Radhika Nagpal

1.1. Kelahiran dan Latar Belakang

Radhika Nagpal ialah seorang Indo-Amerika yang berasal dari Amritsar, India. Beliau telah menjadi tokoh terkemuka dalam bidang sains komputer dan robotik.

1.2. Pendidikan

Nagpal memperoleh Sarjana Muda Sains (S.B.) dan Sarjana Sains (S.M.) dalam kejuruteraan elektrik dan sains komputer dari Institut Teknologi Massachusetts (MIT) pada tahun 1994. Beliau kemudiannya menyambung pengajian kedoktoran dan menerima Ph.D. dalam kejuruteraan elektrik dan sains komputer dari MIT pada tahun 2001. Disertasi kedoktorannya, yang bertajuk "Programmable Self-Assembly using Biologically-Inspired Local Interactions and Origami Mathematics", diselia oleh Gerald Sussman dan Harold Abelson. Dalam disertasi ini, beliau membentangkan bahasa pengaturcaraan untuk mengarahkan sekumpulan agen yang diprogramkan secara identik untuk membentuk diri menjadi bentuk yang diingini, hanya menggunakan interaksi tempatan, dan dengan cara yang teguh terhadap ketidakseragaman, kegagalan komunikasi, dan kerosakan agen.

2.1. Kerjaya Awal

Dari tahun 1994 hingga 1995, Radhika Nagpal berkhidmat sebagai ahli kakitangan teknikal di Bell Laboratories di Murray Hill, New Jersey. Selepas memperoleh Ph.D., beliau menyertai Makmal Sains Komputer dan Kecerdasan Buatan MIT sebagai pensyarah pasca-doktoral dari tahun 2001 hingga 2003, di mana beliau merupakan ahli Kumpulan Pengkomputeran Amorf. Dari tahun 2003 hingga 2004, beliau juga merupakan felo penyelidik di Pusat Perubatan Harvard.

2.2. Aktiviti di Universiti Harvard

Kerjaya akademik Nagpal di Sekolah Kejuruteraan dan Sains Gunaan Harvard (Harvard SEAS) bermula pada tahun 2004, di mana beliau berkhidmat sebagai penolong profesor sains komputer sehingga tahun 2009. Dari tahun 2009 hingga 2012, beliau dinaikkan pangkat menjadi Profesor Madya Sains Komputer Thomas D. Cabot. Beliau kemudiannya menjadi Profesor Sains Komputer Fred Kavli di Harvard SEAS dari tahun 2012 hingga 2019. Sepanjang tempoh ini, beliau mengetuai Kumpulan Penyelidikan Sistem Kendiri Teratur. Selain itu, beliau juga merupakan ahli fakulti bersekutu di Pusat Perubatan Harvard, Jabatan Biologi Sistem sejak tahun 2004, dan ahli fakulti teras di Institut Wyss Harvard untuk Kejuruteraan Berinspirasi Biologi sejak tahun 2008.

2.3. Aktiviti di Universiti Princeton

Pada tahun 2022, Profesor Nagpal memindahkan makmal Sistem Kendiri Teratur (SSR) beliau ke Universiti Princeton, di mana beliau kini memegang jawatan Profesor Augustine dalam Kejuruteraan. Beliau mempunyai pelantikan bersama di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal dan Aeroangkasa serta Jabatan Sains Komputer, mencerminkan sifat interdisipliner penyelidikannya.

2.4. Bidang Penyelidikan Utama

Kumpulan penyelidikan Radhika Nagpal memberi tumpuan kepada sistem multi-agen yang diinspirasikan biologi. Penyelidikan beliau terletak pada persimpangan sains komputer (terutamanya kecerdasan buatan dan robotik) dan biologi. Bidang penyelidikan teras beliau merangkumi:

• Sistem Komputer Kendiri Teratur:** Menganalisis dan mereka bentuk sistem yang boleh menyusun dan mengurus diri mereka sendiri tanpa kawalan pusat.
• Robotik yang Diinspirasikan Biologi:** Membangunkan robot dan sistem robotik yang mengambil inspirasi daripada tingkah laku dan struktur organisma biologi. Ini termasuk algoritma kolektif, paradigma pengaturcaraan, dan reka bentuk perkakasan untuk sistem robotik kawanan dan modular, serta bahan pintar, terutamanya yang diinspirasikan oleh serangga sosial dan biologi multisel.
• Sistem Multi-Agen Biologi:** Memodelkan dan memahami bagaimana organisma biologi membentuk tingkah laku kolektif, seperti morfogenesis multisel dan tingkah laku serangga sosial. Ini termasuk bagaimana sel bekerjasama semasa pembangunan organisma multisel.

