Page 1

NR 2 FEBRUARI 2020

ELEKTRONIK TIDNINGEN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

TEMA: AI & DIGITALISERING

SMART KARTA VISAR VÄGEN UNDER JORDEN Gruvfordonen kan bestämma sin position på fem meter när. Systemet kommer från Mobilaris och fungerar under jord. /14–16

IGNITARIUM:

MOELVEN:

Artificiella ögon ser fel överallt

Sveriges smartaste sågverk

/12–13

/20–21

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN


Tidningshuvud

05-12-12

14.29

INNEHÅLL: ETN 02/20

Sida 1

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 08-644 51 20 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127

22

redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan Tångring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se prenumeration: webb: etn.se/pren | e-post: pren@etn.se telefon: 08-644 51 20

Anna Wennberg Bevakar analogt, opto och kommuni­kation, kraft, sen­so­rer, distri­bution, medicinsk elektronik och minnen. anna@etn.se | 0734-17 13 11

Per Henricsson Bevakar test & mät, rf och kom­munikation, produktion, FPGA, EDA och passiva komponenter. per@etn.se | 0734-17 13 03

25 4 19

33 34

Jan Tångring Bevakar in­byggda system, mjukvara, processorer, kort och skärmar. jan@etn.se | 0734-17 13 09

Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sälj- och ­marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2020 upplaga: 13 000 ex (exkl. emagasin) Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingen­jörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks på miljövänligt papper av Pipeline Nordic. omslagsbilden: Mobilaris positioneringssystem fungerar utan GPS. foto: Mobilaris



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

10

4 10 19

Både superkondensator och batteri KTH-avknoppningen Skopas Tech ska kommersialisera den nya energilagringstekniken som är snabbladdad, billig och miljö­ vänlig.

När AI tar kodutvecklares jobb Programmerare har allt oftare AI hängandes över axeln. Här är den aktuella utvecklingen och några ord om riskerna med automatisk mjukvaruutveckling. Säkrar bygget Det ska gå lika snabbt att evakuera byggarbetsplatsen som byggnaden när den står färdig. Göteborgsföretaget Brinjas lösning är trådlös och enkel att installera.

22 25

EXPERT: Kör AI i ändnoderna Ett sätt att snabbt få ut mer beräkningskraft till ändnoderna utan att förlita sig på molnet är att använda programmerbar logik, skriver Deepak Boppana på Lattice. EXPERT: Lär dig tolka maskinernas oljud Döva och psykotiska barn hjälpte Sebastien Christian att förstå hur människor uppfattar verkligheten. En jordnära tillämpning på Analog Devices blev att övervaka maskiner utifrån hur de låter.

28

EXPERT: AI-styrd kraft? Bäst att ha en plan B Steve Taranovich på Digi-Key ger några förslag till reservlösningar om din AI-styrda strömförsöjningslösning plötsligt skulle säga ”I’m sorry Dave ...”.

3


STARTBLOCKET cykler medan ett litium­jonbatteri kan vara slut efter 2 000 till 3 000 stycken. Beroende på storlek på cellen går Skopas batteri att ladda på någon minut. Dessutom är det i princip möjligt att använda samma laddarteknik som för dagens batterier vid normal laddning. För snabbladdning behövs lite bättre lösningar. Batteriet tillverkas av kol från biomassa och en vattenbaserad elektrolyt med någon enkel metall vilket gör det enkelt att ta hand om när det är förbrukat.

Snabbladdat, billigt och miljövänligt Det tillverkas av biomassa, vatten och en elektrolyt med enkla metaller. Resultatet blir ett mellanting mellan en superkondensator och ett batteri. KTH-avknoppningen Skopas Tech ska kommersialisera den nya energilagringstekniken.

– Vi arbetar redan med försöks­ kunder. De första resultaten kommer efter sommaren men vi vill ha in fler samarbetspartners så vi får testa med andra produkter och andra användningsmiljöer, säger Natalia Skorodumova som grundade Skopas Tech för knappt två år sedan. Tekniken bygger på mångårig forskning från KTH och funge­ rar som en korsning mellan en superkondensator och ett laddningsbart batteri. En superkondensator kan som bekant laddas upp mycket snabbt och levererar höga

strömmar. Däremot behåller den inte laddningen lika länge som exempelvis ett litiumjonbatteri. Det senare har också högre energi­densitet, det innehåller mer laddning per volymsenhet. – Vi kan ladda upp till 95 procent snabbare än ett litiumjonbatteri och är betydligt billigare. Jämför man med en superkondensator är energidensiteten två till tre gånger högre. Vi har låtit forskningsinstitutet Rise verifiera siffrorna, säger Claus Olsen. Claus Olsen Han anslöt sent i höstas och arbetar med kommersialiseringen, att hitta kunder och att ta in kapital. – Det är idealiskt för elektriska verktyg men passar också produkter som laddas med solceller och allt som drivs med energi­ skördning. Långsiktigt vill vi ha in det i fordon, framförallt tåg och bussar.

På den presentation Claus Olsen visar ser Skopas energilagringsmoduler ut som vanliga AA-batterier men de kan lika gärna tillverkas som knappceller eller ha något annat format. Allt beror på tillämpningen och vad kunderna vill ha. – Utspänningen går att få upp till 1,5 volt, som ett alkaliskt batteri, och det användbara temperaturområdet stannar strax under noll grader eftersom vi använder vatten, säger Natalia Skorodumova.

J U S T N U G E N O M F Ö R företaget de första testerna tillsammans med kunder. Planen är att ha resultat framme till sommaren då Skopas också siktar på att ta in pengar för att kunna skala upp verksamheten. Idag tillverkas protyperna i KTH:s labb och att bygga en egen fabrik skulle kräva mycket kapital. Huvudspåret framåt är därför att hitta en partner som kan stå för tillverkningen. – Det skulle kunna vara en batteritillverkare. Det blir troligen inte en ren licensiering, vi vill ha kontroll på verksamheten, säger Claus. PER HENRICSSON

D E T F I N N S I N G E N R I S K för självantändning som med litiumjonbatterier. När det kommer till livslängden ser den ut att bli betydligt bättre än litiumjon­ batterier men lite sämre än rena superkondensatorer. – Vi räknar med att det klarar upp till 20 000 laddcykler. Som jämförelse har en super­ kondensator upp till 50 000 ladd-

per@etn.se

FAKTA

Skopas Tech  rundat: 2018 av Natalia G Skorodumova och Igor Pasti. l Anställda: Sju personer som arbetar helt eller delvis för företaget. l Finansiering: Har fått pengar från Vinnova för två projekt liksom stöd via KTH Innovation och dess förinkubatorprogram. l

DU HÅLLER ELEKTRONIKTIDNINGEN I HANDEN!

Ses vi igen?

NR FEBR UARI2 2020

KTRONIK ETLE IDNINGEN

SVERIG ES ENDA ELEKTRONIKMAGAS IN FÖR PROFFS

NR 12 DECEMB ER 2019

Göteborgsnt företaget Monive har utvecklat en mätutrustning som hjälper vårdpersonal att i en akut situation ge rätt luftvolym till ett nyfött barn. /10–11

NR 1 JANUARI 2020

ELEKTRONIK

TIDNINGEN

ELEKTRONIK

TIDNIN GEN

TEMA: AI

Gruvfordo sin posit nen kan bestämma ion Systemet på fem meter när. och fung kommer från Mob erar unde ilaris r jord. /14–1 6

ARBETET MED 6G HAR STARTAT

IGNITARIUM 6G ligger tio år :

i tiden, men Artfram ificiella Matti Latva-aho ögo är n enser av forskarna fel öve somrallt redan börjat

MOELVEN:

Sveriges smartaste sågverk

/12–13fundera på nästa

mobilstandard. /10–12

PRE NUM ERE

RA KOS TNA

/20–21

DSF RIT T!

I NYFÖDD DE BLÅSER NY TT LIV

ECH TEMA: MEDT

& DIGI TALISER ING

SMART KA VISAR VÄGERTA UNDER JORDN EN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

TEMA: KOMMUNIKATION

Prenumerera gratis. Du får månads­magasinet på etn.se/pren

SVER IGES ENDA

ELEK TRON MAG ASIN IKFÖR PROF FS

ETN .SE /PR

EN

& HEALTH

200106_8

-9_Mill_E

LEKTID_

SE_Snipe

.indd 1 1/3/20

2:56 PM

IMPLANTAT:

AI-PROFE SSOR:

Neuronnät framtidens radiologer /12–13

PREN UMER ERA KOST

Ditt fett är en vågledare /14–15

E/PR EN NADS FRIT T! ETN.S

SMARTA HEM:

LIGNA ENERGY:

Ikea tar täten i Zigbee

Batterier av skogsrester

/14–15

/4–5

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

4

200106_8-9_Mill_ELEKTID_SE_Snipe.indd 1

1/3/20 2:56 PM

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


STARTBLOCKET

Epishine redo för nästa steg Linköpingsföretaget Epishine som trycker solceller på rulle tar in 30 miljoner kronor. Pengarna ska användas för att bygga ut och industrialisera produktionen samt anställa fler.

Redan i februari ska företaget ha ytterligare en maskin igång, vilken behövs för att skala upp. De nya miljonerna kommer huvudsakligen från två nya investerare – Beijer Ventures och Kinneviks tidigare vd Vigo Carlund – samt de tidigare ägarna Almi Invest Greentech och Potential Invest. Epishine utvecklar tryckta organiska solceller. Företagets teknik är baserad på närmare 30 års forskningsarbete, som den välkände professorn Olle Inganäs lett. – I lite drygt ett år har vi byggt upp vår produktion här i

Linköping och i slutet av oktober firade vi rulle nummer 100 med rulltårta, berättade Mattias Josephson, vd på Epishine, för Elektroniktidningen när vi ­träffades strax innan årsskiftet. Företagets plan är att 2020 ska bli året då det kan börja rulla ut små solceller till marknaden. ­Redan i mitten av november förra året skeppade Epishine sin första order till ett engelskt företag som mäter fukt i stora byggnader, som universitet. – I februari kommer vi att ha ytterligare en maskin igång, som vi behöver för att kunna skala upp. Därefter har vi möjlighet att leverera till större kunder, ­berättar Mattias Josephson. Epishine delar upp sin framtid i tre faser. Den första fokuserar på små moduler. Det handlar om enheter som idag drivs med batterier, som brandvarnare,

larmsensorer och andra små elektriska prylar. – Det finns mycket av det inom IoT-området. Vi fokuserar på det som placeras inomhus. Våra första produkt är faktiskt bättre än kisel inomhus, säger Mattias Josephson. Ö V E R T I D P L A N E R A R företaget att ta sin teknik till stora maskiner, likt tryckpressar för tidningar. Då – om cirka sju år – ska företaget vara redo att trycka två meter breda solceller på rulle som kan användas utomhus. – Däremellan kommer vi att jobba med semitransparent och flexibelt material och börja göra materialintegrated lösningar till byggnader och IoT utomhus, avslöjar Mattias Josephson. I skrivande stund är företaget redo för fas ett i och med den aktuella investeringen på 30

miljoner kronor. – Vi tror långsiktigt på möjligheterna att effektivt utvinna ljusenergi ur organiska solceller och Epishine har gjort betydande framsteg under den senaste tiden genom att fortsätta fokusera på styrkan i deras teknologi, säger Håkan Gustavson, vd på Beijer Ventures i ett pressmeddelande, och adderar: – Den här nya investeringen kommer att hjälpa Epishine att nå nästa nivå. ANNA WENNBERG

anna@etn.se

Svensk radar i hyllad robotvän För ett år sedan vann den japanska ­sällskapsroboten Lovot priset som ”mest intressanta robot” på konsu­ mentelektronikmässan CES. I år återvände den lilla roboten till CES – nu som en färdig produkt för butiks­hyllan. Samtidigt avslöjas att två radarkretsar från svenska ­Acconeer ser till att Lovot kan ta sig fram utan hinder.

Under flera år har besökarna på CES tagit sällskapsroboten Lovot till sitt hjärta. Den lilla japanska roboten har också utvecklats av en enda anledning – att bli älskad av den den tillhör. Förra året vann Lovot priset som ”mest intressanta robot” på CES. Tidningar skrev spaltmeter om den kramgoa lilla varelsen, späckad med sensorer och kameror som ska hjälpa den att utan besvär följa sin kompis vart hen än går. Och när batteriet börjar ta slut hittar den själv till sin laddare. I år var Lovot åter på mässgolvet – nu i olika färger redo att leta efter ett hem hos alla som kan tänka sig att lägga runt 3 000 dollar på en ny vän.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

Groove-x heter det japanska robotföretaget som ligger bakom den sociala roboten. Enligt företaget är deras kramgoa skapelse mer avancerad än den välkända robothunden från Sony. Lovot innehåller runt 50 sensorer, medan ett antal processorer ­håller koll på allt. F Ö R AT T R O B OT E N inte ska åka in i möbler eller putta på saker när den tar sig runt har den bestyckats med två A111-sensorer från Lundaföretaget Acconeer. De mäter avstånd och vinkel, och hjälper Lovot att navigera med millimeterprecision. Kretsarna är tillverkade i

CMOS och levererar koherenta radarpulser i 60 GHz. Under skalet ryms en asic med kraftdel, basband, AD-omvandlare, minne och rf-front-end, liksom ett substrat med integrerade antenner. G R O O V E - X AV S LÖ J A R att företaget under utvecklingsarbetet testat ett antal alternativa tekniker, men ingen klarade sig lika bra som Acconeers radarsensorer. Det gäller speciellt vid svåra fall, som att upptäcka ett glasbord eller en glasvägg. Ett annat skäl till att välja den svenska radarn var att den kan upptäcka flera objekt. I framtiden planerar Groove-x

för mjukvaruuppgraderingar som öppnar för fler funktioner som förlitar sig på radar. Här tas närvarodetektering upp som exempel. Det kan bli verklighet genom detektion av andningen hos en individ eller upptäkt av andra objekts ytor. Acconeer har sina rötter i forskning på Lunds Universitet. Företaget grundades år 2012 och är idag börsnoterat. ANNA WENNBERG anna@etn.se

5


STARTBLOCKET

Hackade IoT-noder misstänks ha slarvat med entropin Med måttliga datorresurser lyckades forskare knäcka 435 000 av 75 miljoner RSAcertifikat som de samlat in över Internet från bland annat routrar och IoT-ändnoder. Orsaken tros vara att för lite slump används när kryptonycklar genereras för IoTändnoder.

I en kontrollgrupp med certifikat skapade på kraftfullare datorer lyckades forskarna bara knäcka fem av 100 miljoner certifikat – alltså en på 20 miljoner att jämföra med en på 172. RSA-certifikat används för kryptering och som identifiering för att tillåta dataöverföring eller styrning. Om du genererat kryptonyck-

lar på en dator någon gång kan du ha varit med om att datorn bett dig göra underliga saker, som att trycka på tangentbordet på måfå. Den samlar slump – entropi. Om inte slump användes skulle alla nycklar bli desamma. D E T F I N N S K R E T S A R som kan generera slumptal på egen hand. Alternativt kan programvara bygga slump från godtyckliga källor, som klockslag, sensordata eller från källor som random.org som bjuder på slumptal. Forskarna gissar att problemet är att IoT-ändnoder är så klena beräkningsmässigt att de inte genererade tillräckligt mycket entropi när certifikaten ­skapades. Därmed genererades då och då samma slumptal. Forskarnas

5G-auktion först i oktober Det dröjer till oktober innan Post- och telestyrelsen kan auktionera ut frekvensband för 5G. Förseningen beror på de skräpta reglerna kring säkerhet.

Den 1 januari trädde den nya lagstiftningen i kraft som ger Säkerhetspolisen och Försvaret inflytande över 5G-näten. PTS har under hösten och början av året arbetat för att omsätta lagstiftningen i regler för auktionerna på 3,5 GHz- och 2,3 GHz-banden. Kandidaterna måste genomgå en förhandsprövning där de skriftligen ska besvara ett antal frågor. PTS samråder sedan med Säkerhetspolisen och Försvarsmakten som bedömer om sökandens användning av tillståndet kan antas komma orsaka skada för Sveriges säkerhet. PTS beslutar sedan om den sökande får delta i auktionen och om eventuella ytter­ ligare tillståndsvillkor för den sökande. P T S F Ö R E S L Å R ÄV E N auktionsregler som möjliggör för fyra tillståndshavare att erhålla minst 80 MHz spektrum i 3,5 eller 2,3 GHzbanden. Detta ska de goda förutsättningar för konkurrens mellan tre aktörer i 5G-utbyggnaden, där 3,5 GHz-bandet utpekats som primärt 5G-band. Om fler än tre aktörer vill ha frekvenser i 3,5 GHz-bandet föreslår PTS en möjlighet för ytterligare aktörer att i begränsad konkurrens erhålla frekvenser i 2,3 GHz-bandet.

PER HENRICSSON per@etn.se

6

Hackade IoT-noder – Ibland får användaren hjälpa generera entropi.

hackningsknep var att jämföra nycklarna med varandra och söka gemensamma faktorer. B R I S T PÅ E N T R O P I i IoT-noder är ett problem som uppmärksammats tidigare. Forskarnas bidrag är att demonstrera ett billigt sätt att exploatera bristen för att knäcka RSA-certifikat. De an-

vände förhållandevis blygsamma datorresurser i Microsofts moln. – Vi har visat att den här attacken är väldigt enkel att genomföra idag. För mindre än 3 000 dollar datortid på Azure lyckades vi knäcka 435 000 certifikat, säger Jonathan Kilgallin, en av forskarna. Forskarna arbetar på ­företaget Keyfactor. Deras arbete har presenterats på en IEEE-säkerhetskonferens i Los Angeles. Rådet till hårdvarutillverkare och mjukvaruleverantörer är att använda väletablerade metoder för att skapa entropi och att anstränga sig för att se till att systemutvecklarna faktiskt använder metoderna och använder dem korrekt. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

Z-Wave släpper specifikationen

EU vill ha en enda mobilladdare

Hemautomationsstandarden ZWave, som kontrolleras av Silicon Labs, släpps fri under året. Målet är att få in fler halvledartillverkare och mjukvaruföretag i ekosystemet.

