Mentre molti fanno previsioni, traiamo conclusioni basate su come i sistemi cyber-fisici innovativi stiano già inaugurando la prossima era dell’automazione
di Fonte ST
In una recente presentazione tenuta alla Conferenza internazionale sui circuiti a stato solido del 2022 (ISSCC 2022), Marco Cassis, Presidente Analog, MEMS and Sensors Group presso ST, ha descritto il panorama innovativo nel campo dei sensori, dell’intelligenza artificiale e della comunicazione nell’ambito della ‘Next Automation Age‘.
La prima Era dell’Automazione
Quando si parla di era dell’automazione, si vuole descrivere l’epoca in cui le macchine iniziarono a svolgere compiti complessi senza, o quasi senza, un intervento umano. La prima Era dell’Automazione emerse grazie alla costituzione di sistemi informativi globali e all’informatizzazione della produzione ed ebbe un effetto profondo su economie e società, rendendo la produzione più efficiente ed aprendo il mercato del lavoro a nuovi talenti. Al centro della terza rivoluzione industriale, secondo il World Economic Forum l’automazione continuerà ad aumentare in modo significativo nei prossimi anni.
La prossima Era dell’Automazione
Nella sua presentazione, Marco ha dimostrato che la prossima Era dell’Automazione è già qui. Infatti, grazie alla confluenza delle tecnologie in quelli che l’industria ha coniato sistemi cyber-fisici (CPS), stiamo sperimentando un nuovo tipo di automazione. Formalizzati nel 2017, i CPS sono ‘sistemi intelligenti che includono reti interagenti ingegnerizzate di componenti fisici e computazionali‘. In poche parole, un CPS ha sensori e attuatori che interagiscono con il mondo attraverso un sistema informatico dotato di intelligenza e capacità di rete.
La definizione ufficiale di CPS che citiamo sopra porta molti a chiedersi come si differenziano dai sistemi IoT. Il National Institute of Standards and Technology (NIST) si rese conto che si trattava di un problema e offrì vari modi per distinguere i due. Tra le molte interpretazioni, ST adotta l’idea che i sistemi cyber-fisici rappresentino un superset che include l’IoT, ma non si limita ad esso. Un CPS, infatti, fornisce sistemi di controllo e applicazioni di machine learning per lo più assenti sulle tradizionali piattaforme Internet of Things.
Intelligenza artificiale al centro della prossima era dell’automazione
Le tecnologie esistenti consentono ai sistemi di automatizzare complessi processi decisionali grazie alle applicazioni di AI at the Edge, in una rapida anticipazione delle tendenze del mercato.
L’odierna democratizzazione dell’AI at the edge è frutto della disponibilità di strumenti innovativi. NanoEdge AI Studio e STM32Cube.AI per microcontrollori, o Unico GUI per il core di apprendimento automatico dei MEMS LSM6DSOX, erano prodotti unici nel loro settore quando sono stati lanciati sul mercato e vengono aggiornati da allora. ST offre anche demo open source come FP-AI-FACEREC1 in modo che gli sviluppatori possano configurare un’applicazione di apprendimento automatico in pochi minuti. L’azienda offre soluzioni di monitoraggio delle condizioni affidabili per ambienti industriali e un curriculum gratuito progettato dal professor William Kaiser, UCLA, sull’apprendimento automatico. St si mantiene in stretto contatto con la comunità open source tramite GitHub ed un repository principale di apprendimento automatico.
La disponibilità di strumenti affidabili e ricchi di funzionalità ha trasformato i flussi di lavoro e il settore. Nel 2018, gli studenti che desideravano creare applicazioni di machine learning integrate hanno utilizzato dispositivi ST e l’assistenza di un professore universitario in ambito accademico. Oggi gli stessi progetti richiedono solo pochi clic. Aver anticipato le tendenze dell’AI con anni di anticipo ha permesso ad ST di proporre strumenti che il pubblico può già utilizzare in applicazioni pratiche nel mondo reale.
L’Integrazione Eterogenea come motore della prossima Era dell’Automazione
Il keynote di Marco passa attraverso molte innovazioni recenti in fatto di sensori, dispositivi di alimentazione, connettività wireless e altro ancora, mettendo in luce come queste innovazioni siano nate l’una dall’altra grazie alle integrazioni eterogenee che rendono possibile il CPS. Prendiamo ad esempio il potenziale di un microcontrollore generico (STM32WL) associato ad un controller LoRaWAN, capace di interagire con altri protocolli. In poche parole, si tratta di un livello di automazione impossibile fino a pochi anni fa.
Le Integrazioni Eterogenee rendono possibile il CPS
I sistemi cyber-fisici non sono nuovi. Il NIST li ha definiti ufficialmente nel 2017, ma un gruppo di lavoro stava già affrontando la questione nel 2014. ST ha pubblicato il primo articolo in merito nel 2018. Perché sono importanti oggi?
Molti hanno familiarità con l’elaborazione eterogenea, che tradizionalmente implica l’utilizzo di diversi core di elaborazione. Il discorso di Marco evidenzia che il settore sta vivendo una nuova era dell’automazione perché è passato dall’elaborazione eterogenea all’integrazione eterogenea.
In effetti, ST non sta solo mettendo diversi core Cortex-M sullo stesso dado, ma sta facendo qualcosa di molto più ampio. Come spiegato nel keynote, l’azienda sta integrando anche i core di machine learning con i sensori ambientali per abilitare nuove applicazioni di machine learning. L’introduzione di nuovi materiali, come GaN o SiC, a più dispositivi di alimentazione, ha consentito la creazione di nuove reti cellulari. Il lavoro sulla memoria a cambiamento di fase sta cambiando i processori automobilistici e la tecnologia BCD (BIPOLAR-CMOS-DMOS) continua a consentire dispositivi con funzioni più complesse e diversificate.
La necessità di collaborazione nella prossima Era dell’Automazione
In poche parole, la ST sta già assistendo alla Next Automation Age, ma sta anche attivamente promuovendo l’importanza della collaborazione. Man mano che i dispositivi cyber-fisici diventano più intelligenti, la necessità di proteggerli adeguatamente si fa sempre più critica. È inoltre fondamentale assicurare il grado di sostenibilità del settore. La Next Automation Age deve rispondere alla crisi climatica e offrire soluzioni capaci di incoraggiare intere comunità. Il discorso di Marco deve essere letto come un invito all’azione basato su ciò che è e deve venire.
(lo)
