logotypen
 
 

IN FOCUS

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Lue lisää...

IoT ymmärretään yleensä miljardeina nettiin kytkettyinä antureina ja laitteina. Esineiden internet voidaan kuitenkin nähdä myös toisella tapaa.

Esineiden internet eli IoT on sementoinut itsensä vuoden 2015 isona juttuna, joten järjestelmäarkkitehdit tutkiskelevat tarkkaan sen peruskäsitteitä. Samalla he kysyvät vaikeita kysymyksiä IoT-rakenteen liian yksinkertaistetusta kuvasta: anturien ja aktuaattorien pilvet liitettyinä yksinkertaisiin, vähän tehoa kuluttaviin langattomiin yksiköihin ja netin kautta massiivinen pilvidatakeskuksiin.

Lähes jokainen askel tässä kuviossa on kyseenalainen. Jotkut asiantuntijat kyseenalaistavat näkemyksen, jonka mukaan parvi yksinkertaisia antureita on ylipäätään oikea tapa mitata järjestelmän tilaa.

Älykäs aistiminen

Ilmeinen tapa mitata järjestelmän tilaa on yksilöidä tilan muuttujat, löytää pisteet, joissa ne paljastuvat antureiden mitattaviksi ja asentaa anturit näihin paikkoihin. Sen jälkeen anturidata imetään solmukohtaan. Mutta ilmeisin tapa ei välttämättä ole paras. Kaikki nuo anturit ja linkit tekevät järjestelmästä kalliisti asennettavan ja jo luontaisesti epäluotettavan.

Toinen tapa on valita muutama kriittinen muuttuja, joita voidaan aistia etäältä ja sen jälkeen käyttää niitä arvioimaan koko järjestelmän tilaa. Tämä prosessi voi olla intuitiivisen ilmeinen, tai se voi pitää sisällään vaativaa matematiikkaa ja jonkinlaisen tilan arvioinnin esimerkiksi Kalman-suotimen avulla. Yksi esimerkki intuitiivisemmasta ratkaisusta pitää sisällään turvakamerat, liikenteen, pysäköinnin ja idean älykkäästä kaupungista.

Tyypillinen ajatus älykkäästä kaupungista pitää sisällään valaistuksen ja pysäköinnin hallinnan, liikenteenohjauksen ja turvallisuuden. Perinteinen IoT-ratkaisu tarkoittaisi valoanturin asentamista jokaiseen katulamppuun, läheisyysanturien upottamisen jokaiseen kaistaan risteyksen lähellä ja jokaiseen pysäköintiruutuun, ja turvakameroiden asentamisen strategisiin paikkoihin selvästi maanpinnan tason yläpuolelle. Jokaisessa näistä antureista olisi langallinen yhteys paikalliseen solmuun (hubiin), joista puolestaan olisi langaton linkki nettiyhdyspisteeseen – paitsi valoanturit, jotka liittyvät solmuihinsa langattomasti valopylväiden yläpäästä.

On olemassa toinen tapa. Älykäs havainnoitsija, joka katsoo muutaman turvakameran videokuvaa, voisi helposti nähdä mitkä katulamput palavat, mitkä pysäköintiruudut ovat vapaana ja milloin liikennevalojen pitäisi vaihtua. Tuloksena on paitsi huimia säästöjä kokonaiskustannuksissa, myös parantunut luotettavuus ja uusia turvatoimintoja, jotka eivät olisi mahdollisia anturiparvien välityksellä (kuva 1).

Kuva 1. Yksi ainoa kamera voi kyetä keräämään enemmän dataa.

Samanlaiset ideat voivat toimia toisenlaisissa järjestelmissä. Laskettavia järjestelmien matemaattisia malleja käyttävät tilanarvioijat voivat laskea moottorin akselin sijainnin moottorin pyörimisen virroista ja jännitteistä, tai kemiallisen reaktion tilan ulkoisista havainnoista. Yleisesti ottaen näyttää olevan trendi suosio pientä määrää etäantureita – usein kameroita – joita laskentaresurssit tukevat, sen sijaan että parvi yksinkertaisia antureita ja niihin aina liittyvät tehonkulutuksen, liitettävyyden, luotettavuuden ja tietoturvan kysymykset.

