سلسلة ندوات مركز بحوث الروبوتات المستقلة (ARRC) - د. داريو بومبيلي

العنوان:

الإرسال الصوتي للفيديوهات بفعالية تحت الماء لتعزيز التفاعل الديناميكي بين الإنسان والروبوت

الملخص:

في العقد الماضي، مكّنت تقنيات التواصل تحت الماء الكثير من التطبيقات المختلفة، إلا أن هناك بعض تطبيقات وأنظمة المراقبة الحديثة، المبنية على التفاعل الديناميكي بين الإنسان والروبوت، تتطلب الحصول على الوسائط المتعددة وتصنيفها بصورة فورية. وتأتي هنا أهمية المركبات المُشغَلة عن بعد (ROVs) لدعم مثل هذه التطبيقات التفاعلية، إذ يمكنها التقاط بيانات الوسائط المتعددة من عدة أماكن لا يمكن للبشر الوصول إليها بسهولة، ولكن ترتبط عادةً المركبات الغواصة بالسفينة الأساسية من خلال كابل ألياف أو من خلال صعودها كل فترة زمنية إلى سطح الماء للتواصل مع المحطة من خلال موجات الراديو، الأمر الذي قد يعيق المهمة أو يقلل من فعاليتها. يُعَد الإرسال الصوتي اللاسلكي التكنولوجيا الأمثل للتواصل تحت سطح الماء، إلا أن بث الفيديو من خلال الموجات الصوتية يُعَد أمراً صعباً لأن هذه الموجات تتعرض للعديد من المعيقات مثل للتخفيض الصوتي وانخفاض عرض النطاق الترددي وانتشار دوبلر وتأخر الانتشار وارتفاع معدل الخطأ في وحدة المعلومات والقنوات متغيرة الزمن. ولهذه الأسباب، لا تزال حلول التواصل الصوتي الحديثة تركز غالباً على إرسال البيانات المقاومة للتأخير وذات النطاق التردُّدي المنخفض، أو في أفضل حال البث المباشر للوسائط المتعددة متدنية الجودة على شكل عشرات الكيلوبت في الثانية. يركز هذا الحوار على النقاط التالية: (1) حلول التواصل الحديثة لبث الوسائط المتعددة مباشرةً بفعالية وسرعة تحت الماء عن طريق نقل المئات من الكيلوبت في الثانية، (2) إدماج طرق التواصل عن طريق هيكل اختبار برمجي يستغل جهاز استشعار النواقل الصوتية المبني على النظام الكهروميكانيكي الدقيق، وذلك لتمكين الوظائف البرمجية ذات الطبقة المادية (physical-layer) والمتعددة المعالجات، ولكنها في نفس الوقت مطبّقة عبر معدّات يمكن للمستخدم إعادة تشكيلها بشكل فوري بناءً على جودة التجربة.

السيرة الذاتية:

د. داريو بومبيلي هو أستاذ مشارك في قسم الهندسة الكهربائية والحاسوب في جامعة روتجرز، نيوجيرسي، حيث يقود مختبر الأنظمة السيبرانية الفيزيائية الذي يختص بالحوسبة المتنقلة والتواصل اللاسلكي والشبكات والتواصل الصوتي تحت الماء وشبكات المستشعرات وإنترنت الأشياء. وحاز د. داريو على درجة الدكتوراة في الهندسة الكهربائية والحاسوب من معهد جورجيا للتكنولوجيا في عام 2007، حيث عمل في مختبر الشبكات اللاسلكية ذات النطاق الترددي العريض، الذي يقوده د. أكيلديز. وحاز أيضاً على درجة ’لوريا‘ (درجة تدمج البكالوريوس والماجستير) ودرجة الدكتوراة في هندسة الاتصالات والأنظمة من جامعة روما (لا سابينزا) في إيطاليا في عامي 2001 و2004. وفي عام 2011، حصل د. بومبيلي على جائزة CAREER من مؤسسة العلوم الوطنية لقاء تصميم حلول تواصل فعالة لتطبيقات الوسائط المتعددة تحت الماء. وفي عام 2012، حصل د. بومبيلي على جائزة الباحث الشاب (YIP) من مكتب البحوث البحرية (ONR)، وهي واحدة من 26 جائزة وُزِّعت على الصعيد الوطني، لقاء تطوير إطار عمل ذاتي لشبكة الحوسبة المتنقلة، كما حاز على جائزة YFA من وكالة المشاريع البحثية الدفاعية المتقدمة (DARPA)، واحدة من أصل 51 جائزة وُزِّعت على الصعيد الوطني، وذلك لقاء تمكين المعالجة الفورية للمعلومات بناءً على نماذج حسابية مكثفة لعلم الأعصاب التشغيلي. وفي عام 2015، تم ترشيحه للحصول على منصب رفيع المستوى (Chancellor’s Scholar) في جامعة روتجرز - نيو برونزويك. أما بالنسبة للأثر الذي تركه على الساحة البحثية، فهو المؤلف الأول من حيث عدد الاستشهادات ببحثه "شبكات المستشعرات الصوتية تحت الماء: تحديات البحث،" الشبكات المخصصة (إلسفير)، النسخة 3، رقم 3، ص. 257-279، 5 مارس (اقتباسات سكوباس في فترة 2005 - 2010)، والمؤلف الحاصل على أعلى عدد من الاستشهادات في مجال الشبكات المخصصة لقاء بحثه "تحليل عمليات الانتشار ثلاثية الأبعاد وثنائية الأبعاد لشبكات المستشعرات الصوتية تحت الماء،" الشبكات المخصصة (إلسفير)، النسخة 7، رقم 4، ص. 778-790، 9 يونيو (اقتباسات سكوباس منذ 2009). وفاز بجائزة جائزة أفضل عرض لقاء "نحو أنظمة فيزيائية إلكترونية قابلة لإعادة التشكيل" في مؤتمر أنظمة الهواتف المحمولة المخصصة وأجهزة الاستشعار (MASS) لعام 2014، التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). وفاز بجائزة أفضل بحث حول التطبيقات 2016 التابعة لـ Googol T-ASE - حاز عليها في مؤتمر علم الأتمتة والهندسة (CASE) التابع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) في ذلك العام. وفاز بجائزة أفضل بحث في مؤتمر أنظمة الهواتف المحمولة المخصصة وأجهزة الاستشعار (MASS) لعام 2017، ومؤتمر أنظمة الشبكة اللاسلكية عند الطلب (WONS) لعام 2017، فضلاً عن حصوله على المركز الثاني لجائزة أفضل بحث في مؤتمر الشبكات والأنظمة تحت المائية (WUWNet) لعام 2015. ونشر د. بومبيلي أكثر من 150 ورقة بحثية مُحكَّمة، وبلغ عدد الاستشهادات بأوراقه البحثية أكثر من 13000 مرة، كما يمتلك تصنيف ’h-index‘ يبلغ 44، وتصنيف ’i10-index‘ يبلغ 111 (بحسب Google Scholar في نوفمبر 2021). وهو زميل في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) منذ 2021، وعضو مميز في جمعية آلات الحوسبة (ACM) منذ عام 2019. ويشغل حالياً منصب محرر مشارك في مجلة المعاملات عبر أجهزة الحاسوب المحمولة (TMC) التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، ومسؤول لدى المؤتمر الدولي للاتصالات الحاسوبية (INFOCOM).