L’ingegnere che risolve le crisi prima che accadano – Rob Hovsapian

Circa dieci anni fa Rob Hovsapian acquistò una barca a vela. Lo chiamò V’ger.

Per i non-Trekkies, V’ger era una sonda inviata nello spazio dai terrestri del 20° secolo nel primo film di Star Trek. Il compito della sonda era raccogliere quanta più conoscenza possibile. E lo fa. Dopo aver accumulato due secoli di dati, la sonda diventa un essere senziente e cambia nome da Voyager 6 a V’ger.

Hovsapian, un ingegnere meccanico del National Renewable Energy Laboratory (NREL), ha donato la sua barca a vela al club velico della sua alma mater, la Florida State University. Ma non perderà del tutto V’ger, almeno non nello spirito.

Al NREL, sta costruendo un’altra enorme macchina che divora conoscenza, una che potrebbe aiutare a risolvere le crisi future – forse non crisi di fine Terra a livello di Star Trek, ma vicine. Come possiamo costruire, ad esempio, una rete energetica pulita e affidabile? O rendere più semplice l’evacuazione in caso di catastrofi naturali? O proteggere le banche dagli hacker quantistici?

“Come laboratorio nazionale, dobbiamo guardare al quadro generale”, ha detto Hovsapian, “cose che possiamo affrontare tra cinque o dieci anni”.

Come l’equipaggio di Star Trek, Hovsapian è un esploratore, ma la sua ultima frontiera è il futuro. E la sua astronave (V’ger light) è qualcosa chiamato Ricerca Avanzata sui Sistemi Energetici Integrati, o ARIES in breve. Questa piattaforma di ricerca sofisticata e unica nel suo genere può emulare il modo in cui le nostre tecnologie future, tra cui centrali elettriche, batterie, smartphone, veicoli elettrici, edifici intelligenti e altro, comunicherebbero (o non riuscirebbero a comunicare) durante un’emergenza.

Ora Hovsapian sta aggiungendo nuove funzionalità alla sua astronave. Sta collegando l’NREL ad altri laboratori – inclusi laboratori nazionali e istituzioni accademiche – per costruire un SuperLab e studiare come il Paese potrebbe rispondere a una massiccia crisi su scala nazionale. E sta aggiungendo computer quantistici alla piattaforma ARIES per identificare rapidamente modelli e migliorare la risposta alle emergenze.

“È nostro dovere iniziare a identificare queste sfide e sviluppare soluzioni”, ha affermato Hovsapian. “Non vogliamo aspettare che si verifichi un problema prima di capire come risolverlo.”

Nelle ultime domande e risposte di Manufacturing Masterminds di NREL, Hovsapian spiega perché ha smesso di costruire aerei da combattimento e radio militari; cosa pensano i suoi figli che costruisca adesso; e che tipo di rari eventi nazionali il SuperLab potrebbe aiutare a risolvere.

Come sei finito a diventare ingegnere?

Ho sempre desiderato diventare un ingegnere. Dalle elementari fino all’università non c’erano dubbi.

Oh. Come eri così sicuro?

Lo sapevo e basta. Stavo smontando le cose. Smontavo sempre i miei giocattoli perché volevo sapere come funzionavano, giusto? Ho smontato la televisione e i videoregistratori.

21 giugno 2023 – I visitatori dell’Università della Norvegia sudorientale (USN) stanno visitando il laboratorio ARIES DRTS del Laboratorio nazionale per le energie rinnovabili (NREL) per discutere gli attuali progetti idroelettrici e le future collaborazioni. Rob Hovsapian (a sinistra), NREL Energy Systems Integration, spiega la ricerca NREL. Ora sta costruendo una piattaforma di ricerca unica nel suo genere per esplorare – e sottoporre a stress test – i nostri futuri sistemi energetici ed energetici. Foto di Bryan Bechtold, NREL.

Sono sicuro che i tuoi genitori ne fossero entusiasti. Allora, perché scegliere l’ingegneria meccanica invece di una diversa nicchia ingegneristica?

Ho iniziato la mia carriera come ingegnere aerospaziale e poi alla fine, poiché non sapevo esattamente cosa volevo fare, mi sono dedicato all’ingegneria meccanica. Era più diversificato e i controlli sono sempre stati la mia passione.

