au lycée. L’entreprise a gagné des clients dans le monde entier. Il dit que certains des contrôleurs qu’il a aidé à programmer sont encore utilisés aujourd’hui.
M. Polyanskiy a obtenu sa licence en physique à l’Institut de physique et de technologie de Moscou, une université de premier plan dans le monde pour la recherche en physique. Mais ensuite, intéressé à poursuivre des études supérieures en génie électrique, il a postulé à des programmes aux États-Unis et a été accepté à l’Université de Princeton.
En 2005, il s’est installé aux États-Unis pour assister à Princeton, ce qui a entraîné des chocs culturels » dont je ne me suis toujours pas remis « , plaisante Polyanskiy. Pour commencer, dit-il, le système éducatif américain encourage l’interaction avec les professeurs. De plus, les téléviseurs, les consoles de jeu et les meubles dans les immeubles résidentiels et autour du campus n’ont pas été placés sous clé.
« En Russie, tout est enchaîné », dit Polyanskiy. « Je n’arrive toujours pas à croire que les universités américaines gardent ces choses ouvertes. »
A Princeton, Polyanskiy ne savait pas trop dans quel champ entrer. Mais quand est venu le moment de choisir, il a demandé à un étudiant plutôt discourtois d’étudier sous les ordres d’un géant de la théorie de l’information, Sergio Verdú. L’étudiant a dit à Polyanskiy qu’il n’était pas assez intelligent pour Verdú – alors Polyanskiy est devenu provocateur. « A ce moment-là, j’étais certain que Sergio serait mon choix numéro un », dit Polyanskiy en riant. « Quand les gens disent que je ne peux pas faire quelque chose, c’est généralement la meilleure façon de me motiver. »
À Princeton, sous la direction de Verdú, Polyanskiy s’est concentré sur une composante de la théorie de l’information qui traite de la quantité de redondance à envoyer avec les données. Chaque fois que des données sont transmises, elles sont perturbées par un certain bruit. L’ajout de données en double signifie que moins de données se perdent dans ce bruit. Les chercheurs étudient donc les quantités optimales de redondance pour réduire la perte de signal mais garder les transmissions rapides.
Dans ses travaux de fin d’études, M. Polyanskiy a mis en évidence les points forts de la redondance lors de la transmission de centaines ou de milliers de bits de données par paquets, ce qui est principalement la façon dont les données sont transmises en ligne aujourd’hui.
Accrocher
Après avoir obtenu son doctorat en génie électrique à Princeton, Polyanskiy est finalement arrivé au MIT, son » école de rêve « , en 2011, mais en tant que professeur. Le MIT a contribué à la mise en place de certaines recherches sur la théorie de l’information et a introduit les premiers cours collégiaux dans ce domaine.
Certains appellent la théorie de l’information » une île verte « , dit-il, car il est difficile d’y entrer, mais une fois que vous y êtes, vous êtes très heureux. Et les théoriciens de l’information peuvent être considérés comme snobs. » Quand il est arrivé au MIT, dit Polyanskiy, il était étroitement concentré sur son travail. Mais il a vécu un autre choc culturel – cette fois dans une culture de recherche collaborative et abondante.
Les chercheurs du MIT font constamment des présentations lors de conférences, tiennent des séminaires, collaborent et » travaillent sur une vingtaine de projets en parallèle « , dit M. Polyanskiy. « J’hésitais à faire des recherches de qualité comme ça, mais je suis devenu accro. Je suis devenu plus large d’esprit, grâce à la culture du MIT qui consiste à boire à la lance à incendie. Il y a tellement de choses qui se passent qu’on finit par devenir accro à des domaines d’apprentissage qui sont loin de nos propres intérêts. »
En collaboration avec d’autres chercheurs du MIT, le groupe de M. Polyanskiy s’efforce maintenant de trouver des moyens de diviser le spectre dans l’ère de l’IdO qui s’annonce. Jusqu’à présent, son groupe a prouvé mathématiquement que les systèmes utilisés aujourd’hui n’ont pas les capacités et l’énergie nécessaires pour le faire. Ils ont également montré quels types de systèmes de transmission alternatifs fonctionneront et ne fonctionneront pas.
Inspiré par ses propres expériences, M. Polyanskiy aime donner à ses étudiants des » petits crochets « , des bribes d’information sur l’histoire de la pensée scientifique entourant leur travail et sur les applications futures possibles. Un exemple est l’explication des philosophies qui sous-tendent le caractère aléatoire aux étudiants en mathématiques qui peuvent être des penseurs strictement déterministes. » Je veux leur donner un petit goût de quelque chose de plus avancé et en dehors de la portée de ce qu’ils étudient « , dit-il.
Après avoir passé 14 ans aux États-Unis, la culture a façonné le natif russe d’une certaine manière. Par exemple, il a accepté un style d’enseignement occidental plus décontracté et plus interactif, dit-il. Mais elle s’étend aussi au-delà de la salle de classe. L’année dernière encore, lors d’une visite à Moscou, Polyanskiy s’est retrouvé à tenir une rambarde de métro des deux mains. Pourquoi est-ce étrange ? Parce qu’il a été élevé pour garder une main sur la rambarde du métro, et une main sur son portefeuille pour empêcher le vol. « Avec horreur, j’ai réalisé ce que je faisais », dit Polyanskiy en riant. « J’ai dit : ‘Yury, tu deviens un vrai Occidental. »