Jonas Lannoo

Mijn expertise is eigenlijk heel breed. Je hebt het buzz word ‘mechatronica’ dat verschillende elementen omvat van mechanisch en elektrisch tot programmeren. Mijn expertise valt eigenlijk vooral in die laatste twee delen. Wat wil dat precies zeggen? Stel je hebt een idee waarvoor je een elektronisch ontwerp nodig hebt. Ik kan daarbij helpen. Hoe gaan we dat ontwikkelen? Wat is daar allemaal voor nodig? Op die manier gaan we eigenlijk helemaal van nul tot een werkend en geprogrammeerd prototype toe werken.

Zo gingen we bijvoorbeeld samen met de steden Brugge en Roeselare op zoek naar een manier om het grondwaterniveau in boomspiegels te observeren. Door de stedelijke omgeving is de boom misschien omringd door een voetpad of misschien zit er puin in de grond. Je weet dus eigenlijk niet in welke mate die boom erin slaagt om voldoende grondwater op te nemen. Er bestaan daar wel sensoren voor, maar die zijn ofwel heel duur, hebben maar een beperkte levensduur of mensen trekken die gewoonweg uit de grond uit nieuwsgierigheid.

Voor die specifieke uitdaging hebben we een prototype ontwikkeld. We hebben dus vanaf nul een printplaat ontwikkeld met componenten die licht en vocht kunnen meten en bovendien draadloos kunnen communiceren met een server. Bijkomend ontwikkelden we dan ook een programma dat die gegevens kan interpreteren zodat het systeem goed werkt.

Eén van de vragen die we kunnen krijgen is: “Hoe kan ik als bedrijf een bestaand algoritme in een microcontroller krijgen?” Zo’n microcontroller is eigenlijk een computer, maar dan veel kleiner en die bovendien door zijn grootte ook een functionaliteitsbeperking heeft. In principe is die integratie niet zo moeilijk, maar het moet natuurlijk ook effectief mogelijk zijn. Afhankelijk van de complexiteit, moet er misschien gekeken worden naar een andere soort microcontroller.

Stel dat het elektrisch ontwerp dat het bedrijf momenteel gebruikt ontoereikend is, dan kan ik helpen om te zien waar die tekorten zitten en wat we daaraan kunnen doen. Ook kan ik ondersteunen bij de creatie van een volledig nieuw ontwerp of kritisch kijken naar de manier waarop ze data verwerven.

In het verleden werkten we samen met een bedrijf dat kookplaten met touch sensoren ontwikkelt. Een gekend fenomeen is het moment waarop het volledige systeem tilt slaat wanneer de kookpot met aardappelen overloopt. Het systeem valt ofwel meteen uit, of herkent jouw vinger niet meer op het moment dat je het vuur wilt uitzetten. De vraag rijst dan of we dit fenomeen kunnen oplossen met behulp van artificiële intelligentie. Kunnen we dus de waarde die uit die sensor komt, door een algoritme voeren zodanig dat het systeem een vinger op het touchpad herkent. Vervolgens doen we hetzelfde met water en trainen we het systeem zodanig dat hij de volgende keer niet meer tilt slaat en wel degelijk de waterige vinger herkent die het vuur wenst uit te zetten.

Eigenlijk op dit moment het sensorplatform dat ik ontwikkeld heb. Het platform is in staat om verschillende parameters van machines op te meten aan de hand van elektrische sensoren. Zo kan het oordelen over de gezondheidsstatus van de machine. Het grootste voordeel is dat het integreerbaar is in verschillende machines. Het platform is dus onafhankelijk van de machine.

Op mijn doctoraat ben ik eigenlijk ook heel trots. Die is een combinatie van elektromagnetische comptabiliteit (EMC) en functionele veiligheid.  Het gaat er dus over dat verschillende toestellen elkaar op elektrisch vlak, zowel bedraad als draadloos, niet mogen beïnvloeden. Zo mogen ze zelf niet te veel uitstralen en andere systemen verstoren. Bovendien moeten ze tegelijkertijd ook tegen de toegelaten straling van andere toestellen kunnen.

Heel specifiek ging mijn doctoraat over safety critical systems. Dat zijn bijvoorbeeld systemen in vliegtuigen of ziekenhuizen. Het is van essentieel belang dat deze systemen niet worden verstoord, want dat kan catastrofale gevolgen hebben. Het vliegtuig zou bijvoorbeeld kunnen neerstorten. Kortom, het toestel is in principe zo gemaakt dat het niet verstoord kan worden.