Med överväldigande majoritet har EUparlamentet röstat ja till en resolution om att standardisera laddare för mobiltelefoner. Apples Lightninglösning är därmed hotad.

Det finns ett antal konkurrerande lösningar för den som vill automatisera sitt hem. Ikea har nyligen tagit plats i Zigbees styrelse samtidigt som Bluetooth, wifi och ett antal andra lösningar slåss om konsumenternas plånböcker. Z-Wave är ett trådlös meshnät på 800–900 MHz med rötterna i danska Zensys. För knappt två år sedan förvärvade Silicon Labs verksamheten för 240 miljoner dollar.

Redan år 2009 försökte EU driva igenom en standard för mobilladdare. På den tiden fanns det runt 30 olika varianter. Dåligt för konsumenterna och dåligt för miljön ansåg EU. Som bekant anpassade sig i princip alla utom Apple till Micro-USB, det amerikanska företaget höll fast vid sin egen lösning kallad Lightning.

I D AG F I N N S D E T runt 2600 certifierade produkter men för att öka ­intresset släpper Silicon Labs och Z-Wave Alliance specifikationen under andra halvåret i år. Det inbegriper radiospecifikationen ITU.G9959 PHY/MAC, applikationslagret, nätverkslagret och kommunikationsprotokollet mellan värd och nod. Z-Wave Alliance kommer att fortsätta utveckla standarden och sköta certifieringen av nya produkter.

PER HENRICSSON per@etn.se

I D AG F I N N S D E T T R E VA R I A N T E R i och med att många tillverkare gått över till USB-C som ger högre datatakter och mer effekt men som inte är mekaniskt kompatibel med MicroUSB. Att branschen inte på egen hand lyckats enas om en enda kontakt har fått parlamentarikerna att agera. De vill nu att kommissionen tar i med hårdhandskarna genom att lagstifta om saken. Redan i juli vill de se ett förslag. Standarden ska inte bara gälla mobiltelefoner utan också surfplattor, eboksläsare och liknande apparater. Apple är inte oväntat motståndare till idén om en enda laddartyp. I ett remissvar invänder företaget bland annat att det skulle hämma innovationstakten.

PER HENRICSSON per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


Kort-till-kort åt alla håll Robusta kontakter i FINEPITCH serien Med FINEPITCH, kort-till-kort kontakter, erbjuder Phoenix Contact för första gången skärmade och oskärmade kontakter för signal och dataöverföring mellan två kort. Detta ger er möjlighet att koppla ihop två kretskort enligt ert behov, med olika riktningar, höjder och antal poler, i kompakt format med 0,8 mm eller 1,27 mm delning.

För mer information ring 08-608 64 00 eller besök www.phoenixcontact.com/finepitch

DC 05-18.000.L1 © PHOENIX CONTACT 2018


STARTBLOCKET SER-KRÖNIKA

Hur mycket teknik ska vi använda – är det tillräckligt säkert och hur fort? D E N N A TA N K E S L Å R M I G då 2020 har handlat en hel del om Coronaviuset. Man hoppas på att redan till sommaren ha ett fungerande botemedel framme.

SARS-utbrottet för några tiotal år sedan. Jag åkte med en regelbundenhet till Asien och fick emellanåt åka i flygplan med färre passagerarantal än personal. Det blev bättre beläggning efter ett tag men antalet direktlinjer och servicenivåerna förändrades kraftigt. J AG VA R S J Ä LV M E D O M

D Å TO G D E T E T T B R A TAG innan informationen och rekommen­ dationer kom fram. Då tog WHO åtta månader på sig att påkalla uppmärksamhet. Nu är det ett annat politiskt och informationsmässigt läge. Ny teknik såsom AI/ML och digitaliseringens framväxt sätts på prov att användas parallellt med den traditionella medicinen för världens säkerhet. D E T M A N I N T E P R ATA R S Å M YC K E T O M ännu men kan läsas mellan raderna är hur dessa verktyg har hjälpt till att spåra och hjälpa samhällen att lättare fatta rätt beslut. Denna nya teknik kommer att kräva an annan insikt och ny förståelse för att utnyttjas på rätt sätt. l Med objektidentifiering kunna hitta och spåra relationer som bara för något år sedan var omöjligt tekniskt och prestandamässigt. l Att med hjälp av algoritmer och robotar kunna skydda ­patienter och vårdare för att minimera smittspridning l Att med hjälp av algoritmer och robotar kunna påskynda identifiering och verifiera symtombilden. l Med Ai kunna skanna informationsflödet och skapa ­strategier att angripa problemområdet. D E T TA Ä R B A R A N ÅG R A AV D E O M R Å D E N som kommer att kunna attackeras på ett nytt sätt. Vi kommer nog sedan ta dessa ­erfarenheter och snabba på införandet inom av till exempel autonoma transporter med mera. Vi hoppas kunna åter­ komma med flera studiebesök som kan ha detta som utgångspunkt.

PS Denna sida beskriver läget på ett bra sätt: https://multimedia.scmp.com/infographics/news/china/article/3047038/ wuhan-virus/index.html DS

GUNNAR ANDERSSON SER Väst Svenska Elektro- och Dataingenjörers Riksförening

8

EU:s exaprocessor i prototyp om ett år Ett chip på sex nanometer är det första steget på vägen mot en europeisk exaflopsdator byggd av europeiska komponenter.

A

rms cpu Zeus, ­multikärnan MPPA från franska Kalray, fpga-blocket eFPGA från likaledes franska Menta, en Risc V-accelerator, ett kryptoblock, och lite till – allt ska sitta i ett chip som ska tillverkas om ett år hos TSMC i dess sexnanometersprocess EUV N6. Chipets arkitektur är inte superviktig. Tillverkningen är huvusakligen till för att testa kompatibiliteten mellan N6processen och kärnorna. År 2022 hoppas EU kunna tillverka en skarp processor för minst två superdatorer, varav den första ska stå klar år 2023. E U R O PA Ä R I L I K H E T med Japan, KIna och USA i full färd med att utveckla sin första superdator som ska spräcka den magiska gränsen på en exaflops – en triljon flyttalsoperationer per sekund eller 1018 flops. Eller ”flops” och ”flops” – det är inte säkert att flyttalsprestanda kommer att vara det viktigaste tävlingsmomentet mellan exadatorer. Det diskuteras sedan några år att de existerande prestanda­ måtten för rangordning av superdator borde förnyas. Djup maskininlärning är hett även inom superdatorområdet. Både Armkärnan och acceleratorerna i chipet är konstruerade med hänsyn till maskininlärning. H U V U D P R O C E S S O R i EU:s super­ dator blir Arms kommande datacenter-cpu Neoverse Zeus. Den stöder det nya numeriska formatet Bfloat16 som skapats för artificiella neuronnät och på kort tid anammats brett bland dem som tillverkar AI-acceleratorkretsar. Bfloat16 flyttar bitar från mantissa till exponent jämfört med ett klassiskt 16-bitars IEEE-flyttal, eftersom omfång i magnitud är mer användbart än precision, vid träning av neuronnät.

Risc V-processorn heter Titan. Den kommer att ha vektorenheter och acceleratorer för stenciler och tensorer. Det sistnämnda är en datatyp för neuronnät medan stenciler används för att lösa partiella differentialekvationer vid klimatmodelllering till exempel. Titans roll är att vara beräkningsaccelerator, så i projektet kallas den Epac, EPI accelerator, där EPI (European Processor Initiative) är namnet på EU:s processorprojekt. E PAC S TÖ D E R Bfloat plus alla normala numeriska typer, från åttabitars heltal till 64-bitars flyttal. Desssutom kanske den kommer att stödja variabel precision i någon form – att kunna anpassa antalet bitar i formatet dynamiskt till vad som behövs för stunden. Lägg ”Si Pearl” på minnet. Det är det franska företag som fått uppdraget att tillverka och dessutom därefter marknadsföra processorn. Företaget grundades i förra veckan. Därefter ska Atos och E4 Computer Engineering testa att bygga datorkort på prototypen. D E N S LU T L I G A superdatorprocessorn kommer att monteras på en 2.5D-interposer tillsammans med HBM-minne, PCI-Express 5.0-länkar och gränssnitt till DDR. Några av de kärnor som läggs i testchipet kanske kommer att läggas i egna chiplets istället. Fler kärnor kan komma ifråga för integrering, EPI letar fortfarande. Gränssnitten som integrerar kärnor och chiplets kommer att publiceras öppet. Processorn kan komma att tillverkas i flera varianter.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


Förbättra din analoga styrning digitalt Styrkretsar som kombinerar analog hastighet med digital flexibilitet

Inget system kan fungera utan tillförlitlig strömförsörjning. Vår familj av DEPA(Digitally Enhanced Power Analog)-produkter kombinerar prestandan hos en analog PWM-styrkrets med konfigurerbarheten hos en 8-bitars PIC-styrkrets (MCU). Kombinationen möjliggör tillägg av digitala egenskaper till en tillförlitlig, lättimplementerad analog styrslinga, inkluderande snabbt transientsvar, hög verkningsgrad, tillförlitlig förstärkning och fasmarginaler. Tillägg av förmågan att mäta och svara på förändringar med skräddarsydda algoritmer gör systemet mer robust, samtidigt som det möjliggör alternativ för diagnostik och kommunikation. Vår enkretslösning kan ta emot hög inspänning och reglera ett brett område av utgående ström eller spänning, vilket gör att du kan bibehålla robust funktion i ostadiga miljöer. Se hur våra flexibla DEPA-produkter kan förbättra din nästa konstruktion.

Viktiga funktioner •

Snabb och effektiv kraftomvandling med analog strömbaserad styrslinga

Flexibel styrning med integrerad MCU

Dynamiskt inställbart hårdvaruskydd möjliggör robust drift

www.microchip.com/FlexiblePower Microchips namn och logotyp samt Microchip-logotypen är registrerade varumärken tillhörande Microchip Technology Incorporated i USA och andra länder. Alla andra varumärken är respektive registrerad ägares egendom. © 2019 Microchip Technology Inc. Eftertryck förbjudes. DS20006124A. MEC2309A-SWE-12-19


TEMA: AI & DIGITALISERING

Professor rekommenderar försiktighet

När AI skapar mjukvara När Robert Feldt var liten drömde han om datorer som skrev sina egna program. Nu hjälper han drömmen att bli verklighet men varnar samtidigt för riskerna.

D

u skriver ett sms och mobilen gissar hela tiden nästa ord. Känner du igen det? Och ditt mailprogram ger förslag på korta brevsvar. Det kallas autokomplettering och finns numera även som verktyg för den som skriver källkod. Den väntas bli allt smartare. Idag kompletterar den enstaka ord. Snart kanske den producerar hela kodavsnitt som förslag på ett enda ord, efter att ha gissat vad du försöker göra.

är ett av flera exempel på smarta verktyg som finns eller snart kommer att finnas i en utvecklingsmiljö nära dig. Andra smarta verktyg söker efter buggar, väljer testfall eller förenklar, optimerar och till och med korrigerar kod. Eller ger dig ett röstgränssnitt till din utvecklingsmiljö. Programmerare har alltid varit experter på att ersätta sig själva med automater och verktyg. AI AU TO KO M P L E T T E R I N G

10

öppnar nu ytterligare möjligheter. Vad gäller smart komplettering finns den idag för bland annat Java, Python, Kotlin och Dart. Verktygen har namn som Codota, Kite och ML Complete. – De är idag mer eller mindre bra. De kommer att fortsätta att utvecklas, och bli vardag, men de kommer aldrig att bli perfekta, för de kan inte veta vad du vill uppnå. Den bedömningen kommer

från Robert Feldt, professor i mjukvaruutveckling på Chalmers. Han deltar i utvecklingen av denna typ av automatisering, och håller ett öga på den. Även ett kritiskt öga. Trots att det här faktiskt är vad han drömde om när han var liten. – Tänk att bara kunna ligga i sin säng och prata med datorn för att instruera den! Den ambitionen har jag hållit kvar i bakhuvudet. Han sålde sitt första program

Smarta testverktyg hittar in i utvecklingsmiljöerna.

när han var tretton och dokto­ rerade på Chalmers år 1997 för Jan Thorin som gav honom fria händer – ”jag vet inget om mjukvara utom att det är framtiden, och jag litar på dig”. D E T H E TA O M R Å D E T djup maskin­ inlärning bidrar till nyutveckling inom utvecklingsverktyg. Det gör även klassisk AI och andra datalogiområden, separat eller i korsbefruktning med varandra. – Deep Learning är den nuvarande flugan och den har inneburit en stor renässans för området som helhet med både ökat intresse och nya pengar in. – Men i många tillämpningar antingen behövs inte Deep Learning för att enklare metoder presterar lika bra, eller så är den något bättre prestandan inte värd den mer komplexa träning och de mer svårförståeliga resultat som Deep Learning ofta kan leda till. Automater hänger inte bara över axeln på dig när du

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


TEMA: AI & DIGITALISERING kodar. De kan också lägga sig i resultatet, som att skapa testfall, optimera kod eller rätta buggar. Idag handlar det om små ändringar, men förmodligen blir de allt större med tiden. En spännande optimeringsmetod är att helt sonika radera kod för att göra systemet snabbare eller strömsnålare. Det kanske till och med introducerar fel, men kanske bara för vissa specialfall som koden inte behöver kunna hantera? Eller så sänker det noggrannheten vilket kan vara ett pris värt att betala för högre prestanda. I A R T I F I C I E L L A N E U R O N N ÄT går det ibland att minska antalet precisionsbitar från 16 till 8, eller skära bort grenar. – Forskning pekar på att de stora komplexa modellerna sällan behövs, speciellt inom känsliga tillämpningar, som inbyggda system. Robert Feldt vill inte beskriva de nya AI-verktygen som en revolution. Det är inte så att robotar håller på att ta över programmerarnas jobb. – Smarta verktyg kommer att ta över mer och mer av utvecklingsarbetet. Gränserna kommer att förskjutas till och mer intressanta uppgifter. Men vi fortsätter använda människor för sådan som är kreativt och svårt. – Det kommer inte att komma helt nya sorters verktyg, utan snarare kommer alla verktyg att bli något lite bättre, med hjälp av AI och maskininlärning. Hans egen forskarkarriär har handlat mycket om automatisk programtestning. Det började redan vid examensarbetet. Han skulle optimera flygteknik med hjälp av en AI-metod kallad genetiska algoritmer. Algoritmen hittade till hans överraskning omedelbart en optimal lösning. Men det visade sig att programmet tjuvåkte på en bugg i flygsimulatorn. Idag finns gott om exempel på AI som ”fuskat” på liknande vis. R O B E R T F E L DT I N S ÅG att det gick att använda genetiska algoritmer och andra sökalgoritmer för att hitta buggar. Han blev därefter en av pionjärerna inom området, som generellt kallas sökbaserad kodutveckling. I ett samarbete med sydkoreanska forskare har Robert Feldt



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

utvecklat ett sätt att testa neuronnät i autonoma fordon. – Grundidén är att ägna det mesta av testandet åt saker som är lagom konstiga – som en regnbågsfärgad bil. Och mycket mindre test för osannolika saker‚ som ett flygplan som kommer in från vänster och en människa med get från höger. Facebook köpte för ett par år sedan ett centralt startuppföretag inom sökbaserad testning och använder dess verktyg Sapienz på alla sina appar – och har tidvis hittat hundratals buggar i månaden. Ett annat verktyg kallat Sapfix föreslår därefter en buggfix. Det finns också ett öppenkodsverktyg, Evosuite, som gör sökbaserad testning av Javakod. Om du som läsare börjar känna dig oroad över att allt mer kodande överlåts åt maskiner – så är du i gott sällskap. Den oron är faktiskt en av Robert Feldts specialiteter – att få företag att förstå riskerna med att introducera AI-verktyg. Robert Feldt förespråkar att AI introduceras på en så låg nivå som möjligt – där konsekvenserna av misstag är som minst. En AI som bara hjälper dig hitta testfall innebär en låg risk. En AI som rättar kod påverkar produkten och riskerna är högre – sådana rättelser bör granskas. är ett AIsystem som uppdaterar sig medan det körs. Det är ovanligt i säkerhetskritiska tillämpningar, men Tesla och andra tycks driva utvecklingen i den riktningen. Robert Feldt har sett flera exempel i företag där distinktionen mellan de här nivåerna inte görs när ledningen bestämmer att AI ska introduceras i verksamheten. Många AI-baserade utvecklingsverktyg finns fortfarande bara i forskarnas labb. – Själva forskningen om AI-verktyg är mogen och visar ganska övergripande på stora vinster. Dels i att effektivisera existerande testning, men även D E N H Ö G S TA R I S K E N

FAKTA

Verktyg på gränsen till genombrott Elektroniktidningen vill veta vad som är hetast just nu inom AI-stödd mjukvaruutveckling. Robert Feldt väljer tre områden: bottar, fuzzing och kausalanalys: Bottar är utvecklingsmiljöer som det går att prata med på naturligt språk, istället för att ge textkommandon. Nyttan är helt enkelt att de borde kunna spara tid. – Det är ett område som det varit mycket tryck på, på sistone. Ingen orkar minnas långa Gitkommandon. Git är en populär kollaborativ utvecklingsmiljö. – Hellre vill man kunna bara prata, och säga till exempel ”visa vilka andra som pillat i modulerna som det verkar vara fel på”. Framstegen inom djup maskin­ inärning ligger bakom bottarnas utveckling. Det är den som används för att tolka naturligt språk. – Men det känns fortfarande lite grand som att det är mer explorativ forskning som görs och vi har ännu inte sett utvärderingarna som visar vilka vinsterna verkligen är på större delar av det som utvecklare gör dagligen. l Fuzztest är automatiska sätt att välja testdata till program. Det är teoretiskt omöjligt att testa alla tänkbara indata. Att generera helt slumpmässiga indata blir ineffektivt. Fuzztest är att generera underliga indata som ser naturliga ut men ändå provocerar fram oupptäckta fel. l

för att ta fram nya tester och automatiskt testa bättre än vad människor kan göra. Men där tar utvecklingen ofta stopp. Verktyg som tas fram inom forskningen har ofta problem att ta sig fram till industrin. Det finns spännande forsknings­ resultat inom området som ingen tagit sig för att integrera i utvecklingsmiljöer. – Forskare får sällan pengar till att göra nyckelfärdiga verktyg. Så det finns glapp mellan vad som är möjligt att göra, och vad som kan laddas hem och testas. Han exemplifierar med en metod för property based testing (PBT) som utvecklades på Chalmers för 20 år sedan. PBT

Codota ger förslag.

Här finns en del mogen teknik. Fuzztest har hunnit bygga upp en lång meritlista över identifierade buggar i populära program. Facebook hittar tusentals buggar i mobila appar genom att testa på det viset. Programmet American fuzzy lop är öppen källkod och har hittat mängder av buggar i öppen källkod. Särskilt intressant är fuzztest för säkerhetshål. De beror ofta på oväntade indata som får program att sänka garden och släppa igenom inkräktare. Flera omtalade hål och hemligheter har hittats eller skulle kunna ha hittats via fuzztest. l Kausalanalys (root cause analysis) handlar om att hitta grund­ orsaken till programfel. Felet finns ofta inte där det uppträder, utan kan behöva nystas upp. Det finns tecken på att maskininlärning kan komma att göra stor skillnad inom området. En forskningsartikel i sommar kommer att rapportera ett test där 37 utvecklare kunde identifiera rotorsaken till 96 procent av undersökta programfel. – Står vi inför ett genombrott nu? Det är för tidigt för att det ska kunna komma verktyg. Men det är en kittlande inspiration. – På fem års sikt tror jag definitivt att det finns stöd för kausalanalys.

testar att angivna samband gäller mellan in- och utdata genom att generera testfall. – Det är en erkänt bra teknik. Forskare har haft verktyg. Men det är först nu som det dykt upp en rimligt robust version i öppen källkod, Hypothesis. ÄV E N N Ä R S A M A R B E T E N med industrin resulterar i en färdig lösning, är det sällan en generell lösning, och sällan det formas en avknoppare som skulle kunna sälja och underhålla ett verktyg. Finns det något sätt för ett industriföretag kunna dra nytta av de nya resultaten? Robert Feldt ger ett anspråkslöst förslag till en ingång – exjobb. – Om du är intresserad – hitta en teknik som är relativt mogen och låt en student göra ett jobb hos dig. Genom att ha exjobbare igång och testa och tillämpa nya tekniker i sin verksamhet, lär man sig mer och utvecklar sin arsenal. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

11


TEMA: AI & DIGITALISERING

De digitaliserar industrin med AI

Ignitarium erbjuder datorseende för industriella tillämpningar i USA, Japan och Europa. I Sverige har Ericsson nappat. Elektroniktidningen pratar med företagets produktchef Sujeeth Joseph.

E

ricsson har i ett år använt smart kameraövervakning från Ignitarium för att minska riskerna på verkstadsgolvet. På en fabrik i Kista som tillverkar 5G-utrustning spanar en AI-kamera på personalen och bockar av att den bär skyddsglasögon, skor med tåskydd, hjälm, och andra säkerhetspersedlar. Det här är en av flera industriella tillämpningar som Ignitarium hittat för datorseende med hjälp artificiell intelligens och djup maskininlärning. ­Ericsson gör offentligt tummen upp och sorterar in Ignitarium i sitt ekosystem för Industri 4.0. När deep learning började breda ut sig i mitten av 10-talet insåg den indiska konsulten Ignitarium den gryende potentialen och satte ihop en grupp på åtta utvecklare med erfarenhet från klassisk bildanalys och datorseende. De utvecklade ett paket AI-mjukvara, inklusive egna neuronnät. Dessutom tog de fram anpassad kamerateknik.

Ignitariums AI hjälper företag att bocka av nya säkerhetskrav.

År 2018 kände gruppen sig mogen att presentera två produkter för industriell användning av djup maskininlärning under namnen FLK-i och TYQ-i. – Vi gjorde en hel del forskning och utveckling inom AI – kanske tre år – innan vi rullade ut dem som produkter för 2,5 år sedan, berättar Ignitariums produktchef Sujeeth Joseph. Han har en 27-årig ­karriär bakom sig, bland annat på Sandisk och har samarbetat med Ignitarium sedan det ­grundades. Det var han som myntade namnet till exempel – ”en plats

det slår gnistor om”, fritt översatt. Men heltidsanställd blev han först år 2018. Varför trodde Ignitarium att ni skulle kunna ha något att erbjuda inom AI-bildanalys? – Dels på grund av den bakgrund som våra grundare hade, inom multimedia, video och audio. Och dels att det fanns öppningar på marknaden. Hur stor är marknads­ potentialen? – Gigantisk. Vi gjorde en marknadsanalys och industriell auto­

matisk kvalitetssäkring är hur stort som helst. Särskilt i Europa där en stor del av produktionen är automatiserad. Den första marknad Ignitarium gav sig på utanför Indien var USA. Företaget hade redan två etablerade kontor där, sedan 2015, i San Jose och Austin. – USA var vi mest bekanta med redan, från vårt tidigare liv som konsult. Vi kan det amerikanska ekosystemet för konstruktion, så det var det logiska förstahandsvalet. Efter USA gick Ignitarium vidare till Europa och nyligen till Japan. Är det skillnader mellan ­marknaderna? – O ja! Intresset för tekniken är stort på alla tre. Men de adopterar lösningarna på olika sätt och acceptansen ganska olika. Det är till exempel mycket lättare att komma in på den amerikanska marknaden och övertyga chefer och ansvariga om att anamma ny teknik. I Europa stöter man

Bara åtta utvecklar AI-lösningarna Ignitarium grundades som inbyggnadskonsult år 2012 av en grupp erfarna halvledar­ konstruktörer. År 2017 var det totala antalet kunder fortfarande bara uppe i 25. Ignitarium levererar både hårdvara och mjukvara. Och system – företaget har utvecklat ett system där en doktor via en app kan monitorera kroppstemperatur på för tidigt födda barn, med den extra utmaningen att kommunikationen går över mobilnätet och ska fungera stabilt på indisk landsbygd.

12

Kostnadskänsligheten på den indiska marknaden betydde att resurssnålhet var en ledstjärna när Ignitarium utvecklade sina AI-plattformar. Bildanalysen skulle inte kräva specialbyggda industriella kameror utan hellre simpla webbkameror. Ett stort tillämpningsområde är en klassiker inom datorseende – att i realtid avsyna produkter som glider fram på löpande band – har de rätt färg, form och struktur? Tillämpningen kan vara sortering eller att peka ut defekta produkter.

Ignitarium har fått in foten i skoindustrin och försöker bland annat expandera till textilindustrin och fordonskomponenter. Ett indiskt sjukhus använder samma smarta kamerasystem som Ericsson för att påminna läkare om att hänga på sig sina vita rockar och attiraljer. Och i ett renrum i Indien blir personalen påmind om ansiktsmasker, skor och handskar. Det som detekteras är ”anomalier” avvikelser från hur en bildscen borde se ut. Samma koncept används för att göra avspärrningar – att larma

för att människor, bilar eller andra objekt befinner där de inte borde. En medicinsk tillämpning har varit att upptäcka blodbrist i mikroskopbilder, och blödningar och infarkter i skiktröntgen av hjärnan. Träningen gjordes i molnet men analysen i ett egenutvecklat 57 lager djupt neuronnät görs på en vanlig pc. Ett annat tillämpningsområde är kvalitetskontroll i infrastruktur – till exempel att verifiera att järnvägsräls, syllar och bultar ligger rätt och är oskadade, med AI-kameran på en järnvägsvagn, eller från drönare eller flygplan. Också pipelines och

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


TEMA: AI & DIGITALISERING

Under de två senaste åren har personalen på Ignitarium i det närmaste fördubblats till idag 200 anställda.

Hård hatt på huvudet ska personalen ha, annars kommer den inte in på verkstaden! Den typen av omtänksam bildigenkänning är en av indiska Ignitariums produkter.

på lite mer konservatism i vissa delar – som Frankrike och Tyskland. – Japanerna kan vara mycket intresserade, men det kan ta tid att vinna deras förtroende innan de går med på att öppna plånboken eller gå in i något djupare engagemang. – I Indien är det helt annorlunda. Där är kostnadskänsligheten superhög. Och det krävs en hel del argumentation för att övertyga dem om värdet i att överge traditionella produktionsmetoder. Koncepttest, proof-of-concept, kan bli väldigt utdragna i Indien. – Indien är faktiskt tuffast, trots att det är hemmaplan, konstaterar Sujeeth Joseph med ett skratt. Också drivkrafterna bakom intresset för industriell AI skiljer sig åt. – I Japan handlar det inte om kostnadstryck, utan ofta om att det helt enkelt saknas kompetenta människor att göra kvalitetsgranskning, med en åld-

rande befolkning. Det finns inget alternativ till automatisering. – I Indien finns gott om billig arbetskraft. Här handlar det om att öka genomströmningen och sänka kostnaderna. Men också om repeterbarhet, transparens och att dokumentera tillverkningsstegen på ett sätt som inte är möjligt med mänskliga arbetare. – I USA och Europa är ingenting viktigare än effektivitet – så de automatiserar när de kan. Sär-

kraftledningar kan avsynas. Här behövs till skillnad från löpandebandlösningarna ingen realtid. Kravskillnader av det slaget avgör vilken AI-hårdvara som Ignitarium använder i sina lösningar. De konkreta plattformarna är cpu:er från Intel, mikroprocessorer och styrkretsar från Renesas, grafikprocessorer för server och inbyggnad från Nvidia och FPGA:er från Lattice. I beräkningskraft innebär detta ett brett spann från tunga grafikkort för serverrack för träning av neuronnät, till enklast möjliga styrkort som nätt och jämnt klarar realtidskraven i ändnoden. – I mitten hittar du FPGA:erna. De kan kombinera lågt pris, som Lattice. med möjligheten att skräddarsy

neuronnät, vilket ger dig mycket hög prestanda, säger Sujeeth Joseph. – Båda våra AI-produkter är skalbara över all denna hårdvara. Samma algoritmer kan snurra ­överallt.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

skilt i norra Europa finns också ett problem liknande det i Japan, att arbetskraften är dyr. Några tiotal konkurrenter finns enligt Sujeeth Joseph i bland annat Israel, Tyskland, Sydkorea, Indien och USA. – Inom våra specialiteter, som järnväg till exempel, har vi inte sett så många utmanare. Men inom olja och gas finns hur många som helst. Det som i grunden skapat marknaden är förstås den plöts­

Ignitariums egenutvecklade neuronnät klarar sig med billiga kameror.

– Men ren mjukvara är så mycket enklare att sjösätta, så det är vad vi strävar efter. AI-lösningen levereras typiskt på ett standardinbyggnadskort som kommunicerar med de plattformar som anläggningen redan använder. AI-mjukvaran utvecklas med stanOperatörer och ingenjörer använder dardverktyg som Caffe, Tensorflow, därefter företagets lösning på sina Pytorch, men anpassas sedan till de vanliga konsoler. olika hårdvarornas mellanvara: Cuda Endast åtta ingenjörer utvecklar för Nvidia, SensAI för Lattice, AI-lösningarna av en total och e-AI för Renesas. personalstyrka på 200 inHuvudsakligen levererar genjörer. Från sina tidigare Ignitarium rena mjukvarulösår av konsultverksamhet ningar för AI. Ibland kopplar har Ignitarium utvecklat fler företaget in sin halvledarkompetenser än AI. kompetens och utvecklar En av de stora produkskräddarsydd hårdvara åt terna är ett system för asset kunden. Sujeeth Joseph tracking med centimeter-

liga utvecklingen om AI-området av djup maskininlärning. Tekniken startade i forskningslabben men nu finns verktygen framme även för ingenjörer. Inklusive hårdvarulösningar på billiga mikroprocessorer och FPGA:er. – För det tredje finns idag ett stort utbud av intressanta kame­ ror som blivit överkomliga i pris – mikroskop, hyperspektrala kameror, IR-kameror, med mera. Detta är något som exploderat under de senaste 5–6 åren. Var ser ni tillväxt? – Ett område som vi går in hårt för är anomali- och defektdetektering i allmän infrastruktur. Vi är redan starka på järnvägar och expanderar nu till angränsande områden, som kanaler, vägar, broar, mobilmaster, kraftstolpar, et cetera. – Vi har fått många förfrågningar från dem som gör underhåll på solcellsfarmer. JAN TÅNGRING jan@etn.se

noggrannhet – också det av intresse för industrigolvet. Utöver mjukvara finns k­ ompetens för VLSI- och FPGA-design. Ignitarium har utvecklat en Cortex M3baserad krets för autentisering och hjälpt till med blandsignalverifiering av en batteriladdare. En amerikansk startup inom autonoma fordon har fått hjälp att utveckla en säkerhetskritisk systemkrets för sensorfusion och bildanalys på Tensilica P5 och Cortex R5F. På FPGA:er har Ignitarium bland annat gjort ett antal multimediaprojekt: lösningar för flerkanalig video och bildförbättring, prototyper för ett nytt ljudformat och en emulator av en systemkrets för multimedia. JT

13


TEMA: AI & DIGITALISERING

Gruvindustrin hyllar Mobilaris navigator Förra året släppte Mobilaris en viktig pusselbit i sitt positioneringssystem – en navigator som gör att ett gruvfordon vet sin position under jord på fem meter när, utan hjälp av GPS eller annan infrastruktur för navigering. En egenutvecklad algoritm beräknar i realtid var fordonet befinner sig. Boliden var först med att köpa navigatorn och framåt ska den adderas till alla gruvfordon i bolagets alla underjordsgruvor.

I

augusti förra året lanserade Mobilaris produkten Onboard – tre månader senare vann företaget Swedish Mining Innovation Award 2019 med motiveringen att företaget skapat ”en lösning som är en förutsättning för det paradigmskifte som gruvbranschen står inför.” – Vi blev positivt överraskade av att vinna, men idag det finns faktiskt ingen annan som gör något liknande det vi gör, säger Mikael Nyström, vd på Mobilaris. Onboard är en fordonsnavigator som ovan jord fungerar likt vilken annan navigator som helst, men när den lämnar jordytan går den över till att beräkna sin position med hjälp av en mjukvara i en surfplatta monterad i fordonet. Navigatorn utgör kärnan i Mobilaris positioneringssystem för gruvor och tunnlar i sällskap med centralenheten Mobilaris Mining Intelligence, en databas som läggs lokalt eller i ett moln.

14

– Den måste du också ha. Det är den övergripande hjärnan i lösningen som integrerar allt. Den innehåller exempelvis den kontinuerligt uppdaterade kartan, men också annan information. Det är också den som ger information om var allt befinner sig i gruvan, förklarar Mikael Nyström. T I L L S A M M A N S B I L D A R de två delarna något som kan liknas vid Google Maps för underjordsgruvor. De håller reda på fordon och gör det möjligt att navigera under jorden utan dyr infrastruktur. För att det hela ska fungera krävs en del indata. En modern surfplatta med god processorkapacitet som innehåller kompass, gyron och accelerometrar. Sensorerna ger information om rörelsen hos fordonet. Därtill krävs information om fordonets hastighet samt en 3D-karta av gruvan.

Hastigheten får systemet via en kabelbaserad Bluetoothplugg som ansluts till fordonets CAN-buss. På så sätt kan hastigheten läsas hos 90 procent av alla fordon. I resterande fordon monteras en doppler-radar som ger hastigheten. – Vi använder rådata från sensorerna, data från fordonet och gruvkartan för att med avancerad matematik beräkna ditt fordons position i realtid. Det är en självlärande lösning som kan räkna ut var du är på en fordonslängd när. Utmaningen har varit att skapa en robust, stabil och adaptiv lösning trots att systemet förlitar sig på billiga sensorer, en hastighetsbestämning som bland annat påverkas av lufttrycket i däcket på ett fordon samt en gruvkarta som kan ha fel lite här och där. Inför ett beslut har systemet cirka fem parametrar att förlita sig på. I realtid beräknar den alla

möjliga positioner och beslutar samtidigt vilken parameter som är mest fel, för att sedan ta mind­ re hänsyn till den. F Ö R AT T Å S K Å D L I G G Ö R A hur det hela fungerar tar Mikael Nyström exemplet med en felritad karta. Kartan säger kanske att föraren ska köra 1000 meter innan den ska svänga till höger, men i verkligheten är det 1050 meter. – Jag kan ju inte svänga in i bergväggen. Här kommer vårt AI-tänk in. Algoritmen måste notera och lära sig att det finns ett fel i indata. Det betyder också att positionen blir bättre när fordonet kört ett tag i gruvan. – Detta har vi skrivit patent på. Hur man blandar de olika indata och hur systematiken ser ut runtomkring. När Onboard kopplas samman med databasen skapas ett riktigt kraftfullt verktyg för dem som arbetar i en gruva. I det skedet blir navigatorn faktiskt

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


MOBILARIS

TEMA: AI & DIGITALISERING FAKTA

Från Telia till Epicor

MOBILARIS

Mobilaris grundades 1999 av några på Telia. Företaget började sin bana i ett samarbete med Ericsson, för att utveckla världens första positioneringsplattform till just Telia. Plattformen lanserades år 2000. Idag har Mobilaris fem dotterbolag: Mining & Civil Enginee­ ring (MCE), National Security, Industrial Solutions, Mobilaris America och Mobilaris Australia. Av företagets 75 anställda arbetar en i Australien, en i USA och resten i Luleå. Mobilaris MCE – som artikeln här handlar om – siktar på gruvor och tunnlar med sina lösningar. För knappt tre år sedan köpte Epiroc, som tidigare var en del av industrijätten Atlas Copco, 34 procent av MCE.

