Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowe, indywidualnie dostosowywane zestawy narzędzi pomagają ograniczyć oddziaływanie systemów cyberfizycznych na środowisko

Systemy cyberfizyczne odgrywają ważną rolę w przejściu na zrównoważoną gospodarkę. Uczestnicy projektu oCPS dbają o to, by spełniały one również wymagania dotyczące niemal zerowego zużycia energii.

Gospodarka cyfrowa

Systemy cyberfizyczne należą do kluczowych elementów infrastruktury w nowoczesnych społeczeństwach. Coraz częściej komputery, maszyny i ludzie współpracują ze sobą dzięki użyciu wbudowanych komputerów i sieci. Prawie wszystko we współczesnym świecie jest kontrolowane przez wbudowane komputery, od miniaturowych rozruszników serca i samochodów, w których wykorzystuje się setki milionów wierszy kodu, przez zautomatyzowane magazyny po prawie wszystkie urządzenia internetu rzeczy. Dzięki silnej pozycji Europy na rynku elektroniki, mikrosystemów i systemów wbudowanych, przyszłość systemów cyberfizycznych stanowi kluczowy element w dążeniu do budowy zrównoważonej gospodarki, jednak równie ważne jest zadbanie o to, aby systemy te spełniały wymagania dotyczące niemal zerowego zużycia energii. Podejmując działania w tym kierunku, w ramach finansowanego przez UE projektu oCPS stworzono multidyscyplinarny program szkoleniowy obejmujący informatykę, elektrykę, mechanikę, sterowanie i inżynierię oprogramowania.

Zmniejszenie zużycia energii

„Jednym z wyzwań jest zwiększenie efektywności energetycznej systemów cyberfizycznych”, mówi Dip Goswami, badacz z projektu oCPS. „Jak zakłada przyjęta przez Komisję Europejską strategia Zielony Ład, osiągnięcie neutralności energetycznej w Europie do 2050 roku jest niezbędne, by ograniczyć wpływu zmian klimatu na przyrodę, obywateli i przedsiębiorstwa. Dzięki opracowaniu technik umożliwiających poprawę efektywności energetycznej systemów, projekt oCPS przyczynił się do realizacji tego celu. Ponadto komputery wbudowane muszą być bezpieczne i opłacalne, aby mogły być szerzej wykorzystywane przez społeczeństwo”. Na przykład, efektywność energetyczna telefonu komórkowego zależy od jego baterii i używanych na nim aplikacji, jak również od wbudowanej architektury obliczeniowej. W ramach projektu oCPS opracowano metody projektowania oparte na modelach, które umożliwiają radzenie sobie z wieloma warstwami. „Na przykład aparat w telefonie komórkowym niekoniecznie potrzebuje zdjęć o wysokiej rozdzielczości w przypadku wielu popularnych zastosowań, takich jak rozpoznawanie twarzy”, wyjaśnia Goswami. „Wystarczający może być przybliżony obraz, co pozwala oszczędzić ponad 80 % energii”. W ramach projektu opracowano dostosowane do potrzeb zestawy narzędzi składające się z rozwiązań różnych istotnych warstw obejmujących sprzęt, oprogramowanie i fizykę. Na przykład rozwiązanie dotyczące tworzenia konwojów samochodów ciężarowych może być testowane w zintegrowanym środowisku narzędzi, które pozwala dokładnie modelować zachowanie ruchu drogowego, komunikację między pojazdami i algorytmy sterowania. Dzięki integracji opracowanych metod projektowania w sześciu konfigurowalnych łańcuchach narzędzi ukierunkowanych na różne dziedziny (takie jak pojazdy autonomiczne, tworzenie konwojów, obrazowanie, systemy wieloagentowe i opieka zdrowotna), uzyskano poprawę w zakresie efektywności energetycznej i bezpieczeństwa oraz zredukowano koszty. „Na przykład, udało nam się poprawić efektywność energetyczną zastosowań wizyjnych w samochodach o ponad 80 %”, mówi Goswami. „Nasze rozwiązanie w zakresie tworzenia konwojów przyniosło z kolei oszczędności paliwa na poziomie 7 %, co stanowi znaczącą wartość, biorąc pod uwagę liczbę ciężarówek na naszych drogach”.

Praca obejmująca różne dyscypliny

Jak twierdzi Goswami, interdyscyplinarne prace nie były łatwe, ale przyniosły ciekawe rezultaty. Projekt, realizowany przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, umożliwił również nawiązanie współpracy między ekspertami i badaczami specjalizującymi się w rożnych dziedzinach dzięki kilku delegacjom oraz spotkaniom w ramach sieci i regularnym sesjom dyskusyjnym. Efektem jest opracowanie multidyscyplinarnych metod i indywidualnie dostosowywanych zestawów narzędzi. „Chcielibyśmy, aby opracowane metody zostały wykorzystane we wzornictwie przemysłowym, co rzecz jasna wymaga ich dopracowania. Ponadto, metody te oznaczają zmianę paradygmatu, który musi być osadzony w naszych systemach edukacyjnych, kursach i projektach studenckich”, tłumaczy Goswami.

Słowa kluczowe

oCPS, zestawy narzędzi, komputery, systemy cyberfizyczne, komputery wbudowane, efektywność energetyczna, Zielony Ład

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania