No ini­cio de seus estudos, comea§ando na andia e depois nos Estados Unidos, Saurabh Amin ficou fascinado por trazer princa­pios da teoria matemática dos sistemas para os sistemas do mundo real dos quais todos nosdependemos - em particular, transporte, eletricidade e infraestrutura de água- e como torna¡-los mais resilientes.

Amedida que os tipos de interrupções enfrentados por esses sistemas, de desastres naturais a ataques a  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 andia. Citando outros ex-alunos que vieram antes dele e contribua­ram para importantes projetos de engenharia civil em todo o mundo, ele diz: “Tive a sorte de estudar la¡. Acho que nosso curra­culo realmente tinha um equila­brio muito bom ”entre as aplicações de engenharia do mundo real e a compreensão tea³rica dos conceitos centrais.

Inspirado por esse equila­brio 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 ma¡quina e roba³tica - 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 construa­das e operadas por atores humanos, mas sua funcionalidade égovernada por leis físicas. Então, éisso que me impulsiona ”, diz Amin.

Ele procura “desenvolver uma base tea³rica rigorosa da resiliencia das infraestruturas, aborda¡-la de diferentes a¢ngulos e compreender que tipo de falhas de rede são difa­ceis ou fa¡ceis 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 pa³s-doutorado no Laborata³rio Lawrence Berkeley.

“Então, trocamos os CEPs por alguns anos, antes que ela voltasse para ca¡â€, diz ele. Sharma agora trabalha na Schlumberger Doll Research no desenvolvimento de novas tecnologias de sensores com foco especa­fico no dia³xido de carbono. Ambos compartilham um forte interesse em usar a tecnologia para desenvolver soluções mais sustenta¡veis. Eles agora tem 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 acadaªmicos 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: Ana¡lise 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 princa­pios da teoria dos sistemas, incluindo a teoria dos jogos e otimização, para determinar as melhores maneiras de manter a resiliencia dos sistemas. “O a¢ngulo que busquei éo da teoria aplicada, aplicada no sentido de que traa§o minhas hipa³teses e modelos, que estãonas áreas de transporte, eletricidade e a¡gua”, 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 furacaµes .

Para avaliar esses cenários de interrupção correlacionados, ele encontra maneiras de abstrair esses problemas em representações matemáticas, usando manãtodos 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 a¡gua, energia e transporte, por exemplo, depois que um furaca£o ou terremoto causou várias falhas simulta¢neas em uma ampla área. As principais questões incluem: Onde estãoos pontos-chave onde os sistemas de sensores devem ser instalados e quais desligamentos e interruptores podem fornecer melhor resiliencia do sistema em diferentes cenários? Que tipo de recursos de resposta são necessa¡rios para restaurar a funcionalidade do sistema o mais rápido possí­vel?

Usando a teoria dos jogos neste trabalho, ele diz, “para mim éuma 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 éuma parte mais automatizada, não a parte humana, podem ser implementados para torna¡-la mais robusta ”.

Essa abordagem de casar a teoria do controle com os princa­pios da otimização e da teoria dos jogos com os sistemas tradicionais de engenharia civil foi o que trouxe Amin a  sua posição atual. “Acho que o motivo pelo qual consegui o emprego no MIT foi por causa dessa nova abordagem de resiliencia 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. a‰ importante ressaltar que essas garantias também precisam ser traduzidas em algo implementa¡vel, que seja de valor direto para os operadores ou gestores de infraestruturas e para o grande número de usuários que dependem dos servia§os oferecidos por eles. ”

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