Fordonsnavigatorn Onboard placeras fram i ett fordon medan gruvarbetarna kan komma åt all information via sin digitala uppslagsbok, kallad Pocket Mine.

bättre än Google Maps, eftersom alla fordon kan se varandra. – Det bygger förstås på att du har någon form av kommunikationsteknik. Det kan vara LTE eller wifi, vilket många gruvor håller på att installera idag. Sen har vissa gruvor proprietära lösningar, men för oss spelar det ingen roll så länge det inte är analog kommunikation. Runt de två byggblocken har Mobilaris en mängd finesser som underlättar verksamheten, speciellt i större gruvor. Kärnan i verksamheten är mjukvara, men hårdvara finns också. Företaget har utvecklat en liten wifi-tagg som kan stoppas i en ficka eller monteras i pannlampa på en gruvarbetares hjälm.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

i gruvkartan, fast med en grövre position än fordonen. Normalt är noggrannheten runt 50 meter. – Det fanns taggar där ute, men de uppfyllde inte kundkraven så vi tvingades att utveckla en egen för att kunna sälja resten av våra lösningar, förklarar Mikael Nyström. En annan lösning bygger på att man sätter passiva rfid-taggar på utrustning som inte har ström eller som man inte vill sätta något dyrt på. Det kan vara något man lätt vill hitta, som ett skåp med reservdelar, en pump eller en skopa till en traktor. – På fordon som kör mycket i gruvan, som servicefordon, sätter vi sedan en rfid-antenn. När de kör kors och tvärs passerar de sakerna, registrerar dem och lyfter samtidigt in den aktuella informationen i databasen. Den som vill hitta något, exempelvis en traktorskopa, går in i sin Pocket Mine i mobilen, fritextsöker på endera en viss

enhets id eller definiera en typ av skopa inom ett visst område i gruvan. När ett resultat dyker upp klickar man på det, anger att man vill åka dit varmed vägen visas på skärmen och systemet guidar rätt. M E D TA N K E PÅ att en svensk gruva är allt från 30–40 km upp till 500 km kan man förstå att en sådan tjänst är attraktiv. – Vi vet var allt i gruvan är, fasta objekt, rörliga objekt, hur wifi-nätet är uppbyggt och mycket mer. Har man all den informationen så har man en helt ny form av beslutsstöd. Beslutsstöd från position är det som genomsyrar verksamheten i alla Mobilaris dotterbolag. Inom gruvdelen har tillväxten dock varit snabbast eftersom ett beslutsstöd bäddar för effektivare verksamhet, men också en säkrare miljö då man automatiskt vet var alla befinner sig i en viss situation.

MOBILARIS

– Vi skapar ett beslutsstöd till den som är ansvarig för brytningsområdet att kontrollera läget och hålla verksamheten effektiv, påpekar Mikael Nyström. Detta och lite till har gjort att Boliden är på väg att rulla ut Onboard till sin fordonsflotta i sina underjordsgruvor. – Vi tar dem en i taget. Vi håller på med den första, och fortsätter med den andra under våren, berättar Mikael Nyström. Boliden var först med sitt beslut, och är först om att köpa lösningen till sina underjordsgruvor. – Men vi har ett par kunder i Australien där vi också kommer att börja rulla ut under våren. Och även en i Kanada och i Indien. – Innan året tar slut skulle jag gissa att vi har installationer i åtta till tio olika gruvor, och det är väl vad vi orkar med under det första året. ANNA WENNBERG anna@etn.se

15

▲ ▲

N Ä R P E R S O N E N är i ett wifinät mäter systemet signalstyrkan till olika accesspunkter och beräknar positionen. Har personen en mobil med en mjukvara, kallad Pocket Mine‚ kan hen se sig själv

MOBILARIS

MOBILARIS

Mikael Nyström.


TEMA: AI & DIGITALISERING

Bygger innovationsnav i Luleå

MOBILARIS

Mobilaris växer så det knakar. Idag har företaget närmare 75 anställda i staden, om ett år ska den siffran ha passerat 100. För att klara expansionen planerar företaget att flytta in i ett nybyggt kontorshus i ­slutet av nästa år. Dit ­bjuder Mobilaris även in andra företag, som det ser synergier med.

I

nnovationshus, är arbetsnamn på vårt framtida kontorshus, säger Mikael Nyström, vd på Mobilaris. Det är Skanska som inom kort sätter spaden i marken för att börja bygga East, som kontorsbyggnaden i Luleå kallas där Mobilaris tecknat hyreskontrakt. Det blir byggföretagets mest hållbara kontorsprojekt i norra Sverige, till dags dato. Fastighe-

ten ska försörjas med solceller och ha låg energiförbrukning. – Huset kommer att rymma 210 personer. Vi räknar med att ta två tredjedelar, för vi behöver expansionsutrymme. Resten kommer vi att bjuda in andra hyresgäster till. – Det blir troligen ett antal mindre företag som jobbar med innovation och som kan dra nytta av att sitta med oss, och

som vi ser någon form av synergier med. Tanken är att skapa en dyna­ misk miljö som bäddar för olika typer av utbyten – en sorts idéinkubator. Samtidigt är satsningen självklart också ett sätt för Mobilaris att attrahera kompetens till Luleå, så att företaget kan fortsätta att expandera. – Bara i år siktar vi på att anställa ett 30-tal personer.

Främst söker Mobilaris mjukvaruutvecklare. Det handla om att utveckla allt från AI-lösningar och användargränssnitt till ren programvaruutveckling, exempelvis javautveckling. – Vi behöver även kompetens för att kunna växa organisationen, som projektledning, försäljning och även chefer, adderar Mikael Nyström. AW

Algoritmer tar över beslutet Beslutsstöd från position är kärnan i verksamhet hos alla Mobilaris dotterbolag, men gruvverksamheten växer snabbast. Gruvindustrin har insett att digitalisering skapar stor möjlighet till produktions­effektivisering och bättre säkerhet. Utmaningen framåt är att analysera all data – då krävs självlärande system.

– Vi knyter ihop nyttan av att veta var något är med vad det ska göra. Sen knyter vi ihop det ytterligare med att visualisera så att det ska vara enklare att besluta för den som ska använda informationen. Det är den röda tråden genom alla våra bolag, förklarar Mikael Nyström, vd på Mobilaris. M E N I TA K T med att en gruva digitaliseras blir det allt svårare för en människa att fatta relevanta beslut. Mängden

16

data som produceras skjuter i höjden och det blir lätt en skog av information. Då krävs någon form av analysverktyg, eller något mer avancerat. – Söker man effektivare sätt att arbeta på kommer AI in som något naturligt, konstaterar Mikael Nyström. att gruvbranschen ser att det i framtiden är nödvändigt att använda artificiell intelligens för att kunna analysera all data som den samlar in. HAN MENAR

Mobilaris har tagit ett stort kliv i den riktningen, och alla andra är på väg. – Vissa använder AI för att jobba med förutspått underhåll för sina fordon och med vissa utvecklar vi olika tjänster som de kan ha nytta av framåt. T R E N D E N H A R B Ö R J AT att visa tydliga spår i stora gruvor. Där kan närmare 1 000 fordon vara aktiva samtidigt. Då är det omöjligt för en människa att utan avancerad hjälp besluta

den bästa användningen av alla fordon, maskiner och männi­ skor under ett åttatimmarsskift. – AI kan se konsekvenserna av besluten som du fattar och resultatet av det löpande i realtid. – Det är inget som kommer i år, men hit är vi på väg inom denna bransch. Jag tror att inom fem år så använder gruvindustrin intelligenta system som tar flera egna beslut om vad som bör göras härnäst, säger Mikael Nyström. AW

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


AY ST

Rebecka Carlsson

D

Sustainability & exponential tech

E AT PD

- STORT FOKUS PÅ ELEKTRONIK & AI

U

TIPS: KOSTNADSFRI KOMPETENSUTVECKLING I VÅR!

Panel: ”The engineers of the future are soon here, but who are they? And how do we attract them?

Emelie Samuelsson

Sustainability, Entrepreneur

vd, Womengineer

”Cut the cable with 5G!”

My 6 T´s of innovation

Charlotta Ahlberg

Erik Josefsson

Vice President & Global Head Advanced Industries

Head of Innovation Labs Volvo Cars

ALLA SEMINARIER ÄR PÅ ENGELSKA.

TILLVERKNINGSINDUSTRINS MÖTESPLATS FÖR PRODUKTUTVECKLING & SOURCING


Awards: this year´s electronic company x 2!

By EIG (the association of electronics in Gothenburg)

Panel: How do we meet the manufacturing industry´s need of digital excellence? Moderated by: Fredrik Von Essen, Business policy expert & Erik Behm, Area & Investment Manager ICT

TA MED DIG KOLLEGORNA OCH BESÖK ADVANCED ENGINEERING KOSTNADSFRITT! Plats: Åbymässan, Mölndal Datum & tider: 25 mars, 09-17 & 26 mars, 09-16 Mötesplatsen finns till för dig som beslutar eller påverkar inköp med målet att optimera en ny eller existerande industriell produkt eller för dig som vill automatisera produktionen. Oberoende av vilket steg i utvecklingsprocessen ni fokuserar på, så är detta mässan för er!

Tekniskt kunniga utställare

Material pavilion, vehicle area

2 scener med industriprofiler & nyhetsdemos

3 temahalvdagar med applied AI, inköp & teknisk kommunikation

Startup area & pitch sessions

After work

Registrera dig för fri entré & se utställarlista & fullt program på

www.advancedengineering.se

TILLVERKNINGSINDUSTRINS MÖTESPLATS FÖR PRODUKTUTVECKLING & SOURCING


TEMA: AI & DIGITALISERING

Tryggare byggare med appar och sensorer Det ska gå lika snabbt att evakuera bygg­ arbetsplatsen som byggnaden när den står färdig och det finns ett kombinerat brandlarm och utrymningssystem. Göteborgsföretaget Brinjas lösning är trådlös och enkel att installera.

D

som tog ungefär ett år. Hjärtat i systemet är Brinja Core som fungerar som en gateway. Den är ansluten till byggarbetsplatsens elnät och uppkopplad till omvärlden via mobilnätet. Den har en siren men också fysiska ingångar för att koppla in och styra två slingor med belysning.

rera hur ofta man mäter, normalt är att mäta varje timme eller varje halvtimme. Då räcker batteriet i sensor­ noden minst 18 månader, vilket är tillräckligt för de flesta byggen. – När kunderna ser möjlig­ heten tror jag att vi kommer att se krav på tätare mätningar, säger Axel Sjögren Holtz.

V I D A R E K A N D E N kommunicera trådlöst med de egenutvecklade sensornoderna Brinja Node, som bland annat mäter temperatur, fukt, damm, ljus, buller och gaser som kolmonoxid. Normalt finns en till två sensornoder kopplade till varje gateway. Beroende på hur stort bygget är kan varje gateway täcka två eller tre våningsplan på 500 till 1 000 kvadratmeter. Kommunikationen sker på frekvenser under 1 GHz med N O R M A LT F I N N S D E T bara en ett proprietärt protokoll vilket larmknapp och en siren, vilket ger tillräckligt god räckvidd sällan räcker i den bullriga för att klara normala byggen. miljö som ett bygge är. Brinja Datamängderna är små, och har därför kompletterat sirenen miljödata behöver inte loggas med möjligheten att styra den särskilt ofta, det kan räcka med tillfälliga belysningen på bygg­ varje timme. arbetsplatsen genom att släcka – Det är betydligt oftare och tända ljuset. än idag när man går runt En första presentation och mäter manuellt, säger på hur systemet var tänkt Xavier Leon. att ­fungera genomfördes Data skickas upp till i maj 2017. I september molnet och blir åtkomliga samma år tog den första via en programvara kallad kunden fram plånboken Brinja Manager. för att bidra till utvecklingXavier Leon – Det går att konfiguen av systemet. Arbetet

A L L A S O M J O B B A R på ­bygget l­ addar ned Brinjas app i sin mobil som en del av den obligatoriska säkerhetsgenomgången de genomför innan de får tillträde. Det innebär att den som är ansvarig för säkerheten dels vet vilka som kan befinna sig på platsen men också att alla kan utlösa ett larm. Dessutom får den som är ansvarig för bygget ett SMS med telefonnummer till den som utlöst larmet och kan därmed kontakta personen för att få reda på anledningen.

et kan ta mer än 30 minuter att utrymma en byggarbetsplats. Men under den senaste utrymningen med vårt system var 70 procent ute på två minuter, säger Xavier Leon som är en av grundarna till Göteborgsföretaget Brinja. Precis som många andra bolag började Brinja med en helt annan idé kring säkerhet. Men efter ett par månader skiftade fokus när grundarna stötte på problemet med att det tar för lång tid att utrymma en byggarbetsplats. – I en liten restaurang för 20 personer måste det finnas brandlarm och utrymningssystem. Men en byggarbetsplats med 500 personer har ofta inget vettigt utrymningssystem, säger företagets teknikchef Axel Sjögren Holtz.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

S O M KO M P L E M E N T kan man använda fysiska tryckknappar för att aktivera larmet. Tryckknapparna är kopplade trådlöst till centralenheten.

Appen underlättar avprickningen efter en utrymning i och med att det går att kvittera larmet när man kommit till uppsamlingsplatsen. Därmed kan man snabbt fokusera på dem som saknas. De behöver inte nödvändigtvis vara kvar på bygget, det kan lika gärna vara så att de är lediga eller glömt telefonen hemma. Det går också att skicka ut larmet till appen och sedan kvittera det när man kommit ut. Larmet till appen kan också innehålla instruktioner som att ta på en gasmask eller hörselskydd. B R I N J A Ä R I D AG I N N E på den fjärde generationen av ­systemet och har betalande kunder, bland annat byggjättarna NCC och Skanska. Företagen hyr på månadsbasis. – Vi har också startat en första pilot i Finland med det största byggbolaget där. Ambitionen är att vidare­ utveckla systemet med en bärbar modell av sensornoden och att addera fler analysverktyg till mjukvaran. Dessutom är ambitionen att expandera till fler länder. För det behövs kapital. Före­ taget siktar därför på att ta in mellan fem och tio miljoner kronor till sommaren.

PER HENRICSSON per@etn.se

Axel Sjögren Holtz

19


TEMA: AI & DIGITALISERING

Sveriges smartaste sågverk

S

edan starten för tre år sedan har mycket hänt. En antal sensorer och kameror har placerats ut i sågverket och data har samlats in i mängder. Idéer har funnits, och förkastats. – Ja, när vi startade provade vi flera färdiga lösningar. Vi hade en förhoppning om att kunna ta en idé från annat håll, som vi kunde utgå ifrån, men vi hittade inget som passade sågverk, säger Peter Rockedahl, teknisk direktör på Moelven Industrier. De existerande lösningarna för Industri 4.0 stödde helt enkelt inte sågverkets arbetssätt. När andra industrier plockar ihop olika delar till något större i sin process arbetar sågverket i motsatt riktning. Där delas istället stockarna successivt upp i allt mindre bitar. – Processen är sönderdelande. Då blir det en utmaning när man ska spåra flöden genom en process. Hur håller man exempelvis reda på vilken planka eller bräda som tillhör en speciell stock? Det har vi slitit med.

20

SUSANNE BROSTRÖM-AXELSSON

Norska Moelven bryter ny mark i Karlskoga. Där formar träkoncernen just nu Sveriges smartaste sågverk. Genom digitalisering ska hela produktionsprocessen optimeras, från stock till planka, samtidigt som energi­ förbrukningen minskar. Fingeravtryck – som Moelven kallar det – är en del av lösningen. Så fort en trästock tas in på område röntgas den. En profilbild skapas av stocken och registreras. Det betyder att avståndet mellan varje kvistvarv dokumenteras. Likaså identifieras storleken på varje kvist och hur långt kvisten går in i stammen. – Oavsett hur mycket vi sen delar upp stocken, om det blir åtta, tolv eller sexton bitar, så finns informationen kvar och vi kan spåra en bräda eller planka på individnivå med mycket stor sannolikhet. N Ä R S TO C K E N har gått igenom sortering, sågning och torkning är resultatet färdiga plankor och brädor. Innan de läggs i rätt hög, till rätt kund, används kameror för att skanna av dem. – Vi kombinerar mönsterigenkänning av kviststrukturen med trakidteknik, som betyder att vi tittar på träfiberstrukturerna, för att identifiera de olika individerna. Även ute i produktionen

använder företaget kameror. Likaså tar det in information via sensorer som exempelvis mäter vibration, energi och ljud. En insikt som kommit med projektet är att kvaliteten på den färdiga produkten kan avslöja eventuella problem i produktionsutrustningen. O M E N M A S K I N mår dåligt, vibrerar och drar mycket ström kommer det att visa sig på olika sätt när kameran skannar slutprodukten. Resultatet blir helt enkelt inte som förväntat – kanske har flera brädor blivit för tunna. – Därför är det viktigt för oss att kunna samla energi- och vibrationsvärden och sedan kunna koppla dem till rätt bräda eller plank. Först då kan vi se om det är några avvikelser och då kan vi göra felorsaksanalyser som gör att vi kommer tillrätta med vår produktkvalitet och att vi får en stabilare process, förklarar Peter Rockedahl. I ett sågverk är det mycket fysisk förflyttning av plankor och brädor. De hoppar och studsar.

