几年前,艾拉阿特金斯是第一个参加约翰霍普金斯的学习数学上早期青年的孩子之一。她在7年级坐了坐了,得分足够高,以至于约翰霍普金斯的毕业生被分配给她作为一个导师。这是一个通常在普通学校举行的机会。
“在我们之间非常非正式的通信中,他提供了一些材料,让我有机会探索各种选择,”阿特金斯说。“有些作业是关于数学和科学的,有些是关于工程的,包括航空航天。读这些书的时候,我喜欢飞机的样子。”
阿特金斯在西弗吉尼亚州的一个小型农村社区长大,在她的房子里有一个战斗机训练。她喜欢看飞机飞过头顶。她也受美国国家航空航天局空间计划的影响。
“我不知道我是否真的把宇航员放在我职业列表的第一位。我对设计航天器更感兴趣,让别人来驾驶它们。”她说。
阿特金斯现在是密歇根大学航空航天工程的教授,也是机器人研究所的核心成员。目前,她正在休假一年,为柯林斯航空航天公司(Collins Aerospace)担任技术研究员,该公司现在是雷神公司(Raytheon)的一部分。她是电气和电子工程师协会(IEEE)的高级成员,也是美国航空航天协会(AIAA)的研究员。
她本科和硕士毕业于麻省理工学院的航空航天专业。在她的硕士学习中,她从事空间机器人的研究。然后她进入航空航天行业工作了三年。
“你在太空机器人中学的一件事,”她说:“是电子产品和软件是你正在做的事情的巨大部分。机械系统支持电子产品和软件。这样知识让我想要更多的计算机科学基础知识。“
因此,她获得了密歇根大学计算机科学与工程博士学位。
把东西分开
阿特金斯一直很好奇,他倾向于把东西拆开,看看它们是如何工作的。在她的记忆中,有一件事特别突出:肢解芭比娃娃。
“我不在乎他们的长相,我关心的是他们的腿是如何连接的。所以,我会把他们身上的每一部分都取下来,我会砍下他们的头,砍掉他们的胳膊和腿。这让我的家人很沮丧;他们认为我很有破坏性。我试图向他们解释,我正在弄明白它们是如何工作的。”
然而,这段经历让她开始学习机器人技术,尤其是用于太空的机器人手臂。
“零重力是一件大事。如果你有重力,那么当你把一只手臂举到一边时,你需要在机器人的每个关节上都有一定的力量来抵消每个部件的重量。在太空中,你不需要这样。如果你看到一个机器人手臂在地球上(NASA戈达德可能有一个模拟是在空间站的航天飞机)你会发现,他们必须把滑轮和砝码的手臂,因为它不能自己,但这并不是我们的目标,”她说。
“在空间中存在额外的挑战 - 例如,当一部分移动时,整个单位移动。因此,如果机器人手臂正在为卫星提供服务,则当您移动手臂时,航天器在响应中移动,因为没有接地。[加],空间的条件是如此苛刻。真空,寒冷,温度变化从阳光下变成地球的阴影,例如,轨道时。而且你必须携带所有的能量,没有塞到墙壁中以充电它,“阿特金斯说。
工程的挑战
作为问题解决者,工程师喜欢挑战,因为这是学习新东西的机会。阿特金斯挑战了“问题一旦解决,就“完成”的观念。
在学术界,许多工程挑战的学生或教授写作并不总是这样做。解释了阿特金斯,这很难被“完成”作为研究人员。您可能已经开发了一个证明,分析或算法,您写了它,但您没有完成。
阿特金斯给出的一个例子涉及无人机自主。阿特金斯和她的一些学生一直在研究自动飞行,分析使用多架四轴飞行器来承载载荷。其中一个目标是有人通过推动有效载荷来引导它。
“如果您在人类旁边携带的有效载荷,则这是一个自然的触觉界面。在波多黎各飓风灾难之后,我们开始了这个项目。我们看到坐在码头上的供应,因为道路被封锁,“她说。“人们正在喝水污染水,他们没有足够的食物或药物,等等。用医学,有效载荷通常很小。用水,你实际上需要携带一个非常沉重的有效载荷,以便到你想要去的地方。“
“我们考虑过随身携带24个塑料水瓶的想法。而不是有一个大的飞行器和大的螺旋桨,我们考虑是否我们可以有许多四轴飞行器,并把它们与有效载荷捆绑在一起。有了它,就有了冗余,一个四轴飞行器可能会出故障其他的飞行器仍然可以带着它,拖着它,它不会坠毁。
“我们寻找一种方法来指导直升机,无需查看手机或笔记本电脑。因为现实是,你不希望紧急服务工作者用他们的头看着一台笔记本电脑。因此,我们探讨了推Quadcopters的想法。您可以指导一个,直到它离开拥挤的区域,然后它可以自行移动到所需的区域。我认为无人驾驶飞机的下一个大事将是小版本。与最佳的小无人机,机动性和稳定性相结合了最佳机器人。
“如果你思考任何一个特定领域并提出这样的问题,比如将一个相对较小的物体从地面抬到某个地方,切割、抓取、释放、附着、携带工具等功能都是我们多年前使用太空机器人时遇到的相同问题。在太空中灵巧操作的能力现在正出现在无人飞机上。”
急什么?
