Etikettarkiv: Cyberfysiska system

Det här är cyberfysiska system

Google självkörande bil. Bild: Michael Shick.

Termen cyberfysiska system är högst vedertagen i den akademiska världen men inte jätteetablerad utanför den.

Första gången jag kom i kontakt med uttrycket var när jag för cirka fem år sedan pratade med Martin Törngren, professor i inbyggda styrsystem på KTH.

Han nämnde då att diskussionen KTH-kollegor emellan varit utdragen runt vilket namn man skulle använda. Kärt barn har ju många sådana, som bekant, och cirkulerade i långa samtalet gjorde så väl inbäddade system, intelligenta styrsystem som inbyggda styrsystem (det ämne som Martin har en professur i).

Valet (inom avdelningen) föll till slut på cyberfysiska system, efter engelskans cyber-physical systems. Bra eller dåligt kan åter diskuteras, särskilt med tanke på att just ordet cyber (sajber) känns aningens daterat. samtidigt är det förstås mycket bra att det råder enighet runt vad man kallar någonting. Så alla pratar samma språk.

Vad är då ett cyberfysiskt system? Om det skriver Martin Törngren i sin nya blogg. Kortfattat kan man säga att de är datorbaserade system för styrning av maskiner, fordon och annan utrustning, system med sensorer som kan inhämta data från omgivningen och en förmåga att själv anpassa sig till rådande förhållanden.

Alltså kan en självkörande bil definitivt räknas som en cyberfysiskt system.

På tal om självkörande bilar så blev Martin Törngren åter igen intervjuad i media om dem häromdagen. En ny undersökning från Aftonbladet/Inizio visar nämligen att mer än varannan svensk är skeptisk till att åka med en självkörande bil, och bland kvinnor är siffran så hög som att två tredjedelar ställer sig tveksamma till en biltur.

Självkörande bilar och 5G

För någon veckor sedan läste jag ett blogginlägg signerat Daimlers styrelseordförande Dieter Zetsche. Han slog fast att 3D-kartor är en mycket central bit i pusslet ”Framtidens självkörande bilar”.

Han passade på att illustrera detta med följande videoklipp.

Anledningen är att 3D-kartor helt enkelt ger de självkörande bilarna möjligheten att ”se” runt hörn, och inte vara lika beroende av sensor och kameror som bara registrerar vad som händer i det absoluta nuet.

Idén bygger på att alla bilar som kör runt hela tiden samlar in information, data som sedan delas, eller kan delas, med alla andra bilar.

Det här får var och en att fundera över vilka krav som finns på morgondagens mobilnät när det kommer till att skicka och ta emot data. Att det kanske krävs något mer än en halvskakig 2G-uppkoppling för bästa möjliga kommunikation självkörande bilar emellan.

Plötsligt står det klart att 5G, med all den kapacitet som nästa generations mobilnät erbjuder, förstås ger bra möjlighet till dataöverföring. För det är en hel del information som ska skyfflas fram och tillbaka. Ja, 5G är en central del i historien om framtidens självkörande bilar.

Jag skickar ett mejl till Karl Henrik (Kalle) Johansson, professor i reglerteknik på KTH och högst involverat i ett flertal forskningsprojekt som rör självkörande fordon som bilar och lastbilar. Han befinner sig för närvarande på det prestigefulla UC Berkeley (Kalle är på så kallad sabbatical leave) och berättar att det finns två ganska olika angreppssätt för att bygga effektivare och säkrare fordon, och som är relaterat till hur jag tänker och resonerar.

– Det ena är vad vi kan kalla ”Google-metoden”, som innebär precis vad du såg i videoklippet, nämligen att man försöker scanna världen så noggrant som möjligt och sedan autonomt navigerar i denna värld. Det andra angreppssättet är sammankopplade fordon, det vill säga genom att utbyta information mellan fordon, och mellan fordon och infrastruktur som exempelvis 5G, så kan man styra bilarna säkrare och effektivare.

Detta är till exempel vad Kalle gör med KTH och Scanias konvojkörande lastbilar, som stöds både av kommunikation mellan lastbilarna och genom att de kommunicerar med operatörer.

– Det är dock inte bara KTH som kör lastbilar i konvojer. Igår var jag ute med ett gäng här i Berkeley och åkte fordonståg på motorvägen. Lite lurigt med all trafik men tekniken fungerar ganska bra, berättar Kalle.

Karl Henrik Johansson (till höger), professor i reglerteknik på KTH.

De förarlösa fordonens utmaningar

Volvo samarbetar med Uber runt självkörande bilar.

Ett av de absolut hetaste forskningsområdena just nu är självkörande fordon. Volvo pysslar med dem, tillsammans med Uber. Google har hållit på ett längre tag, liksom lastbilstillverkaren Scania.

Daimler och Bosch har ett samarbete och förutspår 100 procent självkörande bilar på våra vägar inom fem år. Å så där fortsätter det. Oavsett om det handlar om Tesla, BMW eller Mercedes. Eller något annat fordonsmärke.