Miljön är dammig och allmänt tuff. På speciellt utsatta ställen har högupplösta kameror satts upp för att analysera produktionsmönstret. Om brädorna exempelvis studsar på ett visst sätt, kan det vara ett tecken på att processen helt enkelt körs för fort. – Vi kan då göra korrigeringar utifrån hur kamerorna tolkar bilderna. Vi försöker också att lära kamerorna hur det ska se ut när allt går bra. På sikt är tanken att få till en automatisk korrigering. – Där är vi inte ännu, men vi har idéer och vi vet handgreppen för att kunna göra det. F Ö R E TAG E T H A R ÄV E N gjort analyser på hur det låter när det sågar. Vissa ljud är bra, andra kan tyda på att något är på väg att bli fel. – Det är också någonting som vi försöker använda. Vi vill kombinera ljud och bild för att skapa en förstärkt upplevelse över vad det är som sker.

FAKTA Digitaliseringen vid Moelvens sågverk i Valåsen utanför Karlskoga började i januari 2017. Startskottet var det Vinnovafinansierade projektet ”Det smarta digitala ­sågverket”. Förutom Moelven deltog även forskningsinstitutet Rise, RemaSawco och Schneider Electric. Projektet tog slut för ett år sedan, men arbetet vid sågverket har fortsatt. Träkoncernen Moelven har 15 sågverk i Norge och Sverige med cirka 3500 anställda. På sågverket i Valåsen arbetar drygt 100 personer.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


SUSANNE BROSTRÖM-AXELSSON

TEMA: AI & DIGITALISERING

skapas i Karlskoga För att spåra problem i utrustningen måste det gå att ta sig steg för steg bakåt i tiden för att på så sätt ta redan på vad som hänt i en speciell maskin, och också i den föregående processen. Det kräver att allt som sker är tidsstämplat och att mätdata är lagrat på rätt sätt. En utmaning är att ­processen inom ett sågverk är väldigt ut­ dragen. Träd fälls i skogen, de lastas, körs till sågverket, där de sorteras och lagras. Hanteringstiden inom sågverket är minst två månader från det att stocken kommer in till en färdig planka eller bräda. Allt sker med många mellanlager, och då behövs en teknik som länkar ihop mätvärden utifrån processvärden. – Tidigare har vi haft uppåt 20

informationsöar. Nu har vi länkat samman all information så att det i den virtuella världen ser ut som en sammanhållen process istället för enskilda processer med mellanlagring. har varit att ta fram en fungerande tidsstämpling som håller redan på tidsskillnaden mellan olika steg i processen. I många andra projekt har man arbetat med att försöka addera en fysisk märkning, som stämplar och rfid-taggar, men det kostar pengar. – Vi ville hitta något som är unikt för trävaran. Det har vi utvecklat inom projektet. Det är ett system som kombinerar bildbehandling med aktuell driftsdata. EN VIKTIG DEL

hitta data. Vi lastar inte upp en mängd data i molnet som många lösningar gör, exempelvis Amazons, utan vi har ett system som undviker att dubbellagra data.

– Det har vi patentsökt och fått beviljat i Sverige. Nu har vi även sökt patent på internationell nivå. Den kanske tuffaste nöten att knäcka inom projektet har varit att besluta var all data ska lagras. – När projektet började var vi övertygade om att vi skulle lägga allt i molnet, men det var en så stor utmaning att vi fick släppa det. – Vi har faktiskt inte vetat hur vi ska dela upp strukturen i mer än ett drygt halvår. Det har vi fått lära oss den svåra vägen. Resultatet är att det mesta idag lagras lokalt. Det som däremot analysera mycket och i flera olika kombinationer lagras i molnet. – Det som skiljer vår lösning från andra är vi kan ställa frågor till utrustningen om var vi kan

VA R D ATA P L AC E R A S avgörs av vilken målgrupp som behöver den. Allt som har med fabriken att göra – det som processoperatören ska komma åt – måste ligga lokalt. De som däremot arbetar med att analysera processen arbetar med historiska data, och sådan ligger i molnet. – Utmaning framåt är att kunna använda data på ett effektivt sätt och att kunna återkoppla till verksamheten, konstaterar Peter Rockedahl.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Utmaningen är att använda data

N

är det tvååriga projektet ”Det smarta digitala sågverket” drog igång för tre år sedan var målet att höja produktvärdet med 10 procent, höja processeffektiviteten med 15 procent och minska energianvändningen med 10 procent. Där är sågverket inte ännu. – Men vi är säkra på att vi kommer att nå dit vi tänkt, säger Peter Rockedahl, och adderar: – Tekniskt vet vi hur vi ska göra. Vi har testat och just nu



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

kör vi på delar av vårt sågverk. Närmast gäller det att få detta adopterat av alla i en organisation som denna. Det handlar om att utbilda personalen hur den på bästa sätt ska utnyttja den teknik som sågverket håller på att införa. – Att samla in data i stora högar är en sak, att använda den är en helt annan. Vi behöver lära oss att hantera data lokalt. Det är den delen vi kommer att jobba mycket med under 2020. AT T P R O J E K T E T ”Det smarta digitala sågverket” lett till att Moelven Valåsen i skrivande stund är en av fem finalister i IVA:s företagstävling ”Smart

Industri 2019” är uppskattat. Det stärker sammanhållningen på sågverket, men ger också viktiga spinn-off-effekter.

Peter Rockedahl

SUSANNE BROSTRÖM-AXELSSON

Målet i projektet ”Det smarta digitala sågverket” är högt satt. Ännu är det inte nått, men det ligger fast. Utmaningen är att utnyttja data på rätt sätt.

–   U N G D O M A R N A som kommer till oss säger att sågverk och trä­ industri ger känslan av mossiga, gråhåriga förstockade gubbar. Men när de läser om vad vi gör blir de intresserade och vi får lite lättare att rektytera den kompetens som vi så väl behöver, säger Peter Rockedahl, och konsta­ terar: – Vi måste attrahera männi­ skor som är intresserade av dataanalys utifrån processen sågverk. Det är den delen som är kritisk för oss. AW

21


TVÅ REFERENSKONSTRUKTIONER SOM VISAR PÅ SPÄNNVIDDEN I SENSAI.

PE R

R TA T

EX

TEMA: AI & DIGITALISERING

IKEL Närvarodetektering med hjälp av en CMOS-sensor som har en upplösning på 64×64×3 och ansluts via en VGG8-buss. Systemet har en uppdateringsfrekvens på fem bilder per sekund och förbrukar 7 mW när det körs på en iCE40 UltraPlus.

För att räkna människor används en CMOS-sensor med en upplösning på 128×128×3 som ansluts över en VGG8-buss. Uppdateringsfrekvensen är 30 bilder per sekund och systemet drar 850 mW med en ECP5-FPGA som har 85 000 logikceller.

Kör AI i ändnoderna E tt sätt att snabbt få ut mer beräkningskraft till ändnoderna utan att förlita sig på molnet är att använda programmerbar logik, FPGA:er. Parallelliteten hos dessa kan exempelvis användas för att snabba upp neurala nät. Genom att använda FPGA:er som är optimerade för låg effektförbrukning och har litet fotavtryck kan konstruktörerna uppfylla de strikta krav på effekt och storlek som finns hos dagens produkter för både konsumenter och industrin. Två exempel är Lattice FPGA-familjer iCE40 UltraPlus och ECP5. De drar mellan 1 mW och 1 W och upptar inte mer än 5,5 till 100 kvadratmillimeter. Genom att kombinera ultralåg effekt, hög prestanda och noggrannhet med stöd för äldre kommunikationsgränssnitt har dessa FPGA:er tillräcklig flexibilitet för att möta alla behov. För att underlätta utvecklingsarbetet har

Av Deepak Boppana, Lattice Semiconductor Deepak Boppana har jobbat på Lattice Semiconductor sedan 2012.

Datorseende, hårdvarucybersäkerhet, artificiell intelligens och maskin­inlärning – det är några av hans arbetsområden idag. Tillsammans med chefer för produktgrupper och marknadssegment söker han med ljus och lykta efter nya tillväxtmöjligheter för Lattice.

Lattice tagit fram SensAI, industrins första teknikstack som ger konstruktörerna alla de verktyg de behöver för att utveckla produkter med låg effektförbrukning och hög prestanda. Det handlar om tillämpningar för smarta hem, smarta fabriker, smarta städer och smarta bilar. SensAi lanserades 2018 och är en kombinerad hårdvaru- och mjukvarulösning avsedd för AI-inferenser i ändnoderna där produkterna ständigt är aktiva och

därför måste ha låg effektförbrukning. Vad finns då i detta ekosystem? De modulära hårdvaruplattformarna från Lattice, som iCE40 UPduino 2.0 med skölden HM01B0 och det ECP5-baserade utvecklingspaketet, ger en stabil grund för utveckling av applikationer. UPduino kan användas för AI-lösningar som bara konsumerar några få milliwatt medan EVDK stödjer tillämpningar som kräver mer effekt, men som normalt ligger under 1W.

Bli medlem i SER nu! SER är föreningen för Sveriges Elektro-, Data- och IT-ingenjörer. Vi arrangerar studiebesök, föredrag och seminarier för våra medlemmar där du får möjlighet att höra det senaste inom olika teknikområden. Genom oss kan du utöka ditt kontaktnät och möta nya intressanta företag. I medlemskapet ingår även Elektroniktidningen samt vår egen medlemstidning Elteknik. Läs mer om oss på www.ser.se Du kan även mejla oss på ser@ser.se

22

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


Lattice SensAI är en komplett lösning med hård- och mjukvara för tillämpningar med artificiell intelligens i ändnoderna.

1.5+ million articles from 500+ renowned manufacturers

Det går enkelt att instansiera mjukvara i form av IP-block i en FPGA för att snabba upp utvecklingsarbetet. Det finns kompakta IP-block för CNN (Convolutional Neural Networks) som gör det möjligt att implementera tillämpningar baserade på deep learning i FPGA:an iCE40 UltraPlus. SensAI har också ett fullt parametriserbart acceleratorblock för CNN-nät som kan implementeras i Lattice FPGA-familj ECP5. Detta IP-block har stöd för data med valbart antal bitar vilket i sin tur gör att konstruktörerna kan bestämma om de vill ha högre noggrannhet eller lägre effektförbrukning. S E N S A I G Ö R D E T M Ö J L I G T för konstruktörerna att utforska olika möjligheter och se hur olika val påverkar resultatet via en lättanvänd verktygskedja. Det går att träna neurala nät med standardiserade lösningar som Caffe, TensorFlow och Keras. Utvecklingsmiljön har också en kompilator för neurala nät som mappar de tränade näten på en heltalsrepresentation och har stöd för olika kvantifierings­ nivåer i vikterna. Konstruktören kan använda kompilatorn för att analysera, simulera och kompilera olika nät som ska implementeras på Lattice IP-kärnor utan att för den sakens skull ha kunskap om RTL. Konstruktörerna kan sedan använda traditionella FPGA-verktyg som Radiant och Diamond från Lattice för att implementera den kompletta konstruktionen. För att snabba upp konstruktionsfasen har SensAI ett växande antal referenskonstruktioner och exempel. Listan innehåller bland annat ansiktsigenkänning, handgester, nyckelfraser i tal, närvaro­ detektion, ansiktsföljning, räkning av objekt och avläsning av hastig­ hetsskyltar. Slutligen så behöver designteamen ofta en unik kompetens för att slutföra arbetet. För att möta det behovet har Lattice byggt relationer med ett antal konsultföretag runt om i världen som kan stödja kunderna lokalt om de själva saknar den nödvändiga ­kunskapen om artificiell intelligens och maskininlärning. För att möta de snabbt ökande kraven på prestanda för AI i ändnoderna släppte Lattice under 2019 en större prestandaförbättring i SensAI, liksom förbättringar av designflödet. Den uppdaterade stacken ger nu tio gånger mer prestanda än den ursprungliga. Förbättringen beror på flera saker inklusive snabbare minnesaccess, en förbättrad CNN-kärna, åttabitarskvantifiering, sammanslagna lager och en dubbel DSP-kärna. Åttabitarsdata halverar inte bara antalet minnesaccesser utan gör det också möjligt att använda bilder med högre upplösning vilket ger noggrannare resultat. F Ö R AT T Y T T E R L I G A R E LYF TA P R E S TA N D A har Lattice optimerat beräkningarna i convolution-skiktet i SensAI:s neurala nät och därmed minskat den totala beräkningstiden. Företaget har dubblerat antalet tillåtna beräkningsmotorer i kretsarna vilket ytterligare minskar beräkningstiden med uppskattningsvis 50 procent. Givet att Lattice har ökat prestanda utan att effektförbrukningen ökat har konstruktörerna nu möjlighet att byta till en krets med färre logikgrindar i ECP5-familjen. Ett exempel på förbättringarna är närvarodetektering med hjälp av en CMOS-sensor som har en upplösning på 64x64x3 och ansluts via en VGG8-buss. Systemet har en uppdateringsfrekvens på fem bilder per sekund och förbrukar 7 mW när det körs på en iCE40 UltraPlus.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

Our services: n 75,000+ articles in stock in Munich, Germany n 500,000+ additional articles readily available n Delivery promise: Same day shipping for all orders received by 6pm n Online Shop: buerklin.com n Industry-focus line cards of well-known and reliable manufacturers n eProcurement solutions: OCI, API, electronic catalogs, EDI n Large teams of multilingual inside sales and field sales in Germany n Sales representatives in Italy, France, United Kingdom, Ireland,

Scandinavia, Eastern Europe, Brazil and the Middle East

www.buerklin.com YEARS

23


EX

PE R

R TA T

TEMA: AI & DIGITALISERING

IKEL Designflödet i SensAI inkluderar programvara för maskinlärning, dataset för träning och skript plus den IP för neurala nät som behövs för design och träning av AI i ändnoder.

Ett annat exempel handlar om att räkna människor och nyttjar även det en CMOSsensor med en upplösning på 128×128×3 över en VGG8-buss. Uppdateringsfrekvensen är 30 bilder per sekund och systemet drar 850 mW med en ECP5-FPGA som har 85 000 logikceller. SensAI stödjer dessutom nya neuronnätsmodeller, verktyg för maskininlärning och snabbare designcykler. Nya referenskonstruktioner som går att modifiera underlättar utvecklingsarbetet av populära tillämpningar som närvarodetektering samtidigt som en

växande skara samarbetspartners erbjuder sina tjänster till dem som så önskar. Blockdiagrammet i figur 4, visar vilka komponenter som Lattice nu erbjuder inklusive träningsmodeller, dataset för träning, träningsskript, uppdaterade IP-block med neurala nät och en uppdaterad kompilator för neurala nät. En del av arbetet med att förbättra användarupplevelsen handlar om att bredda antalet verktyg för maskininlärning. Den första versionen av SensAI stödde Caffe och Tensorflow medan den nya versionen även fungerar med open sourceverktyget Keras

som är skrivet i Python och designat för att köras ovanpå Tensorflow, Microsoft Cognition Toolkit och Theano. Det ger utvecklarna en möjlighet att snabbt testa idéer på djupa neurala nät. Keras gör det också möjligt att snabbt ta fram en prototyp. Det var ursprungligen tänkt som ett gränssnitt – inte ett fristående verktyg för maskininlärning – och ger en hög abstraktionsnivå som snabbar upp utvecklingsarbetet av modeller baserade på deep learning. För att ytterligare underlätta arbetet har Lattice uppdaterat kompilatorn i SensAI så att den automatiskt väljer det antal bitar som ger det noggrannaste resultatet när den konverterar modellen till en körbar fil. SensAI har också en hårdvarudebugger som gör att användaren kan läsa och skriva till varje lager i nätet. Efter simuleringen av mjukvaran vill utvecklarna veta hur bra deras neurala nät kommer att fungera på den riktiga hård­varan. Verk­ tyget gör att det bara tar minuter att få svaret. Slutsats De närmaste åren kommer att vara avgörande för utvecklingen av smarta produkter som används långt ut i näten och som ständigt är påslagna. I takt med att tillämpningarna blir allt mer komplexa kommer utvecklarna att behöva verktyg som ger bättre prestanda till lägre effektförbrukning. n

DRIFTSÄKER I TUFF INDUSTRIELL MILJÖ Pålitliga anslutningar för alla applikationer Stabila elektriska kontakter med Högsta tillförlitlighet Bästa strömkapacitet Flest matningar Standard och kundanpassade kontakter

Pålitlig kontaktteknologi för problemfri drift

ODU-MAC®

Modulsystem för kraft, signaler, data, fiberoptik, vätskor och luft

www.odu.se 24

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


A

lla som ansvarar för maskinunderhåll vet hur informativt det kan vara att lyssna på dem och känna på deras vibrationer. Monitorering av maskinhälsa via ljud och vibrationer kan halvera underhåll och fördubbla livslängd. Det kallas kontinuerlig akustisk realtidsanalys och är en central metod inom CBM (condition based maintenance, konditionsbaserat underhåll) Det går att lära sig hur en maskin normalt ska låta. Ett ändrat ljud kan klassas som onormalt och det är möjligt att lära sig vad det specifika problem är som just det ljudet är förknippat med. Att identifiera avvikelser kan man lära sig på några minuter, men att koppla ljud och vibration till orsak och diagnos, kan kräva livslång träning. Erfarna tekniker och ingenjörer kan sitta på sådan kunskap, men de är få. Att känna igen ett problem på instinkt utifrån endast ljud är en utmaning, även med tillgång till inspelningar, systematiska kategoriseringar och expertutbildning. Med detta för ögonen har en arbetsgrupp på Analog Devices ägnat de senaste 20 åren åt att förstå hur människor tolkar ljud och vibrationer. Målet har varit att bygga system som kan lära sig känna igen ljud och vibrationer från maskiner och dechiffrera betydelsen för att kunna larma för onormala beteenden och ställa diagnos. Den här artikeln beskriver OtoSense som är ett maskinhälsoövervakningssystem. Det utnyttjar så kallad ”computer hearing” som hjälper en dator att tolka det som är den kanske främsta indikatorn på tillståndet hos en maskin: hur den låter och vibrerar. Systemet kan användas för alla typer av maskiner och fungerar i realtid och utan behov av uppkoppling. Det har anpassats för industriella tillämpningar och är ett skalbart och effektivt system för monitorering av maskiners hälsotillstånd. Artikeln beskriver de principer som vägleder utvecklingen av OtoSense och hur inspiration hämtas från den mänskliga hörseln. Kännetecken eller attribut, beräknas ur inspelade sekvenser av ljud och vibrationer och får en tolkning. Avslutningsvis förklaras den kontinuerliga inlärningsprocess som gör att OtoSense med tiden kan utvecklas och förbättras till att ställa alltmer komplicerade diagnoser med ökad noggrannhet.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

Av Sebastien Christian, Analog Devices Sebastien Christian grundade år 2013 bolaget OtoSense som ­utvecklar teknik för AI-analys av ljud med tillämpningar inom industri och transport. Det köptes av Analog Devices sommaren 2018. Med tre universitetsexamina i bagaget – fysik, språkvetenskap och logopedi – tillbringade han tio år med döva och psykotiska barn. AI-tekniken i Otosense föddes i hans arbete med människor med ­sensoriska och kognitiva hinder – se hans TedX-föreläsning ”How Words Create Worlds” om vad de lärde honom!