由于工程师知道,当谈到产品设计时,您通常可以实现至少两个的三个因素:您可以快速拥有它,您可以廉价,或者您可以拥有高质量。大多数工程师发现他们的老板挑选 - 快速上市。因此,工程师必须处理急救产品到市场的压力。有时匆忙几乎没有后果。其他时候,匆忙的产品变成了新闻报道。
“在软件领域,我们提供软件的beta版本。很多时候,软件进入了社区,因为我们想要最新的东西,社区已经学会了接受软件的问题。如果是电子游戏的测试版,谁在乎呢?对吧?失败是令人兴奋的。
“如果它在特斯拉车辆的自动化中的软件,那就不幸的是,我们看到崩溃,因为在它实际证明自己之前,该软件已经赶到车辆。这是一个beta版本。我不是说特斯拉比很多新公司都更糟糕。我只是说他们是一个选择将早期软件系统置于乘用车中的公司的一个例子,以便他们可以从中收集数据。他们有手册,说'警告,这不是测试良好的软件。不要相信自动驾驶仪。总是坐在那里随着警惕,用手转过轮子,准备好了。“但人们并不总是倾听这些指示。他们不会始终阅读这些指示。
“所以,这是一个‘这样可以吗?他说,特斯拉应该让这类产品上路吗?我们有不同的政府标准,而事实是,安全卖不出去。这让我很沮丧。在我的整个职业生涯中,我一直想做研究,试图让事情更安全。自主化,不是为了让wiz-bang小玩意更高效或更酷,而是为了让它更安全。事实是,顾客买的不是安全,他们买的是很酷的东西。如果政府设定了最低标准,那么公司和客户就会追求这些最低标准。有一种看法认为,这个水平就足够了。
“这里有两个问题。一个是,有急于市场问题吗?在这种情况下,你无法真正推动一个人是完美的。我们犯了错误。因此,需要足够的人,足够的时间,并且足够的测试来找到这些错误。公司的政策是什么并不重要,必须有那个时间和努力。
“另一方面,这些仓促上市的事情发生的原因之一是,我们跑得太快了,跟不上标准。例如,我不会为波音公司辩护。737 Max显然有一些问题,但我们也把矛头对准了波音。不知为何,许多其他公司都在悄悄溜走,从未真正参与其中。我并不是说一家公司比另一家好,但很多公司都急于进入市场。”
处理多样性
在过去几年里,多样性问题已经成为公司讨论的重点。作为一名教授,阿特金斯仍然经常在课堂上看到多样性挑战。但她也看到了进步。
“今天,我们仍然在教室和实验室环境中遇到女性和少数族裔学生的问题。代表性不足的学生往往被忽视。作为一名教师,你必须努力确保你为那些学生辩护,你会停下来说,‘我认为这个学生有一个好主意。我听说了一些。’然后你和他们说话,每个人都说,‘好吧,教授在和他们说话,也许我们应该听。’
“我很高兴看到大学在学生领导的团体中的行动水平有所提高。密歇根大学有一群学生自称为黑人研究生。他们不仅相互支持,而且在与教师的接触、在搜索委员会服务、在院长委员会等等方面扮演着更积极的角色。
“我认为,对于一个通常可能无意中被边缘化的群体来说,让他们拥有足够的权力,从而很难被边缘化,这真的是件好事。在过去几年里,我们在一个航空航天组织中也有女性,不仅是在密歇根,还有很多其他地方。在一个会议上,我认为15%到20%的技术参与者是女性。很高兴看到一个足够大的团队有信心。
说到自信和多样性,女性工程师仍在与社会对她们的期望作斗争。阿特金斯讲述了一个关于她如何应对期望的故事。
当阿特金斯年轻时,她“丢失了积分”而不是穿着社会对一个年轻女性应该如何看待的期望。所以,她进行了实验。
“我第一次玩这个游戏是在我从麻省理工毕业面试的时候。这是我玩的游戏。我其实知道怎么化妆。我会整理我的头发,化妆,穿漂亮的衣服。
“当我拿到硕士学位,参加工作面试时,我参加了八次面试,我非常自信至少能得到其中几次。其中一半是我化了妆,梳了漂亮的发型,穿了漂亮的衣服,穿着高跟鞋。另一半,我看起来就像今天的我,头发几乎没有梳理过,很随意,也许不太随意,但也不花哨。不管我是否“穿着得体”,我都得到了每个职位。那次经历教会了我一些东西——从那以后,我的职业生涯中从来没有化过妆,因为这样更容易。”
正如阿特金斯所表明的,女性工程师不需要遵从对女性工程师的某些看法。他们只需要做自己,专注于对工程的热爱。