Det som gör autonoma bilar så intressanta och heta är förstås att de kombinerar ämnen och företeelser som digitaliseringen, robotar, AI, transportsektorn och en rad andra områden på en och samma gång. Det faktum att till exempel lastbilschaffisar är det fjärde vanligaste yrket bland män i Sverige är en krydda, liksom att det finns cirka 14 500 taxibilar bara i vårt land.

På KTH arbetar Martin Törngren. Han är professor i inbyggda styrsystem, och extremt kunnig när det kommer till mekatronik, cyberfysiska system och många av de komponenter som tillsammans bildar det som är ett självkörande fordon.

Martin Törngren, professor i inbyggda styrsystem på KTH.

Några gånger per år brukar han bli intervjuad i ämnet, oftast när det skett någon form av olycka (t.ex. Volvo / Uber nyligen). Journalister borde dock kontakta Martin Törngren något oftare. Gärna innan olyckor sker. Han kan så mycket om ämnet, och blev redan 2015 intervjuad om just självkörande bilar.

Jag bad Martin Törngren att lista några av de utmaningar som självkörande bilarna nu står inför. Hur mycket människor än skakar på huvudet så kommer de självkörande fordonen, oavsett om vi vill eller ej. Några av anledningarna är förstås hållbarhetsaspekten (ett antal självkörande bilar ger mindre bränsleförbrukning då de i regel/generellt kör mer förnuftigt än människor och hanterar bilköer bättre) och kostnadsperspektivet (den största utgiften för företag är oftast personal, som taxi- och lastbilschaffisar).

1) Dagens bilar är en av de mest komplexa konsumentprodukterna som finns, och nästan alla har tillgång till dem. Dessutom kommer den intelligens man stoppar in i framtiden att innehålla artificiell intelligens (AI) i någon form. En modern bil idag har ungefär 100 miljoner rader kod fördelat på 100 styrdatorer om bilen är normalutrustad Det är mer mjukvarukod än ett flygplan. Till och med en modern industriell skruvdragare från till exempel Atlas Copco har bortåt 500 000 rader kod.

Frågan är hur denna komplexitet ska hanteras och hur bilen ska bli så personsäker som möjligt. Hur ska vi säkerställa dessa avancerade system? Hur ser vi till att hackare inte gör om bilarna till mordredskap? Kan vi undvika framtida scenarier där bilarna kanske accelererar i stället för att bromsa?

2) Vad ställer vi för säkerhetskrav? Bryskt frågat: Hur många liv per år får en självkörande bil ta? Vad är acceptabelt? Samtidigt ska man notera att enligt National Safety Council (NSC) dog cirka 40 000 människor i trafiken i USA 2016. Samtidigt fick sorgligt nog ett par hundra människor i Sverige sätta livet till. Med helt manuellt framförda bilar. I snitt för hela världen är detta ett dödsfall per 160 miljoner körda mil. För att ett litet perspektiv ska det tilläggas att NSC:s statistik visar att den typiske föraren är involverad i en krock i snitt var 25 700 mil, eller vart tolfte år (om föraren kör c:a 2 000 mil/år i snitt).

3) Bilarna framförs i en stor, öppen och okontrollerad miljö, och därtill på olika sätt. Detta är en utmaning, inte minst då det idag är ljusår mellan befintliga säkerhetsstandarder och det position där högpresterande AI-system är (och kommer att befinna sig). De standarder som finns idag är till för system som är avgränsade både i tid och rum. Förarna är också gränslösa, det vill säga att de kör runt i en oreglerad så kallad domän både fysiskt och juridiskt. Många andra industrier är redan hårt reglerade, som de som tillverkar flygplan, mediciner, kärnkraftsreaktorer och röntgenutrustning, och det finns myndigheter som kan stänga ner en industri.

Samtidigt är förarlösa fordon en helt oreglerad bransch, och det finns inget egentligt incitament för branschen att ändra på detta. Hårt reglerade branschen kan tvingas lägga upp till 50 procent av budgeten på att följa lagar och regler.

4) Det finns flera övergångsfaser att ta hänsyn till. En av dem är antalet autonoma fordon i trafiken där den mest komplexa situationen är när 50 procent är förarlösa, 50 procent inte är det. Men det finns också övergångsfaser mellan olika automationsnivåer (SAE J3016). Dessa är sex, från ingen automation (nivå 0) till full automation (nivå 5). Nivå 3 ses som den mest komplexa, och den nivå en del tillverkare, bland annat Volvo, hoppar över.

5) De förarlösa fordonen utvecklas idag baserat på ett nerifrån-och-upp-perspektiv. Det finns exempelvis mycket pengar att tjäna på robottaxi, något en aktör som Uber förstått. Det är inte samhället som driver på hållbarhetsaspekten med stöd av tydligt regelverk från ett uppifrån-och-ner-perspektiv. Detta påverkar förstås utvecklingen generellt sett, och till exempel finns det en risk att antalet bilar i trafiken inte minskar bara för att de blir förarlösa.