Figur 1. OtoSense-systemet.

system eftersom människor bevisligen kan lära sig att förstå innebörden av hörbara ljud, och på ett energieffektivt sätt. l  Möjlighet till inlärning av både statiskt och dynamiskt ljud. Detta kräver anpassade attribut och kontinuerlig monitorering. l   Igenkänningen ska ske i sensorns lokala system. Det bör inte finnas något behov av att konsultera en avlägsen server för avgöranden. l   Samråd med och kunskapsinhämtning från experter måste ske under angenäma former och med minsta möjliga inverkan på deras normala arbetsuppgifter. H Ö R S E L N Ä R Ö V E R L E V N A D E N S S I N N E. Den ger en holistisk känsla av samröre med händelser som sker utom synhåll, och den mognade fram redan innan du föddes. Den process genom vilken vi människor förstår innebörden av ljud består av fyra steg: analog insamling av ljud, digitalisering, identifiering av närvarande attribut samt tolkning. Här ställer vi upp dessa steg sida vid sida med OtoSense-systemet:

  Analog insamling och digitalisering. Ett membran och små ben i mellanörat fångar ljudet och justerar den akustiska impedansen för att överföra vibrationer till en vätskefylld kanal där ett annat membran förskjuts selektivt beroende på signalens spektrala komponenter. Detta kröker i sin tur flexibla celler, vilket alstrar en digital utsignal som återspeglar mängd och grad av krökning. Individuella signaler förs längs parallella nervbanor ordnade efter frekvens till den primära hörselbarken. l   I OtoSense sker motsvarande process i sensorer, förstärkare och omkodare. Digitaliseringen sker i en fast samplingsfrekvens mellan 250 Hz och 196 kHz. Vågformen kvantiseras i 16 bitar och lagras i buffertar som rymmer mellan 128 och 4 096 samplingar. l   Extraktion av attribut sker i den primära hörselbarken. Attributen är antingen frekvensbaserade – exempelvis dominanta frekvenser, övertoner eller spektral form – eller tidsbaserade – impulser, intensitetsvariationer eller primära frekvenskomponenter över ett tidsfönster på runt 3 sekunder. l

25

▲ ▲

F Ö R AT T OTO S E N S E ska arbeta robust, neutralt och effektivt vägleds designen av följande principer: l  Inspiration hämtas från människans nerv-

IKEL

hur de mår – på ett språk du kan lära dig

PE R

R TA T

Maskiner berättar

EX

TEMA: AI & DIGITALISERING


TEMA: AI & DIGITALISERING   OtoSense använder ett tidsfönster med en fast bredd, ett “chunk” (stycke eller ljudstycke), som sveper fram över samplingarna med en fast steglängd. Storlek och steglängd kan variera mellan 23 ms och 3 s, beroende på samplingsfrekvens och på vilka händelser som monitoreras. Samtidigt extraheras attribut lokalt i ändnoden – vi återkommer till mer om dessa attribut i nästa avsnitt. l  Hörselsinnets tolkning sker i den associativa hjärnbarken. Den sammanfogar iakttagelser och minnen och ger ljuden mening, som i språk, som har en central roll i vår varseblivning. Tolkningsprocessen organiserar vår uppfattning av händelser långt bortom den enkla förmågan att bara namnge dem. Om en sak, ett ljud eller en händelse ges ett namn får den en vidare, mer mångfacetterad betydelse. Att skapa ord och betydelser är en experts grundläggande arbetsmetod för att förstå omvärlden. l   Därför utgår interaktionen med utvecklaren i OtoSens från en visualiserad karakterisering av ljudet, baserad på en oguidad process (unsupervised) och på det mänskliga nervsystemet. OtoSense visar en grafisk representation av de ljud och vibrationer som hörs, organiserade efter inbördes likhet, men utan försök att skapa strikta kategorier. Detta betyder att experten är fri att organisera och namnge grupperingar hen ser på skärmen utan att behöva skapa konstlade avgränsade kategorier. Experten kan bygga en semantisk karta utifrån sina kunskaper, iakttagelser och förväntningar beträffande OtoSense-systemets slutresultat. Samma ljudkarta skulle kunna delas upp, organiseras och etiketteras på helt olika sätt av bilmekaniker, flyg- och rymdingenjörer och smidesspecialister – eller till och med av någon inom samma yrke men på ett annat företag. Det som OtoSense gör är att den använder samma typ av bottom-up-metod för att skapa mening som människor när vi formar vårt språk.

IKEL

26

Figur 2. En 2D-splatter-karta av ljud i OtoSense-systemets Sound Platter.

PE R

R TA T

AT T R I B U T E N , S O M N U M R E R A S , beskriver specifika kvaliteter eller egenskaper i ett ljud eller en vibration under ett tidsavsnitt (ljudstycken eller chunks). OtoSense-plattformens principer för att bestämma attributen är följande: l  Attributen bör täcka in miljön så komplett och detaljrikt som möjligt beträffande både frekvens och tid. De måste kunna beskriva såväl stationära surranden, som klick, skaller, gnissel och andra övergående instabila ljud. l  Sträva efter en ortogonal – oberoende – uppsättning attribut. Om ett attribut är definierat som “ljudstyckets genomsnittliga amplitud” bör det inte finnas andra attribut som fångar samma egenskap, som i detta fall exempelvis “styckets totala spektrala energi”. Ortogonalitet uppnås förstås aldrig bokstavligen, men inget attribut bör uttryckas enbart som en kombination av andra – samtliga attribut måste innehålla viss unik information.

EX

l

Figur 3. OtoSense-systemets swidgets.

  Attributen bör minimera beräkningkraven. Det enda våra hjärnor kan göra är att addera, jämföra och nollställa. Därför bygger merparten av OtoSense-attributen vidare på varandra – ett nytt sample modifierar ett attribut med en simpel operation. Därmed krävs ingen ombearbetning av en hel buffert eller, ännu värre, ett helt tidsavsnitt. Av ambitionen att minimera följer även att man inte ska bekymra sig om att försöka använda vanliga fysiska enheter. Det är till exempel ingen poäng med att sträva efter att utrycka intensitet i dBA. Ett dBA-värde kan tas fram senare vid behov, om det efterfrågas.

l

V I S S A AV OTO S E N S E -plattformens mellan 2 och 1 024 attribut är beskrivningar av tidsdomänen. Antingen är de beräknade direkt från vågformen eller en utveckling av något annat av ljudstyckets attribut. Vissa av attributen inkluderar genomsnittlig eller maximal amplitud, komplexitet härrörande från vågformens linjära längd, amplitudvariationer, förekomst och karakterisering av stötar, stabilitet uttryckt som likhet mellan den första och den sista bufferten, begränsad självkorrelation som undviker konvolution, och

variation mellan de första spektraltopparna. Frekvensbaserade attribut konstrueras ur en FFT som beräknas för varje buffert och ger mellan 128 och 2048 enskilda frekvensbidrag. Processen skapar en vektor med önskat antal dimensioner – som naturligtvis är mycket färre än FFT-storleken, men som fortfarande ger en utförlig beskrivning av miljön. OtoSense använder initialt en agnostisk metod som skapar jämnstora grupper inom ett logaritmiskt spektrum. Beroende på miljön och de händelser som ska identifieras anpassas därefter grupperna till att fokusera på områden av spektrat där informationsdensiteten är hög, antingen utan guidning (unsupervised) genom att maximera entropi, eller delvis styrt genom att etiketterade händelser utnyttjas som vägledning. Detta härmar arkitekturen i innerörats celler, som är tätare där talinformationen är som störst. Detektering av ytterlighetsvärden och händelseigenkänning med OtoSense sker lokalt, vid kantenheterna, utan hjälp av yttre resurser. Detta säkerställer att systemet är immunt mot nätverksfel och betyder att det slipper skicka iväg all rådata för analys. En lokal enhet som kör OtoSense är ett obero-

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


TEMA: AI & DIGITALISERING måste OtoSense-systemets AI sammanföras med en mänsklig expert. Vi har fått återkoppling från våra kunder och har ägnat mycket tid åt att utveckla ett användargränssnitt som gör det möjligt att samarbeta effektivt med OtoSense i utformandet av modeller för igenkänning av händelser. I detta gränssnitt kan ingenjörer utforska och etikettera data, skapa modeller för avvikelser och ljudigenkänning samt testa dessa modeller.

Figur 4. En modell för händelseigenkänning kan skapas utifrån de händelser som behövs.

Figur 5. Analys av ljud över tid i OtoSense-systemets avvikelsevisualiserare.

ende system som i realtid kan beskriva beteendet hos maskinen den är satt att lyssna på. OtoSense-servern, som kör AI och HMI, placeras vanligtvis på platsen. En molnarkitektur vore en bra lösning för att samla ihop meningsfulla dataströmmar som utdata från OtoSense-enheter. Men det är mindre meningsfullt att använda molntjänster för en AI som bearbetar stora mängder data och som samarbetar med hundratals lokala enheter i samma installation. För att komma igång med värderingen av vad som är normalt och vad som är avvikande krävs inte så mycket samarbete med experter. De behöver bara hjälpa till med att etablera en baslinje för en maskins normala ljud och vibrationer. Denna baslinje översätts sedan till en modell för ytterlighetsvärden på Otosense-servern innan den skickas till kantenheten. T VÅ O L I K A S T R AT E G I E R används för att utvärdera hur ”normalt” ett inkommande ljud eller en vibration är: l  Den första strategin kallas “vanlighet” och innebär att inkommande ljud med attribut inom kartlagda områden jämförs med sin



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

omgivning – hur långt det är till baslinjer för olika punkter och kluster, och hur stora dessa kluster är. Ju större avstånd och ju mindre kluster, desto mer ovanligt är ljudet och desto större blir måttet på hur mycket det avviker. När avvikelsen ligger över ett tröskelvärde som definierats av experter, etiketteras motsvarande tidsavsnitt (chunk) som ovanligt och rapporters till en server där det görs tillgängligt för experter. l  Den andra strategin är enkel: inkommande tidsavsnitt med något attribut som ligger över eller under de högsta eller de lägsta värdena för samtliga de attributvärden som definierar baslinjer, etiketteras som utanförliggare och rapporteras till servern. KO M B I N AT I O N E N AV strategierna ”ovanlighet” och ”ytterlighet” ger en bra täckning för onormala ljud och vibrationer som kan förekomma, och fungerar både för detektering av progressivt slitage och plötsliga intensiva förlopp. Ett attribut i sig hör samman med den fysiska världen, medan dess innebörd definieras ur människans kognitiva verklighet. Så för att knyta ett attribut till en innebörd,

M E D V E R K T YG E T ”Sound Platter” (även kal�lad “splatter”) går det att utforska och etikettera ljud med översikt över det kompletta datasetet. Splatter gör ett urval av de mest intressanta och representativa ljuden i ett komplett dataset och visar dessa som en tvådimensionell likhetskarta med en blandning av märkta och omärkta ljud. Ljud och vibrationer kan visualiseras tillsammans med sin betydelse på många olika sätt – exempelvis genom användning av Sound Widgets (även kallade “swidgets”). En avvikelsemodell eller en modell för händelseigenkänning kan skapas när som helst. Modeller för händelseigenkänning redovisas i form av en rund felklassificeringsmatris. Detta låter OtoSense-användaren utforska svårklassificerbara händelser. Avvikelser kan utforskas och etiketteras via ett gränssnitt som visar samtliga ovanliga och extrema ljud under en tidsperiod. OTO S E N S E H A R U T F O R M AT S för inlärning med hjälp av flera experter, och för att med tiden möjliggöra alltmer komplicerad diagnostik. Den typiska processen består i att OtoSense och experter turas om att återkoppla till varandra: l  En modell för avvikelser och en modell för händelseigenkänning körs i kantenheterna. Körningen genererar utdata i form av sannolikheter för att händelser inträffat, tillsammans med deras ytterlighetspoäng. l  Ett ovanligt ljud eller en ovanlig vibration, som överskrider definierade tröskelvärden, utlöser ett avvikelsemeddelande. Tekniker och ingenjörer som använder OtoSense kan då kontrollera ljudet och dess sammanhang. l  Experten sätter en etikett på den ovanliga händelsen. l  Nya modeller som inkluderar den nya informationen skapas och skickas till kantenheterna.

Slutsatser Syftet med Analog Devices OtoSense-teknik är att expertutvärderingar av ljud och vibrationer som identifierar händelser och avvikelser, ska kunna göras på alla sorters maskiner, utan behov av uppkoppling. Tekniken ser en ökande användning för övervakning av maskinhälsa inom flyg- och rymd-, fordons- och industriövervakande tillämpningar. Den har uppvisat goda resultat i situationer som brukade kräva mänsklig expertis, framför allt när det gällt komplicerade maskiner. n

27


TEMA: AI & DIGITALISERING

Av Rich Miron, Digi-Key

Atomdrivna ubåtar – det var Rich Mirons arbetsområde innan han ­ ittade till Digi-Key. Han testade och kvalificerade deras instrument h och styrsystem. Sedan 2007 är han applikationsingenjör på Digi-Key på avdelningen Technical Content där han skriver och redigerar artiklar och blogginlägg, och även träningsmoduler för olika produkter. Sin elektronikutbildning fick han på North Dakota State University.