In heel uitzonderlijke gevallen gebeurt dat natuurlijk wel. Vaak weet men ook niet waarom. Meestal ligt die fout aan een storing dat invalt op het systeem. Die storing kan ervoor zorgen dat alle redundante onderdelen tegelijkertijd zullen falen. Redundante onderdelen zijn in principe reserve-onderdelen, met het verschil dat ze wel allemaal tegelijkertijd gebruikt worden. Je kan het niet vergelijken met een schroef die in het magazijn ligt en dat pas uitgepakt wordt eens de machine kapot is. De schroef zit als het ware al in de machine en draait mee. De redundante schroef neemt dan de taken over wanneer de eerste schroef vastloopt.

In mijn doctoraat ontwierp ik die redundante systemen zodanig dat ze elk op een andere manier reageren op eenzelfde storing. Stel dat er dan een storing voorkomt, gaat slechts één redundant systeem falen, terwijl er nog twee de andere blijven werken.

Ten eerste artificiële intelligentie. Die technologie is in de afgelopen jaren sterk gevorderd en dat zal zeker zo blijven, vooral in autonome systemen. Denk hierbij aan patroonherkenning en de detectie van fouten in machines. Dat lijken mij onmisbare elementen in onze toekomstige maatschappij. De mate waarin die systemen in staat zullen zijn om accurate voorspellingen te doen, kan misschien zelf wat beangstigend worden! Je kan bijvoorbeeld met jouw vrouw aan de keukentafel praten over een stofzuiger waarna je op TV en je computer enkel nog maar reclame krijgt van een stofzuiger. Zeker relevante reclame, maar waar eindigt privacy dan?

Ten tweede spreek ik vaak over microcontrollers, mijn eigen expertise. Die zijn natuurlijk beperkt in functionaliteit en dat zien we terugkomen in projecten die te maken hebben met veel data of visie. Neem nu bijvoorbeeld een beveiligingscamera die personen moet detecteren. Het beeld dat binnenkomt, wordt verwerkt en weergegeven aan de persoon die naar de beelden kijkt. Dat detectiealgoritme vergt enorm veel rekenkracht. Met de huidige microcontrollers verkrijg je een frame rate van 7 beelden per seconde, terwijl het oog 24 beelden per seconde kan onderscheiden. Een heel groot verschil dus. Net dat verschil geeft problemen als je real-time wenst te werken. Stel dat de camera in jouw auto iets moet detecteren en daarop reageren. Dat moet vanzelfsprekend zo snel mogelijk gebeuren om ongevallen te vermijden. Dit compenseert men door er zware computers aan te verbinden. Zo zitten er drie exemplaren in de koffer van elke Tesla-auto.

Net om die gebreken te compenseren, zie ik veel toekomstmuziek in FPGA’s (field-programmable gate array). Dat is eigenlijk herprogrammeerbare hardware. Nadeel? Het is heel moeilijk om te programmeren. Waarbij een microcontroller sequentieel valt te programmeren en afhankelijk is van een kloksignaal, gebeurt dit bij een FPGA in parallel en reizen de signalen aan lichtsnelheid. Net die snelheid zorgt ervoor dat je met die FPGA heel performante dingen kunt doen, want het is in staat om heel snel data te interpreteren. Je kan het eigenlijk een beetje vergelijken met de werking van een grafische kaart.

Finaal wil ik de industrie tools aanleveren waarmee je die FPGA’s gemakkelijker kunt programmeren. Net omdat veel bedrijven hiermee aan de slag willen, maar een drempel ervaren gezien de complexiteit.

Ik put vooral veel inspiratie uit hele ambitieuze projecten van anderen. Ik kijk veel naar nieuwe dingen die uitkomen en ik probeer op Twitter van alles te volgen. Zo vind ik Elon Musk wel een inspirator, zeker als je ziet wat hij op korte termijn allemaal verwezenlijkt heeft. Wat hij in 2008, als jonge entrepreneur, allemaal voorspelde, is nagenoeg allemaal gerealiseerd.

Kortom, de toekomst inspireert mij. Futuristische elementen waarvan je denkt: dat is niet realistisch, maar misschien kunnen we daar toch deeltjes van realiseren op een bepaalde manier. De tijd zal uitwijzen hoe ver we kunnen raken. Je moet een beetje kunnen dromen om dingen te kunnen realiseren.

Translate »