Se muuttaa kaiken

Raskaiden laskenta-algoritmien – kuten neuraaliverkkojen tai Kalman-suotimien- korvaaminen yksinkertaisten anturien pilvillä on ilmeisiä etuja. Mutta se tuo mukanaan myös ongelmia. Suunnittelijat näyttävät kohtaavan ongelman. Säilyttävätkö he virtualisoinnin idean liikuttamalla raakadataa – mahdollisesti useita 4K-videostriimejä – pilveen analyysiä varten? Vai suunnittelevatko he merkittävää laskentatehoa anturien lähelle? Molemmissa lähestymistavoissa on omat haasteensa ja kannattajansa.

Laskennan sijoittamisella pilveen on ilmeisiä argumentteja puolellaan. Näin voi hyödyntää niin paljon laskentatehoa kuin haluaa. Jos haluaa kokeilla big data -algoritmeilla, käytössä on lähes rajattomasti tallennustilaa. Ja kuitenkin maksaa karkeasti ottaen vain siitä, mitä käyttää. On kuitenkin olemassa kolmenlaisia ongelmia: turvallisuus, latenssi ja kaistanleveys.

Mikäli algoritmisi ei kestä yhtään latenssi, ei ole muuta mahdollisuutta kuin nojata paikalliseen laskentaan. Mikäli ratkaisu sietää latenssia anturisyötteen ja järjestelmän vasteen välillä, kysymys kuuluu kuinka paljon se sitä sietää ja millaisella vaihtelulla. Esimerkiksi jotkut ohjausalgoritmit sietävät merkittävääkin viivettä silmukassa, mutta vain mikäli latenssi on lähes vakio. Näitä ongelmia ei tietenkään esiinny, kun pilveen siirretään vain pieni määrä dataa eikä aika ole kriittinen tekijä. Mutta mikäli järjestelmäsuunnittelu edellyttää reaaliaikaisen 4K-videon siirtämistä useista kameroista pilveen, internetin rajoituksista tulee ongelma.

Virtualisointi

Pilvikeskeinen järjestelmämme vaatimukset laajenevat yli verkon ja datakeskukseen, jossa perustavaa laatua olema muutos on jo käynnissä. Kun laskentaintensiivinen, tapahtumalähtöinen sovellus asettuu datakeskukseen, palvelimen ja tallennuksen virtualisoinnin täytyy tulla lähes pakolliseksi. Datakeskuksen täytyy pystyä ajamaan sovellusta kaikilla käytettävissä olevilla resursseilla ja silti vastata ulkoisen järjestelmän palveluntason vaatimuksiin.

On toinenkin hankala kysymys. Joitakin algoritmeja ei voi jakaa useille ytimille useilla palvelimilla. Ne nojaavat yksisäikeiseen suorituskykyyn ja ainoa tapa ajaa niitä nopeammin on ajaa niitä nopeammalla raudalla.

Tämän ajattelukuvion päätepisteessä on datakeskus, joka on käyttäjän näkökulmasta täysin sovelluskohtainen ja operaattorin kannalta täysin virtualisoitu. Käyttäjälle se tarjoaa pääsyn laskentaresursseihin, kiihdyttimiin ja tallennusresursseihin, jotka on konfiguroitu palvelemaan algoritmia. Operaattorille datakeskus on identtisten, ohjelmistollisesti määriteltyjen resurssien meri.

Sumu

Olemme puhuneet siitä, miten IoT-sovellusten kaikki laskenta voitaisiin tehdä pilvessä. Katsotaanpa nyt sovelluksia, jotka turvallisuuden, kaistanleveyden, latenssin tai determinismin takia eivät siihen pysty. Nämä sovellukset vaativat merkittäviä määriä paikallista laskentaa ja tallennusresursseja: joko itse antureissa kuten kuvaa prosessoivissa turvakameroissa tai solmuss/hubissa tai internet-kytkimissä.

Tällä hetkellä nämä resurssit suunnitellaan asiakaskohtaisiin antureihin ja solmuihin puhtaasti sovelluskohtaisina laitteina, yleensä käyttämällä kevyitä mikroprosessoreja, joita laitetason kiihdytinpiirit tukevat.