D E S S A E N E R G I K Ä L LO R kräver energilager som batterier, svänghjul, vätgas, med mera, för att kompensera vid de bortfall i förnybar ­energi som sker vid vindstilla dagar och ­mörka nätter. Smarta elnät stöder teknik för förnybar energi och är unikt jämfört med kraftnät som bara använder sig av konventionella energikällor i att det finns så många variabler, till exempel en ständigt varierande tillgång och efterfrågan i eldistributionssystemet. Det smarta nätet hanterar den här variationen genom användning av smarta mätare i hela

28

TVEKADE

nätet som hjälper till att optimera energi­ genereringen och leverera energi till områden med störst efterfrågan, och samtidigt se till att områden med lägre efterfrågan fungerar effektivt. Det här är en komplex uppgift och AI kan hjälpa till att optimera generering, lagring och distribution av vindenergi på effektivast möjliga sätt. En av huvudtillämpningarna som kan tjäna på AI i ett vindkraftgenereringssystem är MPPT-funktionen (Maximum Power Point Tracking) som visas i figur 1. I figur 1 finns det två typer av MPPTstyr­ enheter: MPPT-1 och MPPT-2. Båda MPPT:erna använder fuzzyinferenssystem (FIS) av Mamdani-typ för att skapa ett styrsystem. Mamdani är bara en av många fuzzy­ logikmetoder som kan användas som AI-­ system. I M P P T - 1 F I N N S en fuzzylogikstyrenhet (FLC) som används till att justera turbinhastig­ heten för att fastställa maximal effekt genom optimering av turbinens aerodynamiska ­effektivitet. Också MPPT-2 har en FLC, i det här fallet för att optimera generatorstator­ flödet för att få dess maxeffekt vid låg last. MPPT-funktionerna är fortfarande sådana att de definitivt kräver en plan B. Användning av AI leder utan tvekan till bättre MPPT-lösningar för vindkraft. Det finns inte många bättre (kanske inga alls) på marknaden just nu. De två MPPT-funktionerna i det här fallet handlar huvudsakligen om effektivitet och kan kanske inte nödvändigtvis orsaka katastrofala fel, men de förbättrar effektomvandlingens effektivitet, vilket är en fundamental faktor när energi ska genereras. En logisk lösning för en plan B skulle vara att sätta in en konvenBILD: IEEE

erar som planerat, så att ett verksamhets­ kritiskt system kan fortsätta köras. Expertsystem, fuzzylogik och artificiella neuronnät (ANN) är några steg som tagits mot AI och som redan gör revolution inom smarta elnät och förnybar energi. AI kan kraftigt förbättra prestanda och adaptivitet hos smarta elnät och förnybar energi, och är dessutom utmärkta exempel på system som är verksamhetskritiska och kan behöva en plan B. Teknik för smarta elnät ger en unik möjligheten att bygga distribuerade förnybara energisystem och förstärka elnäten med ­ vindkraft, solel och andra förnybara källor.

till en början att använda digital kraft i sina konstruktioner, men i dag är det accepterat av de flesta. AI är nästa stora steg och några tidiga tecken på AI i strömhantering lyftes fram på APEC 2019. Å ena sidan är AI-tekniken är ännu ung i sin utveckling och strömkonstruktörer bör vara försiktiga med att ta den i bruk i sina strömhanteringssystem. Å andra sidan är AI i strömsystem i förlängningen en oundviklig utveckling, så konstruktörerna måste förbereda sig. Problemet idag är risken att strömförsörjningen en vacker dag kanske svarar något motsvarande ”I’m sorry Dave, I’m afraid I can’t do that.” I det läget krävs att en plan B finns på plats. Figur 1. Diagram över vindkraftgenereringsFör plan B behöver konstruktösystem som visar systemflödet och där AI rer skapa redundans i konstruktioverkar i MPPT-1 och MPPT-2. Den här system­ nen eller, ännu hellre, ha ett bergarkitekturen baseras på en synkrongenerator med invändig permanentmagnet (IPM). säkert reservsystem som kan ta över en AI-funktion som inte fungS T R Ö M KO N S T R U K TÖ R E R

IKEL

rtificiell intelligens (AI) har börjat användas för smart reglering av strömstyrning i tillämpningar som vindturbiner och solenergisystem. Vissa konstruktörer kan bedöma det som en rimlig och effektiv lösning. Men den som konstruerar verksamhetskritiska system är kanske ännu inte redo att lägga hela sin konstruktion – och användarnas säkerhet – i händerna på artificiell intelligens. För til�lämpningar av det slaget krävs en eller flera lager av redundans och skyddsspärrar. Den här artikeln ger tre exempel på hur AI används i strömstyrsystem och föreslår några reservsystem som kan träda in som en ”plan B” om AI-systemet skulle falla ifrån. Lösningar från Texas Instruments, Monnit Corporation, EPC och Intersil tas i bruk för att implementera plan B. AI inom strömstyrning startade när företag som Texas Instruments började gå över till digitala strömstyrningskretsar i slutet av 1990-talet. Det skedde, kan man säga, som svar på att strömkonstruktörer började använda signalprocessorer. Det blev inledningen till det som idag kallas digital kraft och där föddes en primitiv form av AI. Idag är det många strömkretskonstruktörer som föredrar arkitekturer där strömstyrningskretsen har integrerad PMBus. Ett exempel är Intersil ISL28023-25 – en digital effektomvandlare med hög precision.

PE R

R TA T

EX

AI för strömstyrning kräver en plan B A

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


”AI-BASED POWER CONTROL OF AN ALL-ELEC TRIC AIRCRAFT ”, IEEE

TEMA: AI & DIGITALISERING

Figur 2. Systemmodell av helelektriskt flygplan där AI finns i kraftsystemet och hur det över­ gripande systemet fungerar.

tionell MPPT-lösning i systemprototypen, till exempel utvärderingskortet SM3320-BATTEV/NOPB-ND för strömhantering i batteriladdare från Texas Instruments. Demokortet innehåller SM72442MTE/NOPB, en programmerbar IC-krets för MPPT-styrenheter för solcellssystem. Det här demokortet måste anpassas lite grand för att fungera med en vindturbinladdare. Denna konstruktion fungerar om batteriet kan absorbera hela effekten från turbinen eller om konstruktören sätter upp en parallell last till batteriet som kan kopplas in för att dumpa den överflödiga effekten när det detekteras att batteriet är fullt. Det är viktigt att komma ihåg att det här bara är en reservlösning vid AI-fel. AI är fortfarande den primära lösningen. Kraftgenerering i ett helelektriskt flygplan Att generera och styra energin i ett helelektriskt flygplan är en svindlande uppgift. Målet här är att generera stabil elström och regenerera strömmen som redan cirkuleras genom systemet. Feedback och system som optimerar kraftsystemet är ett måste och behöver finnas i realtid. För att kunna åstadkomma detta är det nödvändigt att använda ytterligare processnings- och kommunikationssystem samt lägga till fler sensorer och styrdonssystem. Användningen av intelligent styrning av en synkrongenerator som drivs med en AIgeneratorstyrenhet ger feedbackstyrning för flygplanet, enligt figur 2. Det här AI-tillskottet gör att systemet kan lära sig av tidigare strömhanteringsbeslut för att kunna anpassa sig till förfrågningar från användare i realtid. Flygplanets kraft genereras normalt av en mekanisk motor eller ett lagringssystem, som ett batteri. Generatorns styrenhet består av en spänningsregulator, en magnetiserare och en stabilisator. Återkoppling till styrsystemet kommer från den primära distributionsenheten (PDU).



ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

Den här enkla AI-arkitekturen för generatorstyrning betyder att konstruktörer enkelt kan implementera en plan B genom att använda en spänningsregulator, som är en del av styrenheten, konstruerad med GaNeffekttransistorer som GaN-FET-enheten EPC2001C från EPC. GaN-enheter är idealiska som effektdrivenheter i flygplansregulatorn (en automatisk spänningsregulator eller AVR) tack vare deras kapacitet för höghastighetsomkoppling. Då kan mindre magnetiska medier användas, vilket ger en lägre flygplansvikt. GaN-FET-enheter är också mycket effektiva och betyder att mindre kylare kan användas, eller inga kylare alls, vilket ytterligare minskar systemets storlek. För att omvandla generatorns växelström till likström inuti styrenheten behöver konstruktörerna lägga till en statisk magnetiserare (i grunden en växelriktare) för fältgenerering. Den statiska magnetiseraren likriktar delar av likspänningsgeneratorns utmatning via en tyristorbrygglikriktare, för att i slutändan ge likspänning för flygplanssystem. Stabilisatordelen av generatorstyrningen mäter förbättringar i systemstabiliteten. IoT-kommunikation med batteridrivna fjärrsensorer IoT (Internet of Things) innebär att godtyckliga enheter kan kopplas upp mot Internet, ofta via radiogränssnitt. AI kan hjälpa till att göra dessa system mindre komplexa med hjälp av kognitiv kommunikation där maskiner blir bättre på att förstå människor. En helt vanlig fabrik kan ha flera tusen sensorer på maskiner och processer. Det behövs pålitlig kommunikation och låg latens för att systemet ska kunna fatta beslut i realtid. Detta kräver i sin tur att det finns inbyggd intelligens redan i den punkt där sensor­ avläsningen sker. Att beslut fattas direkt på IoT-noden innebär att intelligens flyttas från molnet till det lokala nätverket. Operativ information vid ändnoderna kan skapas med hjälp av maskininlärning och andra AI-metoder (figur 3). Figur 3 visar hur AI använder Reinforcement Learning (RL) för att hitta optimala sändarfrekvenser vid maximal sändareffekt. AI-modellen tränas att minimera antalet paketkollisioner och latensen i den trådlösa kommunikationen i det lokala nätet. På så sätt lär sig AI själv det bästa sättet att avgöra vilka av de tillgängliga kanalerna som är optimala för trådlös kommunikation för att möjliggöra kommunikation med låg latens, som i sin kan ge styrning i nära realtid och därmed bästa möjliga sändningseffektstyrning (TPC). Här kan Plan B implementeras med hjälp av en fjärrsensorövervakningssats, som Monnits MNK2-9-EG-PHL. Den här satsen kan sättas in vid behov för att hålla igång systemet tills en tekniker kan komma till platsen för att bedöma problemet och ersätta felaktiga komponenter, moduler eller kort och återställa alla funktioner.

Figur 3. Process där AI använder Reinforcement Learning (RL) för att hitta optimala sändningsfrekvenser och maximala effektnivåer. Här visas den intelligenta noden (a), tillstånd, åtgärder, belöningar för den intelligenta noden med AI (b). ”INTELLIGENCE AT THE EDGE OF COMPLEX NET WORKS: THE CASE OF COGNITIVE TRANSMISSION POWER CONTROL”, IEEE

Monnits sats har ingen intelligens eller inlärningsförmåga. Men den ser till att systemet fortsätter att fungera och att inga data går förlorade. När systemet har utvärderats och felet isolerats kan alla funktioner återställas utan att några dataöverföringar saknas. Slutsats AI kan förbättra arkitekturen i många effektkonstruktioner för elektroniktillämpningar. AI kan i slutänden lära sig och anpassa sig lika bra eller bättre än en människa. Men i nuläget är tekniken i sin linda och behöver en plan B, särskilt inom verksamhetskritiska tillämpningar. Som beskrivs ovan är det ofta möjligt för strömkonstruktören att implementera denna plan B i ett parallellt system som aktiveras när problem upptäcks i huvudsystemet. Det finns bra utvärderingssatser med låg inlärningströskel att tillgå från flera leverantörer. De kan användas för att utveckla konstruktioner i diskreta kretsar som kan ta över funktioner i ett AI-system när situationen kräver det.  n

REFERENSER: 1. Artificial Intelligence Techniques in Smart Grid and Renewable Energy Systems – Some Example Applications, B.K. Bose, Life Fellow IEEE, Proceedings of the IEEE | Vol. 105, nr 11, november 2017. 2. MPPT Control Methods in Wind Energy Conversion Systems, Jogendra Singh Thongam och Mohand Ouhrouche. 3. Intelligence at the Edge of Complex Networks: The Case of Cognitive Transmission Power Control, Pasquale Pace, Giancarlo Fortino, Yin Zhang och Antonio Liotta, ARTIFICIAL INTELLIGENCE FOR COGNITIVE WIRELESS COMMUNICATIONS, IEEE Wireless Communications, juni 2019. 4. AI-based Power Control of an All-Electric Aircraft, Brook W. Abegaz, IEEE 2019.

29


NYA PRODUKTER

Nytillskott i Googles smarta IoT-ekosystem n MODUL Coral – Googles ekosystem för smart IoT – får tillskott i form av en lödbar modul och ett utvecklingskort från den nya partnern Mediatek.

Nu finns ytterligare en möjlighet att integrera Googles AI-asic Edge TPU: en lödbar modul sållar sig till det tidigare Mini PCI Expresskortet, de två M.2korten och SoM-modulen. Den nya modulen är framtagen i samarbete med Murata.

Den lödbara flerchipsmodulen Coral Accelerator Module är framtagen tillsammans med Murata och mäter 15×10 mm.

Google lanserade Edge TPU i fjol och den är vad den låter som – ett neuronnätschip för användning i intelligenta IoT-ändnoder. Den har en topprestanda på upp till fyra Tops på två watt. TPU betyder tensor processing unit och är samma beteckning som Google använder för sina betydligt kraftfullare AI-kretsar i serverhallarna. CO R A L ACC E L E R ATO R M O D U L E

­ eter den nya lödbara flerchips­ h modulen som bland annat exponerar gränssnitt för PCI Express och USB. Taiwanesiska Mediatek har integrerat den i ett utvecklingskort kallat Dev Board Mini tillsammans med sin Cortex-A35fyrkärna kallad 8167S. Den kallas ”Mini” eftersom Mediateks processor är snålare än fjolårets utvecklingskort Dev Board som byggde på NXP:s Cortex A53-fyrkärna i.MX8M. Dev Board Mini har 2 Gbyte DDR3L och 8 Gbyte eMMC, och

Mediatek använder modulen i ett strömsnålt utvecklingskort. Google kommer att ställa ut sin AI-IoT-portfölj på Embedded World i Nürnberg.

stöder Wi-Fi 5 och Bluetooth 5.0. Utöver 40 GPIO-stift har den ett 3,5 mm audiojack, micro HDMI 1.4 för video, MIPI-CSI2 för kamera, MIPI-DSI för skärm, samt två stycken Type C-anslutningar för USB 2.0. KO R T E T S K A DYK A U P P under detta halvår. Något pris har Google inte angett, men den kraftfullare och gränssnittsrikare Dev Board

kostar 150 dollar. Nexcom arbetar med att ta fram en industridator som utnyttjar Edge TPU, och Asus har just släppt ett makerskort kallat Tinker Edge T. Smarta städer, hälsovård och tillverkning är några til�lämpningsområden där Coral demonstrerats. JAN TÅNGRING jan@etn.se

Mjukvaruverktyg för digital kraft blir kraftfullare n KONSTRUKTION Flex – med kraftkonstruktion i Kalmar – har lanserat en uppgraderad version av sitt mjukvarupaket Flex Power Designer. Nya funktioner har lagts till som gör mjukvaran ännu enklare att använda för konstruktörer av digitala kraftsystem, menar Flex.

Den nya versionen av Flex Power Designer – version 3.2 – hjälper konstruktören att spara tid då hen utvecklar sitt kraftsystem samtidigt som risken för att fel uppstår i designen minskar, hävdar Flex. Bland annat har företaget adderat en konverteringskalkylator och en ny funktion som beräknar och föreslår värden på vissa motstånd. S A M T I D I G T S TÖ D E R mjukvarupaketet numera även testkort för Flex kvartsbricksmoduler BMR480 och BMR490, där den sistnämnda kraftmodulen lanserades förra året. Likaså kan det övervaka en del parametrar

30

för kraftprodukter från andra leverantörer. Det gäller främst vanliga parametrar som exempelvis insignal, utspänning och temperatur. Version 3.2 av Flex Power Designer stöder dessutom alla funktioner som finns i tidigare versioner av mjukvarupaket,

som exempelvis den termiska modelleringen som adderades i V3.0. Den gör det möjligt för en konstruktör att simulera ­termiskt beteende innan hen bygger hårdvaran. V E R K T YG E T Flex Power ­Designer har rötter i “DC/DC Digital

Power Designer”, som Ericsson lanserade för lite drygt sju år sedan. Då var det industrins första mjukvarupaket i sitt slag. Flex Power Designer är kostnadsfritt och kan laddas ner efter en registrering. ANNA WENNBERG anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


NYA PRODUKTER

On Semi tar plats mellan batteri och motor

Mäter effekt­ förbrukning per kodrad

n KRAFTMODULER On Semiconductor har släppt de två första medlemmarna i en ny familj kraftmoduler som siktar på växelriktare i elfordon. Nykomlingarna lägger grunden till två helt nya konstruktionsplattformar, avslöjar företaget.

De två kraftmodulerna passar väl att användas i växelriktare i alla typer av elfordon – allt från rena elbilar till hybrider och plug-in-hybrider. Växelriktarens uppgift är att omvandla batteriets likspänning till växelspänning som fordonets motor kräver. Modulerna bildar också de första byggblocken i två nya konstruktionsplattformar från On Semiconductor kallade VE-Trac Dual och VE-Trac Direct. Plattformen VE-Trac Dual kommer att byggas upp av halvbryggsmoduler, så kallade Dual Side Cool (DSC) som kan staplas och ge skalbara kompakta lösningar som levererar från 80 kW upp till 300 kW. Den första medlemmen är NVG800A75L4DSC,

EFFEKTMÄTARE n Brittiska Sundance släpper effektmätaren Lynsyn Lite med till­ hörande programvara. Den kan användas för att energioptimera inbyggda system.

en kraftmodul klassad för 750 V och 800 A som enligt On Semiconductor har dubbel kapacitet jämfört med dagens alternativ. P L AT T F O R M E N VE-Trac Direct kommer istället att bestå av enheter kapslad i en för fordonstillverkare välkänd så kallad sexpacks-konfiguration för direkt kylning. Den första som rullas ut här är NVH820S75L4SPB. Båda VE-Trac-modulerna har 4,2 kV isolation och möter kraven enligt AQG-324. De sägs fungera kontinuerligt vid 175°C, samt är blyfria och RoHS-kompatibla.

Utvärderingspaketen NVG­ 800A75L4DSC-EVK och NVH820S75L4SPB-EVK finns att köpa. On Semiconductor hintar även om att det framöver kommer att fylla på de två plattformarna med enheter som har både högre och lägre spänningar. Här ingår diskreta kraftkomponenter, isolerade gate-drivare och ytterligare moduler. Likaså kommer lösningar med WBG-kretsar att adderas på sikt. Då syftar företaget sannolikt på kiselkarbid. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Licenserbar Risc V med vektorenheter n KÄRNOR Taiwanesiska Andes säger sig vara först att erbjuda licenser­ bara Risc V-kärnor med stöd för vektorinstruktionsuppsättningen RVV. Med vektorenhet kan exempelvis beräkningar i neuronnät av typen Mobile Nets gå trettio gånger snabbare, enligt Andes.

