Inbyggda system som utmanar framtidens teknik

Idag är tekniska innovationer minst lika beroende av den mjukvara som styr produktens funktioner som av hårdvaran. Utvecklingen av inbyggda system pushar hela tiden gränsen för vad som går att lösa med teknik. Genom vår forskning inom Inbyggda system kan vi göra exempelvis industri och transport säkrare, smartare och mer effektiva.

Inbyggda system

Överallt i vår omvärld finns inbyggda system, små datorer i alla möjliga tekniska produkter. En modern bil har oftast fler än 100 små datorer som samarbetar. Men även hushållselektronik som kaffebryggare, eltandborstar och smarta glödlampor har idag ett antal mikroprocessorer som styr hur de fungerar.Det är små tekniska innovationer som sammantaget underlättar eller förbättrar vår vardag på något sätt. Och hela tiden höjs nivån för vad ett inbyggt system kan klara av. VI står inför en teknisk revolution med självkörande fordon, industrirobotar, medicinteknik och hushållsrobotar. Produkter som på olika sätt förändrar vårt sätt att leva.
 

Tillförlitlig mjukvara för en verklighet i förändring

Thomas Nolte är en av många forskare som utvecklar inbyggda system på MDH. Här finns en unik forskningsmiljö med forskare från många delar av världen. Forskningsmiljön är internationellt framstående med världsledande forskning inom ett par delområden. Ett inbyggt system är en dator som kör en specifik funktion i en produkt, till skillnad från en vanlig hemdator som kör alla möjliga typer av program samtidigt. Dessutom agerar inbyggda system, i någon grad, på förutsättningarna i den verkliga världen. Exempelvis behöver en industrirobot känna av och tolka omvärlden med hjälp av sensorer och mjukvara för att kunna utföra sitt uppdrag.

–  Kraven på ett inbyggt realtidssystem är väldigt höga. Vi behöver hela tiden garantera att varje inbyggt system fungerar på ett säkert sätt med god tillförlitlighet och förutsägbar timing. Säkerhetsaspekten hos exempelvis en airbag handlar om att det skulle vara väldigt farligt om den löser ut när du är ute och kör. Airbagen ska bara utlösa vid en krock. Skulle timingen i ett inbyggt system inte fungera kan det orsaka allvarliga skador, säger Thomas Nolte.

Forskning som maximerar nyttan av modern hårdvara

Dagens datorer är avancerade på många sätt. Ett exempel är att de ofta körs på flerkärniga processorer, en lösning som gör att datorn kan arbeta snabbare utan att överhettas. Därför kan flera program med enkelhet köras samtidigt, på olika processorer. Det här ger utmaningar som vi löser med vår forskning för att på bästa sätt utnyttja kapaciteten i den hårdvara som utvecklas om ett inbyggt system ska maximeras med två processorer. På varje processor körs ett program i en dryg halv sekund, en gång varje sekund.

– Vi ser att båda processorerna används till lite mer än hälften och vi borde därför kunna nyttja nästan en hel processors kraft till något ytterligare. Problemet uppstår om vi vill utnyttja systemets kvarvarande datakraft till ett liknande program som också kräver lite mer än hälften av en processors kapacitet, säger Thomas.

Den enklaste lösningen är att köpa en tredje processor,  men i längden blir det kostsamt och slösar med resurser. Istället kan man låta det tredje programmet köra en del på den ena processorn och en del på den andra. För att lyckas med det behöver programmen schemaläggas och en matematisk analys krävs för att säkerställa rätt beteende. På stora komplexa system är det en rejäl utmaning när det samtidigt måste vara säkert, tillförlitligt och fungera med korrekt timing. Men det är också en utmaning vars lösning har stor påverkan för exempelvis svensk industri där det maximerade utnyttjandet av hårdvaran ger mätbara skillnader i produktionsledet.

Framtidens inbyggda system

En framtida utmaning är att kombinera inbyggda system med molnteknologi. Exempelvis i en robot. Tidigare har alla funktioner i själva roboten eller i hårdvaran varit fysiskt sammankopplade med roboten.

– Idag kan vi istället flytta över funktioner och program till en server, eller ett moln, som via lokalt nätverk eller internet styr roboten. Det gör att vi kan ge roboten obegränsad datakraft utan att behöva utrusta roboten med kostsam elektronik och hårdvara, säger Thomas.

Den ökade datakraften ger goda förutsättningar för att skapa fungerande intelligens hos robotar och andra produkter med inbyggda system. Dessutom kan flera inbyggda system som sammankopplats med molnteknologi dra lärdom av varandra.

– På så sätt kan vi snabba på maskininlärningen – vilket är grunden till framtida, faktiskt fungerande, artificiell intelligens. Med molnteknologi samlas data på ett ställe. Det underlättar för oss att göra analyser och dra lärdomar kring exempelvis hur en produkt beter sig innan den behöver underhåll. Information som är nödvändig för att kunna optimera produkten ytterligare, säger Thomas.

 

Inbyggda system på 4 minuter

Kontakt

Mikael Sjödin

Tfn: 021-10 15 97

E-post: mikael.sjodin@mdh.se

 

Framtidens energi

Vi tränar bakterier för friskt vatten i Mälaren

Upptäck hur vi renar vatten med mikroorganismer

Andreas Ryve

Vi förändrar undervisningen – alla kan bli bra på matte

Upptäck hur vi förbättrar undervisningen tillsammans med lärare