Kuvittele nyt datakeskuksen seinät lävistävä virtualisointi, joka nielaisee sisäänsä kaiken laskennan, tallennuksen ja IoT:n liitäntäresurssit. Sovellusobjektin voisi sijoittaa minne tahansa: pilveen, älykkääseen solmuun tai älyanturiin, ja lopulta jopa verkkomatriisin sisälle (kuva 2). Voisit liikuttaa sitä haluamallasi tavalla, suorituskykymittareiden käytettävissä olevien resurssien perusteella. Järjestelmä olisi robusti, joustava ja jatkuvasti lähestymässä resurssien optimaalista käyttöä.

Kuva 2. Internetin sumu.

Tämän vision toteutuminen edellyttää monien askelten ottamista. Sovellusten täytyy olla liikutettavassa yksikössä tai säiliössä, kuten esimerkiksi java-virtuaalikoneessa tai OpenCL-alustalla (Open Computing Language), jotta niitä voidaan ajaa ilman muutoksia millä tahansa käytettävissä olevalla laajalla laitteistoalustalla. Sovelluslähtöisen verkottumisen idean täytyy laajentua datakeskuksen ulkopuolelle sellaiseksi internetin versioksi, joka tukee palvelunlaadun QoS-takeita yksittäisissä yhteyksissä, ja lopulta laskentatehtävissä solmujen sisällä. Ja jollakin tavalla tämä kaikki täytyy tehdä turvalliseksi.

Ai niin, tietoturva

Raudanlujan tietoturvan tarve on jo tunnistetta pilvidatakeskuksissa. Kukaan ei anna sinun tallentaa dataansa, jos he luulevat että voisit antaa jonkin muun modifioida, lukea tai varastaa sen. Mutta näiden asioiden esräminen dynaamisessa virtualisoidussa ympäristössä, jossa kukaan ei oikeastaan tiedä kokonaisjärjestelmä tilaa, on pelottava haaste.

Kun pilvilaskennasta tulee sumulaskentaa, nämä turvallisuusvaatimukset laajenevat solmuihin ja loulta julkiseen verkkoon, mikä lisää laskentakuormaa sekä solmujen järjestelmäpiireissä että verkon dataprosessoreissa. Kun netin yli liikutetaan kaikkea biometrisestä tunnistedatasta itseään ajavien ajoneuvojen hallintaviesteihin, tämän päivän asenne tietoturvaan olisi katastrofaalinen.

Olemme nähneet, miten IoT:n lähempi tutkimus hajottaa sitä yksinkertaista kuvaa, jossa yksinkertaisten esineiden valtaisa joukko on liitetty internetiin. Tämän näkemyksen yli pääseminen vaatii muutoksia niin asioihin (Things), näiden solmuihin, datakeskusten rakenteeseen ja internetiin itseensä. Tämän päivän järjestelmän ja täysin suojattuun verkkoon ja sen datakeskuksiin nojaavan sumulaskennan välillä ei ehkä ole vakaita, selviä pisteitä, mikä tekee reitistä haastavan.

Artikkelin kirjoittaja Ron Wilson toimii FPGA-yritys Alteran päätoimittajana. Hänellä on takanaan pitkä ura elektroniikan ammattilehdistössä. Hän toimi tammikuusta 1991 tammikuuhun 2006 EETimes-lehden puolijohdetoimittajana ja sen jälkeen EDN Magazinen varapäätoimittajana lähes neljän vuoden ajan. EDN:n päätoimittajana Wilson ehti työskennellä 7 kuukauden ajan, ennen kuin hänet palkattiin Alteran päätoimittajaksi lokakuussa 2011.

MORE NEWS

Rohde lisäsi tehoa EMC-mittauksiin

Rohde & Schwarz on julkaissut päivitetyn version ELEKTRA-ohjelmistostaan, joka tuo lisää tehoa ja automaatiota EMC-mittauksiin. Uusi ohjelmistoversio tukee kaikkia ajankohtaisia EMC-standardeja eri toimialoilla – mukaan lukien kaupallinen elektroniikka, autoteollisuus, langattomat järjestelmät, puolustus ja ilmailu.