Vektorenheter ska även vara användbara för utökad verklighet, kryptering, datorseende och multimediaberäkningar. Kärnorna släpps i tre versio­ ner: 32-bitaren A27 och 64-bitarna AX27 och NX27V. De är konfigurerbara. En vektor kan ha en längd mellan 64 och 512 bitar. Dessutom kan upp till åtta vektorer kombineras till en sammanlagd längd av 4096 ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

NX27V är en 64-bitars Risc V med vektorenhet.

bitar. Antalet bitar per numeriskt värde – heltal, flyttal, fixtal – kan väljas mellan fyra och 32. Kärnorna kan konfigureras att applicera en kedja av vektorfunktioner i oberoende rörledningar. K Ä R N O R N A B A S E R A S PÅ de existerande cpu:erna A25 respektive AX25MP och kan använda deras kodutvecklingsverktyg.

Minnesbandbredden är dock 50 procent högre. Några licenstagare har testat betaversioner. De första varianterna ska vara mogna att släppas under detta kvartal. Enligt tidningen EE Times finns en kund som ska använda den i en AI-accelerator för datacenter. JAN TÅNGRING jan@etn.se

Lynsyn Lite mäter förbrukningen av effekten utan att störa, via Jtag. Den noterar vilka kodrader som exekveras och kopplar energiförbrukningen till dem. Tre sensorer mäter ström och spänning. Strömmen samplas i upp till 10 kHz. Processorn måste vara baserad på Arm-cpu:erna Cortex A9, A53 eller A57. I PA K E T E T I N G Å R program­ vara för Linux och Windows, och kodexempel i öppen källkod för mätning och visualisering. Produkten är kompatibel med Xilinx Vivado och kan fjärrstyras över USB. ”Billig” är en av de första egenskaper som Sundance framhäver för sin produkt. Den kostar 100 euro. En tidigare version av verktyget kostade fem gånger mer. LYN S YN L I T E är utvecklad i ett prisbelönt samarbete med NTNU (Norges teknisknaturvetenskapliga universitet) inom EU-projektet Tulipp. Projektet vann ett tekniköverföringspris från det EU-finansierade nätverket Hipeac. NTNU får licensintäkter från försäljningen. Finansiering för utvecklingen kom bland annat från Horizon 2020-innovationshubben Tetramax.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

31


En screentryckare . . .

NYA PRODUKTER

ADAS-kretsar för den breda massan n KÄRNSPÄCKAT En systemkrets för förarstödsfunktioner och en gateway­krets för sensordatatrafik – det har Texas Instruments tagit fram. Båda är lagom kraftfulla – ADAS ska nämligen inte längre vara förbehållet lyxbilar.

Allt från enklare ADAS-funktioner som kollisionsvarning upp till självkörande bilar ska kunna implementeras i två nya kretsar från Texas Instruments, som härmed säger sig göra ADAS möjligt inte bara i dyrare bilar. Prestanda kan skalas upp genom att addera flera exemplar av kretsarna. Mjukvaran bestämmer funktionen vilket ska betyda att tillverkaren ska kunna återanvända den i bilmodeller i olika prisklasser. D E T S O M T I S L Ä P P E R är de två första medlemmarna i en ny processorfamilj kallad Jacinto 7. Båda är för fordonselektronik. Senare Jacinto 7-kretsar kommer även att vara anpassade för industritillämpningar. Systemkretsen TDA4VM har acceleratorkärnor för säkerhet, sensordata, neuronnät, signalbehandling, kommunikation, bild och video. Uppgiften för den kompletterande gatewaykretsen

DRA829V är att slussa runt data från lidar, radar, kameror och andra sensorer. Det sker genom en stor uppsättning gränssnitt, som USB, Ethernet, PCI Express, LPDDR4, Displayport, Lin, Can och CSI. Kretsarna tillverkas i 16 nm Finfet och har ett effekttak på 20 watt, vilket betyder att de klarar sig med passiv kylning. D E T F O R M L I G E N M YL L R A R av kärnor på kretsarna. I TDA4VM finns en A72-dubbelkärna klockad till 1,8 GHz, en R5Fdubbelkärna, en R5F-fyrkärna, en C7x-signalkärna med matrisoperationer för neuronnät med en prestanda på 8 Tops, två stycken C66x-signalkärnor, en PowerVR GE8430-grafikenhet plus diverse kärnor för datorseende, bildbehandling och djup- och rörelseuppskattning. Också DRA829V är byggd kring en A72-dubbelkärna, men är klockad upp till 2,0 GHz. Utvecklingsmoduler finns och volymproduktionen ska starta under andra halvåret. Sedan i somras har provexemplar av kretsarna funnits ute hos biltillverkarna. Enligt TI har flera av dem gett tummen upp och kretsarna kommer att finnas i bilar av årsmodell 2021.

. . . för stora volymer n PRODUKTION Trots att den nya screentryckaren från Dek inte upptar mer än 1,7×1,0 meter på fabriksgolvet kan den lägga ut lodpasta på en ny omgång mönsterkort var femte sekund.

det kan handla om så lite som 0,3 millimeter mellan centrum på två anslutningar. En annan sak som ASM, som äger Dek, lyfter fram, är att maskinen kräver väldigt lite mänsklig hjälp. Den genomsnittliga tiden mellan besöken från operatören är åtta timmar. För den som vill koppla upp maskinen till sitt fabriksnät går det att välja på bland annat IPC Hermes 9852, ClosedLoop-to-SPI, ASM OIB och IPC CFX.

Dek TQ är avsedd för volymproduktion men har trots det en noggrannhet på ±17,5 µm @ 2 Cpk. Den klarar därmed små passiva komponenter som 0201 (0,25 × 0,125 mm) men också kapslade komponenter med väldigt tätt mellan anslutningarna, PER HENRICSSON såR836_D-VBAT.qxp_Mise kallade ultra-fine-pitch,en därpage 1 20/01/2020 09:36 Pageper@etn.se 1

Saft batteries The solution you need. The performance you demand.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

infosweden@saftbatteries.com

www.saftbatteries.com

32

© Saft – © Photo : Saft – R836/D

Whether in industrial, commercial or residential applications, Saft’s standard and made-to-measure lithium-based batteries offer the performance, quality, longevity and autonomous operation required of any type of application, even in the most demanding environmental and usage conditions. We energize the world, on land, at sea, in the air and in space.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


NYA PRODUKTER

Säkrar fordon från cyberangrepp n BRANDVÄGG Mentor integrerar en brandvägg från Sectigo i sin Autosarplattform. Den gör anspråk på att vara ensam om några av sina intelligenta funktioner.

Brandväggar i fordon reglerar vilken trafik de olika ECU:erna (embedded control units) får se. De behöver vara åtkomliga för att kunna ta emot programuppdateringar, men samtidigt skyddade mot cyberangrepp. E N L I G T M E N TO R kommer två tredjedelar av amerikanska bilar snart att innehålla ett flertal uppkopplade och åtkomliga system, bland annat GPS-navigering och infotainment.

Sectigo Embedded Firewall kan användas för anomalidetektering, paketinspektion, regelbaserad filtrering och tröskelbaserad filtrering. Den röda tråden är att implementera policies över vilka kommunikationer som är tillåtna, via autentisering och vitlistning, och att dessutom övervaka trafikmönstren i til�låten trafik. I N T E B A R A C YB E R A N G R E P P

motverkas, utan även intrång

En VNA för 5G-komponenter n TEST & MÄT Verifiering av antenner och andra komponenter med en anslutning, det är uppdraget för Anritsus senaste nätverksanalysator i Shocklinefamiljen som går upp till 43,5 GHz.

MS46131A är ett litet USBbaserat instrument som finns i tre modeller med ett frekvensområde upp till 8 GHz, 20 GHz respektive 43,5 GHz. De täcker därmed aktuella 5Gband som är under 6 GHz, 28 GHz och 39 GHz. Det behövs ingen kabel för att ansluta testobjektet till instrumentet vilket förenklar

mätningarna och ger säkrare värden. R E S U LTAT E N L AG R A S i datorn som kör en programvara som även den heter Shockline. Tilläggas kan att instrumentet också behöver en separat 12V-matning.

PER HENRICSSON per@etn.se

på intellektuella rättigheter och funktionsavbrott, påpekar Mentor.

Mentor är en del av Siemens, som betalade 4,5 miljarder dollar för företaget år 2017. Innan dess kallades Mentor för ”Mentor Graphics”. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

Liten flip-konding för fordon n PASSIVT En serie keramiska flerlagerskondensatorer, MLCC, med anslutningarna roterade 90 grader är vad TDK just lanserat. Företaget hävdar att det är den första i sitt slag i 0510-format.

Den nya serien CGAE har till skillnad från klassiska MLCC:er sina anslutningar roterade. Det ger en kortare strömväg, vilket betyder lägre ESL- och ESR-värden och därmed lägre impedanser. Serien är konstruerade för fordonstillämpningar och kvalificerad för fordonsstandarden AEC-Q200. Den täcker kapacitanser från 47 nF upp till 1 µF och beroende på kapacitansen är kondensatorerna konstruerade

för märkspänningar mellan 4 V och 50 V. TDK menar att nykomlingarna är särskilt lämpliga att reducera brus och för avkoppling där det behövs. I fordon, exempelvis ADAS-lösningar, där utrymmet dessutom ofta är begränsat är det enligt TDK en fördel att använda dessa komponenter eftersom deras starka brusreducering gör att färre komponenter än tidigare behövs. Volymer finns. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Fjäderklämlister för kretskortsmontage

Utrymmessnåla don för överföring av signaler, data och nätspänning till kretskortet. Kontakterna finns både för fast anslutning på kortet, och i pluggbart utförande. Kan levereras i en mängd olika rastermått och poltal. Kabelanslutning med fjäderklämmor, traditionell skruvanslutning eller via IDC-anslutning. Kontakta oss gärna för mer info.

08-97 00 70 info@elproman.se www.elproman.se

182x66_metz_2018.indd 1 ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20

2018-01-26 14:34:16

33


NYA PRODUKTER

Littelfuse vill bana väg för fler SiC-konstruktioner

TDK har putsat upp sitt ferritverktyg n KONSTRUKTION Japanska TDK släpper en reviderad version av sitt konstruktionsverktyg för magnetiska material och komponenter.

n KONSTRUKTION Amerikanska Littelfuse – ­specialiserat på kretsar som skyddar elektronik – har släppt en plattform för utvärdering av gatedrivare i kiselkarbid. Tanken är att den ska underlätta för konstruktörer, så att de bättre förstår hur SiC-tekniker fungerar vid kontinuerlig drift.

Plattformen, kallad GDEV, kan användas för att utvärdera MOSFET:ar och Schottky-dioder i kiselkarbid, men också andra komponenter som driver en gate. GDEV är kort för Gate Drive Evaluation Platform. – GDEV är ett viktigt tillägg till vår SiC-portfölj eftersom kiselkarbid fortfarande är relativt nytt och det finns en del som ännu inte är känt när det gäller hur driftsegenskaperna påverkas under olika förhållanden, säger Corey Deyalsingh, ansvarig för kraftstyrning på Littelfuse i ett pressmeddelande.

Plattformen har anslutningar som gör det möjligt att snabbt och överensstämmande jämförelse olika drivkretsar vid kontinuerlig drift samt nominell spänning och märkström. Det är något Littelfuse hävdar att de flesta alternativa utvärderingsplattformar för kiselkarbid inte klarar. Likaså kan den användas för att analysera hur SiC-konstruktioner inverkar på systemnivå. Här handlar det om att exempelvis se hur verkningsgrad och EMI liksom storlek, vikt och pris på de passiva komponenterna påverkas.

Plattformen kan även hjälpa utvecklare att: • Jämför prestanda hos olika SiC-lösningar vid väldefinierade och optimerade testför­ hållanden. •T  esta gatedrivare under kontinuerliga arbetsförhållanden för att utvärdera grindens termiska prestanda och EMI-immunitet. D E N NYA P L AT T F O R M E N stöder inspänningar upp till 800 V och switchfrekvenser upp till 200 kHz.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

Första nätverksanalysatorn från LeCroy lanseringen. Enda undantaget i LeCroys laguppställning är tidsdomän­ reflektometern som kommer från ett litet tyskt företag.

n TEST&MÄT I september 2018 lanserades Teledyne Test Tools, T3. Det är lite enklare instrument som kompletterar Teledyne LeCroys egenutvecklade oscilloskop. Nu kommer den första nätverksanalysatorn i T3-familjen.

Prismässigt ligger instrumenten i T3-familjen på ungefär samma nivå som exempelvis kinesiska Rigol, enklare modeller från tyska Rohde & Schwarz – som tidigare nyttjade ­varumärket ­Hameg för dessa – eller ­Keysights enklare modeller.

34

– Alla utom Hameg tar från Kina och vi har testat de nya instrumenten noga. Visst finns det småsaker som engelskan i manualerna men inget när det gäller tekniken, sade Guido Wolf på Teledyne LeCroy till Elektroniktidningen i samband med

D E N S TO R A F Ö R D E L E N för kunderna är att de får ett enda ställe att kontakta när instrumenten behöver kalibreras eller om det skulle uppstå problem. – Dessutom kan det vara så att företagen inte får köpa från små kinesiska tillverkare. De har några få utvalda leverantörer som de måste hålla sig till, sade Guido Wolf. Nu kompletteras alltså T3familjen med den kombinerade nätverks- och spektrumanalysatorn T3VNA1500. Frekvens­ omfånget för den förstnämnda är 10 MHz till 1,5 GHz medan spektrumanalysatorn startar redan på 9 kHz. Upplösningsbandbredden går att ställa från 1 Hz till 10 MHz medan noggrannheten i amplitud är bättre än 1,2 dB. Priset börjar på 5 799 dollar.

Därmed spänner verktyget över alla ferritmaterial i ­Epcos-portföljen, även nya material för snabbswitchande strömförsörjning. Konstruktionsverktyg som TDK kallar Magnetic Design Tool är webbaserat. Det kan användas för att beräkna och visa de ­viktigaste materialegenskaperna, exempelvis hur effektförluster förhåller sig till frekvens, flödestäthet och temperatur. Det kan också beräkna egenskaper hos en ferritkärna, exempelvis kan det förutse överförbar effekt eller beräkna impedansen som funktion av frekvensen. D E T NYA V E R K T YG E T tillåter även användare att definiera parametrar för egna ferritkärnor, vilka hen sedan kan använda i egna beräkningar. Enligt TDK fungerar verktyget i välkända miljöer som Chrome, Firefox, Internet Explorer och Opera. Likaså kan den som föredrar välja att ladda ner verktyget, som kan användas i Windows 10.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

PER HENRICSSON per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 2/20


Svensk Elektronik – först in i framtiden.

KALENDARIUM 25 mars Kurspaket Elektronikhandboken 2.0, Malmö. 23 april Kurspaket Elektronikhandboken 2.0, Göteborg. 5–7 maj S.E.E. Scandinavian Electronics Event.

DIREKTIVSDAGEN Direktivsdagen, som genomfördes 21 januari, blev en mycket intensiv, faktaspäckad och välbesökt dag. Vi fick bland annat ta del av nyheterna, tolkningarna av regelverken och resultaten från Marknadskontroll. Stort tack till deltagande myndigheter: Kemikalieinspektionen, Post- och Telestyrelsen och Elsäkerhetsverket. Svensk

26 maj Årsmöte. Elektronik och Teknikföretagen berättade om arbetet med remisser och påverkan för framtidens regelverk. Mycket värdefull var även workshopen med många givande diskussioner, och beskrivningar av hur arbetet med regelverken på de olika företagen görs. Varmt tack till alla som deltog och bidrog!

Succén fortsätter! Kurs i Smartare Elektronikhandboken 2.0. Svensk Elektronik planerar nu två nya kurstillfällen i det uppskattade kurspaketet för en bättre kretskortkvalitet längs hela konstruktionskedjan. Den första möjligheten äger rum i Malmö 25 mars och nästa i Göteborg 22 april. På kursen går vi igenom Elektronikhandboken 2.0 med sina mallar,

checklistor och bilagor. Kurstillfället leds av Mats Andersson och Maria Månsson, Svensk Elektronik. Håll utkik på www.svenskelektronik.se för anmälan. Pris 2 700 kr per deltagare, kostnadsfritt för medlemmar i Svensk Elektronik.

Scandinavian Electronics Event – S.E.E. 2020 Följ med in i framtiden – produktion, utveckling och digitalisering möts på S.E.E. den 5–7 maj, Kistamässan. Du som är medlem i Svensk Elektronik erhåller 13% rabatt. Boka din monterplats redan nu! Tillsammans skapar vi branschens framtid. Ditt företag är väl med? Ett medlemskap i Svensk Elektronik stärker dig och ditt företag. www.svenskelektronik.se info@svenskelektronik.se

26 november Höstmöte. 4–5 december Embedded Conference Scandinavia 2020. svenskelektronik.se/ kalendarium

Se till att bli medlem och ta del av våra förmåner! Tycker du att det vi gör är bra och värdefullt, hoppas jag att ditt företag ser till att vara medlem i Svensk Elektronik så vi tillsammans kan göra än mer för ditt företag och branschens konkurrenskra„!

Peter Björkholm Svensk Elektronik


POSTTIDNING B Returadress: Elektroniktidningen Folkungagatan 122, 4 tr 116 30 Stockholm

The ¸ZNA vector network analyzer features outstanding RF performance, a broad range of software functions and a unique hardware concept. With its innovative dual-touchscreen and

DUT-oriented operating concept, the ¸ZNA is a powerful, universal test platform for characterizing active and passive DUTs. www.rohde-schwarz.com/product/ZNA

WITH HIGHEST PRECISION. HIDDEN TRUTHS BROUGHT TO LIGHT. THE NEW R&S®ZNA VECTOR NETWORK ANALYZER.

Profile for ETNdigi

Elektroniktidningen februari 2020  

Elektroniktidningen februari 2020  

Profile for etndigi