Cosa significa “controlli”?

Nella robotica, i controlli si riferiscono al modo in cui guidi, ad esempio, il tuo braccio robotico verso una posizione specifica e, in tempo reale, ne controlli la posizione e la velocità per fabbricare un prodotto.

Oh, bello! Allora, so che hai frequentato l’Università dell’Alabama per i tuoi studi universitari. Cosa hai fatto dopo?

Ho letto un libro del professor Krishna Karamcheti, che aveva scritto molti libri sulla meccanica dei fluidi che ho studiato durante i miei anni universitari. Quando ho visto che era un membro della facoltà della Florida State University, l’ho contattato e mi ha invitato a venire a trovarlo. Non solo sono finito ammesso alla scuola di specializzazione; mi ha anche dato un lavoro. Ma mi ha fatto promettere di finire il dottorato e di sostenere gli altri studenti. Quindi, da allora, ho sempre due o tre dottorandi a cui dare consulenza. Sono io che mantengo quella promessa.

Sembra un buon affare. Che lavoro ti ha trovato?

Il mio primo lavoro è stato presso General Dynamics, un’azienda aerospaziale e di difesa. Era il 1989. Lavoravo alla costruzione di una radio militare di nuova generazione, utilizzando la robotica e le linee di produzione. Successivamente, sono andato a lavorare per il programma di caccia stealth F-22 dell’aeronautica americana. Ho automatizzato la produzione degli aerei da combattimento F-22, utilizzando una linea di produzione automobilistica, che era più economica. Poi, mentre completavo il dottorato, ho lavorato come program manager e membro del consiglio per l’Ufficio di ricerca navale del Dipartimento della Marina degli Stati Uniti, dove ho gestito un programma di ricerca incentrato sullo sviluppo di navi completamente elettriche.

Oh!

Sì. I miei figli mi hanno chiesto: “Cosa stai costruendo adesso?” e dico loro che creo presentazioni PowerPoint. Dall’F-22 alle radio dell’esercito, a tutte le navi elettriche fino ai PowerPoint. Non è vero. Voglio dire, faccio molte presentazioni PowerPoint, ma ho anche preso parte alla pianificazione strategica che ha contribuito a costruire la piattaforma di ricerca ARIES.

Prima di arrivare ad ARIES, come sei passato dalla Marina degli Stati Uniti all’NREL?

A quel tempo ero anche membro della facoltà della Florida State University. Quando ho lasciato il mio lavoro nella difesa e ho accettato il mio primo lavoro nel mondo accademico, il mio stipendio è sceso del 30%. La maggior parte delle persone mi ha detto che sono pazzo a farlo. Ma non voglio lasciare la mia carriera dopo aver costruito 400 F-22 o 10.000 radio militari. Voglio lasciare un’eredità di qualcosa e fare la differenza nella comunità.

Ho trascorso due anni supportando l’Ufficio per le tecnologie per l’energia idrica del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, e poi sono andato all’Idaho National Laboratory per cinque anni. Quando ho sentito che NREL stava costruendo ARIES, quella era la mia passione, quindi ho mollato tutto ed eccomi qui.

Transizione perfetta. Ora parliamo dell’ARIETE. Che cos’è?

ARIES integra software e hardware per aiutarci a capire come le tecnologie energetiche pulite – come dispositivi di energia rinnovabile, batterie, veicoli elettrici, idrogeno ed edifici – funzioneranno insieme in una futura rete senza emissioni di carbonio. Nessuno lo ha mai fatto prima. Nessuno ha accoppiato centinaia di dispositivi. E qui stiamo parlando di migliaia di dispositivi su larga scala.

Migliaia! E quali problemi stai cercando di risolvere con ARIES?

Stiamo cercando di comprendere i problemi di prossima generazione che non possiamo risolvere attraverso l’informatica o la modellazione classica tradizionale.

Ad esempio, abbiamo abbastanza energia per i veicoli elettrici in caso di emergenza? Oggi sappiamo dove sono i distributori di benzina. Sono a Tallahassee, in Florida, in questo momento. Se arriva un uragano e c’è un mandato di evacuazione, le persone sanno come evacueranno. Se tutti noi usiamo veicoli elettrici, come funzionerà?