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Tamperelaissiru purkaa useampia audiovirtoja kuin mikään muu prosessori

Tamperelainen VLSI Solution on julkaissut uuden sukupolven audioprosessorin, joka asettaa uudet standardit äänenkäsittelylle sulautetuissa järjestelmissä. VS1073-uutuuspiiri pystyy purkamaan ja käsittelemään enemmän äänenpakkausmuotoja kuin mikään muu prosessori markkinoilla – mukaan lukien uudet tuetut formaatit kuten ALAC, DSD, Opus ja AC-3.

Uusi LUMI-supertietokone yllättää: kylkeen tulee kvanttitietokone

Suomeen rakennetaan maailman tehokkainta tekoälysupertietokonetta, ja sen rinnalle kehitetään nyt myös täysin uusi kvanttilaskenta-alusta. LUMI AI Factory -hankkeen johtaja Pekka Manninen vahvistaa, että uusi huippuluokan laskentaympäristö käynnistyy keväällä 2027.

Samsungin uusin tuo tekoälyn jäässä oleville tablettimarkkinoille

Tablettimarkkinat hakevat suuntaa, mutta Samsung uskoo tekoälyyn. Yhtiö julkaisi 2. huhtikuuta uuden Galaxy Tab S10 FE -sarjan, joka tuo älykkäät ominaisuudet yhä useamman käyttäjän ulottuville. Vaikka markkina kokonaisuudessaan junnaa lähes paikallaan, Samsung pyrkii herättelemään sitä AI-pohjaisella tuottavuudella ja kevyellä muotoilulla.

Trumpin tullit aiheuttavat suurta epävarmuutta puolijohdealalla

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on ilmoittanut uusista tullipolitiikoista, jotka uhkaavat horjuttaa puolijohdeteollisuuden globaaleja toimitusketjuja. Trumpin hallinto on määrännyt 10 prosentin perustullin kaikkiin tuontituotteisiin ja jopa 32 prosentin tullit valikoiduille maille, kuten Taiwanille. Vaikka Taiwanin puolijohteet ovat toistaiseksi tullivapaita, alan toimijat elävät epävarmuudessa mahdollisista tulevista muutoksista.

Maailman ensimmäisessä MEMS-kompassissa ei ole liikkuvia osia

Ranskalainen teknologiayritys SBG Systems on esitellyt maailman ensimmäisen MEMS-pohjaisen gyrokompassin, joka kykenee määrittämään suunnan ilman GNSS-apua ja täysin ilman liikkuvia osia. Tämä inertianavigoinnin läpimurto avaa uuden luvun tarkassa ja kompaktissa paikannuksessa, erityisesti merenkulun ja robotiikan sovelluksissa.

Cadence demosi eurooppalaisvoimin kehitettyä ajoneuvojen SoC-piiriä

Euroopassa pitäisi vähentää riippuvuutta sekä kiinalaisesta että amerikkalaisesta tekniikasta. Muutaman viikon takaisilla Nürnbergin Embedded World -messuilla nähtiinkin tähän suuntaan kasvavia versoja. Esimerkiksi Cadence ja saksalainen Dream Chip Technologies esittelivät uuden sukupolven älykkään SoC-järjestelmäpiirin ajoneuvosovelluksiin.

LUMI-tekoälytehdas on yksi ensimmäisiä Euroopassa

LUMI-tekoälytehdas avaa uuden luvun eurooppalaisessa tekoälyn kehityksessä yhdistämällä huipputeknologian, asiantuntijuuden ja yhteistyön ainutlaatuiseksi kokonaisuudeksi. Tekoälyhubin fyysiset tilat sijoittuvat Espoon Otaniemeen Aalto-yliopiston yhteyteen, ja laskennan ydin toimii Kajaanissa, missä nykyinen LUMI-supertietokone tarjoaa maailmanluokan suorituskykyä tekoälykehitykselle.

Jyväskylän ylioppilaskylään maailman nopein opiskelijanetti

Kotimainen valokuituyhtiö Lounea toteutti Jyväskylän yliopiston ylioppilaskunnan Soihtu-asuntoihin huippumodernit nettiyhteydet. Opiskelijakylä nousi kerralla maailman kärkeen tarjoamalla asukkailleen poikkeuksellisen nopeat verkkoyhteydet. 