2.5. Metodologi dan Hasil Penyelidikan

Penyelidikan Nagpal melibatkan pendekatan dua hala:

• Pembangunan Paradigma Pengaturcaraan untuk Tingkah Laku Kolektif yang Teguh:** Minat utama beliau adalah untuk mencipta rangka kerja bagi reka bentuk dan analisis sistem multi-agen kendiri teratur. Kumpulan beliau memformalkan strategi ini sebagai algoritma, analisis, model teori, dan bahasa pengaturcaraan. Mereka sangat berminat dalam kompilasi global-ke-lokal, iaitu keupayaan untuk menentukan matlamat pengguna pada tahap tinggi dan secara automatik memperoleh strategi yang boleh dibuktikan pada tahap agen.
• Memahami Tingkah Laku Kolektif yang Teguh dalam Sistem Biologi:** Membina sistem buatan dapat memberikan pandangan tentang bagaimana sifat global yang kompleks boleh timbul daripada bahagian-bahagian yang diprogramkan secara identik. Sebagai contoh, bagaimana sel boleh membentuk corak bebas skala, bagaimana variasi morfologi yang besar boleh timbul daripada perubahan genetik yang kecil, dan bagaimana lata keputusan yang kompleks boleh bertoleransi terhadap variasi dalam masa. Beliau berminat dalam model matematik dan komputasi tingkah laku multisel, yang menangkap hipotesis tingkah laku sel dan interaksi sel-sel sebagai sistem multi-agen, dan boleh digunakan untuk memberikan pandangan tentang tingkah laku peringkat sistem yang sepatutnya muncul. Kumpulan beliau bekerjasama rapat dengan ahli biologi, dan pada masa ini mengkaji pertumbuhan dan pembentukan corak dalam sayap lalat buah.

2.6. Pembangunan dan Hasil Kilobot

Salah satu pencapaian paling ketara Radhika Nagpal ialah pembangunan sistem kawanan robot mikro yang dikenali sebagai Kilobot. Sistem ini terdiri daripada seribu robot ultra-kecil, setiap satu dilengkapi dengan dua motor getaran dan transceiver inframerah. Robot-robot ini direka untuk bergerak secara kolektif dan membentuk kumpulan secara autonomi. Inspirasi di sebalik Kilobot datang daripada tingkah laku kolektif serangga seperti semut dan lebah, yang menunjukkan keupayaan kendiri teratur yang luar biasa.

Penyelidikan mengenai Kilobot telah diterbitkan dalam jurnal berprestij 《Science》 pada 15 Ogos 2014, dengan tajuk "Programmable self-assembly in a thousand-robot swarm". Pembangunan Kilobot dianggap penting kerana ia berpotensi untuk memainkan peranan penting dalam pembangunan masa depan kecerdasan buatan kolektif dan nanoteknologi.

3.1. Penubuhan Root Robotics

Pada tahun 2017, Radhika Nagpal bersama-sama mengasaskan sebuah syarikat robotik bernama Root Robotics. Tujuan utama syarikat pendidikan ini adalah untuk meningkatkan akses kepada pendidikan pengkodan dan untuk mewujudkan pelbagai peluang bagi individu yang tidak mempunyai latar belakang pengkodan untuk belajar bagaimana untuk mengkod. Ini adalah sebahagian daripada usaha beliau untuk memperluaskan peluang pendidikan dalam bidang STEM (Sains, Teknologi, Kejuruteraan, dan Matematik).

5.1. Kesan Akademik dan Teknologi

Penyelidikan Profesor Nagpal telah memberikan kesan yang mendalam terhadap kemajuan dalam bidang robotik, kecerdasan kolektif, dan kecerdasan buatan. Kerjanya dalam sistem kendiri teratur dan robotik yang diinspirasikan biologi telah membuka jalan kepada pemahaman baharu tentang bagaimana sistem kompleks boleh muncul daripada interaksi tempatan yang mudah. Pembangunan paradigma pengaturcaraan baharu untuk sistem multi-agen, yang membolehkan spesifikasi matlamat peringkat tinggi diterjemahkan kepada strategi peringkat agen, adalah sumbangan penting yang berpotensi merevolusikan reka bentuk sistem autonomi. Projek Kilobot, khususnya, telah menunjukkan kebolehlaksanaan kawanan robot berskala besar dan telah menjadi platform penting untuk penyelidikan dalam kecerdasan kawanan dan nanoteknologi.

5.2. Sumbangan Sosial dan Pendidikan

Selain sumbangan saintifiknya, Profesor Nagpal juga aktif dalam memupuk keterangkuman sosial dan memperluaskan peluang pendidikan melalui teknologi. Penubuhan Root Robotics, sebuah syarikat yang diasaskan bersama oleh beliau, adalah bukti komitmennya untuk menjadikan pendidikan pengkodan dan peluang STEM lebih mudah diakses oleh khalayak yang lebih luas. Usaha ini bertujuan untuk memperkasakan individu dengan kemahiran yang diperlukan untuk berjaya dalam dunia yang semakin didorong oleh teknologi, dengan itu menyumbang kepada pembangunan tenaga kerja yang lebih pelbagai dan berkemahiran tinggi.

5.3. Persepsi Awam dan Liputan Media

Hasil penyelidikan Profesor Nagpal telah menarik perhatian yang signifikan daripada media utama dan komuniti saintifik. Pembangunan Kilobot, khususnya, telah dipaparkan dalam penerbitan saintifik berprestij seperti 《Nature》 dan 《Science》. Beliau juga telah mendapat liputan meluas dalam akhbar-akhbar seperti Hankyoreh, Chosun Ilbo, dan EconoReview, yang menyerlahkan kepentingan dan implikasi kerjanya kepada orang awam. Pengiktirafan beliau sebagai salah seorang daripada "Nature's 10" individu yang penting pada tahun 2014, di mana beliau menduduki tempat ketiga, mengukuhkan statusnya sebagai salah seorang saintis yang paling berpengaruh dan inovatif pada zamannya. Selain beliau, senarai ini turut menyertakan nama-nama saintis terkemuka lain seperti Andrea Icomazzo yang membangunkan Rosetta, pemenang Pingat Fields Maryam Mirzakhani, dan K. Radhakrishnan yang memimpin misi penerokaan Marikh India.