Quindi, quando si verificano eventi rari, come possiamo mitigarli? Ciò richiede un po’ più di integrazione tra le tecnologie, inclusi telefoni cellulari, veicoli elettrici, satelliti, sistemi di risposta alle emergenze e sistemi di gestione degli edifici.

Hovsapian potrebbe utilizzare l’informatica quantistica per risolvere crisi future, ma sta anche indagando su un’imminente crisi quantistica: la violazione del codice. “Alcune banche stanno cercando crittografie postquantiche”, ha detto Hovsapian. “Se vogliono convalidare la loro crittografia nella nostra piattaforma di ricerca, possiamo farlo.” Foto di Dennis Schroeder, NREL.

Ho anche sentito che, per affrontare sfide ancora più grandi, su scala nazionale, stai costruendo un SuperLab che potrebbe dover emulare la comunicazione tra migliaia di dispositivi diversi, giusto?

Le sfide che stiamo affrontando come nazione saranno molto, molto più grandi di quanto uno o due laboratori possano affrontare. Il SuperLab collega laboratori accademici e nazionali, integrando non solo persone ma anche risorse per rispondere a queste grandi domande. Abbiamo già dimostrato il collegamento di due laboratori: il Pacific Northwest National Laboratory e l’Idaho National Laboratory. Il nostro obiettivo è connettere sette laboratori e 10.000 dispositivi per affrontare un grande evento nazionale. Si chiama SuperLab 2.0.

Hai deciso a quale evento nazionale potresti rivolgerti?

No. Ma deve trattarsi di un evento significativo e raro, come l’uragano Katrina, gli incendi di Maui o il congelamento del Texas nel 2021.

Il nostro obiettivo è creare un evento e un ambiente reali, utilizzando hardware reale e varie risorse di rete – come controlli di automazione, sistemi di stoccaggio dell’energia, batterie e turbine eoliche – che ci consentano di esplorare come possiamo affrontare questi rari eventi.

Interessante. Ma questa è la serie Manufacturing Masterminds, quindi come si collega tutto questo alla produzione?

Tutte queste tecnologie sono dispositivi di prossima generazione che stiamo costruendo oggi. Dobbiamo pensare a come realizzare telefoni cellulari in grado di comunicare con le stazioni meteorologiche e trasmettere comunicazioni. Il 5G è un buon esempio. Le persone al di fuori degli Stati Uniti stanno sviluppando tecnologie 5G migliori delle nostre. Questo è un segno che la nostra produzione avanzata non è all’altezza di ciò di cui abbiamo bisogno oggi.

Capito. Esistono altri modi in cui l’industria manifatturiera degli Stati Uniti potrebbe superare la concorrenza?

Tutti parlano di informatica quantistica. Ora stiamo collegando l’informatica quantistica al nostro lavoro di simulazione in tempo reale che stiamo svolgendo presso ARIES (chiamato quantum in the loop). Si spera che ciò renderà più semplice e veloce per i ricercatori l’adozione del calcolo quantistico per risolvere le sfide del sistema energetico e di potenza di prossima generazione.

Quindi, i computer quantistici permetterebbero di eseguire simulazioni più veloci?

Ci consentirebbe di identificare i modelli molto, molto più velocemente.

Quindi, diciamo che guardi lo stato di carica dei veicoli elettrici durante un uragano. Con l’informatica quantistica è possibile individuare rapidamente potenziali colli di bottiglia. In questo modo potrai emettere avvisi di evacuazione più efficaci. Potresti indirizzare le persone su percorsi diversi e dire ad alcuni di aspettare un’ora o due o di caricare a casa un numero X di volte prima di partire, in modo da non avere persone bloccate lungo la strada con un uragano in arrivo.

Che consiglio daresti a coloro che potrebbero voler seguire le tue orme e contribuire a risolvere queste crisi future?

Non seguite assolutamente le mie orme. Basta guardare il quadro generale e vedere cosa puoi fare di diverso. Va bene sbagliare, imparare dagli errori e fare qualcosa di meglio la prossima volta.

Sei interessato a costruire un futuro energetico pulito? Leggi altre domande e risposte dei ricercatori NREL nel settore della produzione avanzata e sfoglia le posizioni aperte per vedere cosa vuol dire lavorare presso NREL.

Di Caitlin McDermott-Murphy. Articolo da NREL.