"Ingebedde systemen zullen in de toekomst in bijna alle apparaten voorkomen en daarmee hun ‘domme’ voorgangers van de markt drukken." Dat zegt Martin Rem, scientific director bij het Embedded Systems Institute (ESI) in Eindhoven. Ingebedde systemen zijn de derde golf in ict. De eerste twee golven zijn internet en mobiele telefonie.
|
Steeds meer apparaten bevatten software. De rol die software speelt in ingebedde systemen zal steeds groter worden. "Het gaat om twee soorten", legt Rem uit. "Softwarecomponenten en geïntegreerde software. Dat laatste is software die de verschillende onderdelen van een ingebed systeem met elkaar verbindt. Dat veroorzaakt de meeste problemen. We zijn er nog niet uit hoe we dat foutloos kunnen ontwerpen."
Ingebedde systemen hebben een aantal kenmerken. Ten eerste de heterogeniteit, die het mogelijk maakt ze voor meerdere disciplines in te zetten. "De software in die systemen moet communiceren met de elektronische, mechanische en optische onderdelen in een apparaat. Dat vergt verschillende soorten software. De ontwikkeling van die zogenoemde systeemintegratie staat nog in zijn kinderschoenen. Het ontwikkelen vindt plaats in verschillende disciplines met ieder een eigen wereld en eigen modellen. De vraag is hoe dat te combineren. De ontwikkelaar van een ingebed systeem moet die verschillende werelden samen brengen."
Het volgende kenmerk is complexiteit. Nu zijn meerdere apparaten complex, maar bij ingebedde systemen gaat dat nog een stapje verder doordat ze aan kritische eisen, zoals snelheid, effectivief omgaan met energie, betrouwbaarheid en veiligheid, moeten voldoen.
"Ingebedde systemen moeten ook flexibel zijn en met elkaar kunnen communiceren in een netwerk", aldus Rem.
Alternatieve energiebronnen
Systemen worden meer en meer gedecentraliseerd, waardoor de controle gedistribueerd wordt. "We zijn nog aan het onderzoeken hoe we dat precies moeten inrichten. Deze netwerken kunnen hun gedrag aanpassen en zichzelf instellen en reprareren."
Ook is het ESI bezig met onderzoek naar ‘energieautonome’ systemen, waarbij energie uit alternatieve bronnen wordt gehaald. "We moeten af van die eeuwige batterij. Nieuwe bronnen zijn bijvoorbeeld licht, vibratie en beweging."
"Testen en validatie in de integratiefase van ingebedde systemen is heel belangrijk, maar werkt nog niet optimaal", aldus Rem. "We zouden geïntegreerde software eerder in het ontwikkelproces moeten testen. In die software zitten de meeste problemen. We zijn nu aan het uitzoeken of we dat testproces naar voren kunnen halen. Dat betekent dat we in een andere volgorde moeten testen dan componenten gebouwd worden."
De huidige trends voorzien een neergang van de betrouwbaarheid van ingebedde systemen. "Systemen gaan communiceren en gaan interacties aan op manieren die tijdens het ontwikkelproces niet kunnen worden voorzien. Daarnaast zullen andere partijen componenten en subsystemen bijdragen aan het apparaat. Tot slot zal tijdens de levensduur van het systeem de software veranderen en zal onbekende software worden gedownload. De kunst is om de betrouwbaarheid in een wereld met onbekende factoren te behouden of zelfs te verhogen."
Intelligente omgevingen
Een belangrijke soort applicatie is ‘ambient intelligence’, een centraal thema in het zesde framework IST (Information Society Technologies) programma van de Europese Unie (budget: 3,7 miljard euro over komende vier jaar). "Ambient intelligentie is gericht op het ontwerpen van intellectuele, elektronische omgevingen die reageren op de aanwezigheid en wensen van de mensen om hen heen", zegt Rick Harwig, ceo en vice president van Philips Research. "Deze omgevingen bestaan uit gedistribueerde ingebedde systemen in een netwerk die zich bewust zijn van context, ze zijn gepersonifieerd en kunnen zich aanpassen aan de behoeften van de gebruiker." In Nederland zijn veel onderzoekers bezig met onderzoek naar deze vorm van ingebedde systemen.
De visie op ‘ambient intelligence’ is om drie redenen belangrijk. "Ten eerste stimuleert het het debat over ontwikkeling op verschillende gebieden zoals microsystemen, nanotechnologie, wiskunde, integratie van silicium apparaten en ingebedde systemen voor consumenten, industriële applicaties en de gezondheidszorg", legt Harwig uit. "Ten tweede is het een uitdaging voor wetenschappers, ontwikkelaars en managers om in lange in plaats van korte termijn-oplossingen te denken, waartoe ze normaliter worden gedwongen door de dagelijkse gang van zaken. Tot slot, en dat is het belangrijkste, maakt het een nuttige interactie mogelijk tussen de technische, management- en publieke domeinen mogelijk en zet het aan tot een discussie over de toekomst van applicaties en technologieën in een constructieve en uitdagende omgeving."
Projecten
Europa heeft een relatief sterke positie op het gebied van ingebedde systemen. Het Nederlandse bedrijfsleven kent producten met de meeste geavanceerde ingebedde systemen die er bestaan, zoals die van Philips, Asml en Océ. De jaarlijkse overheidssubsidie aan ict-onderzoek in Nederland bedraagt op dit moment 125 miljoen euro. De verwachting is dat dit binnen twee jaar stijgt naar 200 miljoen euro als gevolg van verschillende overheidsmaatregelen. Een van deze maatregelen is het Bsik-initiatief (subsidie: 805 miljoen euro), gericht op het versterken van de Nederlandse kennisinfrastructuur. Een van de speerpunten van Bsik zijn ingebedde systemen.
Andere manieren waarop de overheid bijdraagt aan onderzoek naar ingebedde systemen zijn de projecten Progress (gericht op onderzoek naar ingebedde systemen bij universiteiten, (totaal budget: 12 miljoen euro), CIC (Concurreren met ict Competenties, een samenwerking tussen bedrijfsleven en de academische wereld op het gebied van ingebedde systemen. Subsidie: 110 miljoen euro) en Itea (Information Technology for European Advancement, een achtjarig strategisch pan-Europees programma voor gevorderd onderzoek en ontwikkeling naar ingebedde en gedistribueerde software (totaalbedrag 830 miljoen euro, waarvan 171 miljoen in Nederland).< BR>