Painetun elektroniikan tutkija TactoTekin teknologiajohtajaksi

Oululaistaustainen elektroniikkayhtiö TactoTek on nimittänyt tekniikan tohtori Pälvi Apilon uudeksi teknologiajohtajakseen. Apilo on ollut osa TactoTekin asiantuntijatiimiä vuodesta 2018 ja toiminut viimeksi yhtiön ennakoinnin ja tutkimuksen johtajana.

Linuxista tulee parempi pelaajille

Linux-kernelin tuore 6.14-päivitys lupaa merkittäviä suorituskykyparannuksia Windows-pelejä pelaaville Linux-käyttäjille. Ytimeen on tuotu parannettu NTsync-ajuri, jonka ansiosta Wine- ja Proton-yhteensopivuuskerrosten kautta ajettavat pelit voivat hyötyä jopa satojen prosenttien teholisästä tietyissä tilanteissa.

Eficoden aprillijuttu oli hieno

Yli 600 koodaajan ohjelmistotalo Eficode päätti tänä vuonna aprillipäivän kunniaksi viedä kehittäjähuumorin uudelle tasolle julkaisemalla kuvitteellisen SUAMI-järjestelmän – Single Unified AI Metrics Indicator – joka mittaa kehittäjien tuottavuutta sielunmaiseman, eksistentiaalisen ahdistuksen ja astrologian avulla.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Taivuteltavien älypuhelimien markkina kutistuu ensimmäistä kertaa

Taivuteltavien älypuhelimien maailmanlaajuinen markkina kutistuu tänä vuonna ensimmäistä kertaa historiassaan, kertoo Counterpoint Researchin tuore ennuste. Vuonna 2025 odotetaan neljän prosentin laskua, mikä katkaisee segmentin tähän asti kasvaneen trendin.

Tekoäly havaitsee poikkeamat avaruudessa

AMD on julkistanut uuden avaruuskelpoisen järjestelmäpiirin, Versal AI Edge XQRVE2302:n. Se vie tekoälypäättelyn (AI inferencing) avaruuteen. Piiri on nyt saavuttanut Class B -luokituksen, joka perustuu Yhdysvaltain puolustusvoimien MIL-PRF-38535-standardin vaatimuksiin.

Julkinen Wi-Fi altistaa hakkereille – silti miljoonat ottavat riskin

Julkiset Wi-Fi-verkot löytyvät lähes jokaisesta kahvilasta, junasta ja lentokentältä. Ne houkuttelevat nopeaan nettiyhteyteen liikkeellä ollessa, mutta uuden globaalin tutkimuksen mukaan kyseessä on digitaalinen miinakenttä. Kyberturvayhtiö NordVPN:n teettämä kysely paljastaa, että 69 % matkustajista on huolissaan kyberuhkista matkan aikana – ja pelko on perusteltu.

Uudenlainen fotonitutka sopii moneen käyttöön

Belgialainen mikroelektroniikan tutkimusorganisaatio IMEC on kehittänyt uraauurtavan tutkajärjestelmän, joka voi mullistaa niin autoteollisuuden kuin terveydenhuollonkin tarkan havainnoinnin ratkaisut. Kyseessä on maailman ensimmäinen fotoniikkaan pohjautuva, koherenttiin signaalinjakeluun kykenevä 144 gigahertsin tutkajärjestelmä.

Kvanttivallankumous yhdellä sirulla

Oak Ridge National Laboratory (ORNL) on saavuttanut merkittävän virstanpylvään matkalla kohti kvantti-internettiä. Tutkijoiden kehittämä uusi siru yhdistää ensimmäistä kertaa keskeiset kvanttifotoniikan toiminnot yhdelle piirille.

Amazon maksaa Nokian videopatenttien käytöstä

Amazon ja Nokia ovat päässeet sopuun patenttikiistassaan, ja Amazon maksaa jatkossa Nokialle korvauksia yhtiön videoteknologioiden käytöstä. Sopimus kattaa Nokian multimedia- ja videopatenttien hyödyntämisen Amazonin suoratoistopalveluissa, kuten Prime Videossa, sekä yhtiön suoratoistolaitteissa.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Lue lisää...

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article