Effektivare, säkrare och billigare

I går tittade jag på de tio bidragen till årets upplaga av Swedish Embedded Award. Jag antar att en enkel sammanfattning kan vara att de genomgående gör livet lite bättre, skojigare och säkrare, samtidigt som prylarna hjälper till att effektivisera processer och spara pengar. Det är sannerligen inte illa.

Grunden för varje projekt är förstås djup kunskap om ett område och förståelse för vad som skulle behöva göras. Den som vet vad som behövs och dessutom hänger med i teknikutvecklingen har ett fantastiskt försprång. Då är det möjligt att komma först när något plötsligt blir tekniskt och ekonomiskt möjligt.

Det här ser vi hela tiden. Projekt som tidigare var omöjligt dyra och otympliga blir plötsligt fullt genomförbara när nya sensorer, bättre signalbehandling och nya kommunikationsmöjligheter ändrar förutsättningarna.

Då blir det också möjligt att backa tillbaka från gamla, enkla och ofta mycket dåliga modeller. Med massor av mätdata och datakraft kan många allmänt accepterade förenklingar och gissningar ersättas med mycket bättre modeller.

Nya sensorer
Den gamla regeln om ”skit in – skit ut” är precis lika sann som den alltid har varit. Men med dagens explosion på sensorområdet ökar åtminstone möjligheterna att få bra indata. För den som inte vet vad han eller hon mäter spelar det förstås ingen roll hur bra indata är, men sådant behöver vi tack och lov inte bry oss om. Intressanta projekt kommer från människor och företag som vet precis vad de håller på med.

Ett kul projekt på det här temat såg jag förra veckan hos sensorföretaget ams i Österrike. Med nya sensorer är det möjligt att hämta in hjärtdata och data om artärer och vener på ett enkelt och billigt sätt. En sensor mot armen eller benet räcker och om man kan repetera mätningarna varje dag vid samma tid blir det möjligt att se farliga förändringar i ett tidigt skede.

Ett grundproblem är förstås att få människor att göra den här testen vid samma tid och på samma sätt varje dag. Problemet blir inte mindre av att den viktigaste målgruppen är åldringar.

Men det löser man helt enkelt genom att lägga in sensorerna i toalettringen. De flesta har en ganska regelbunden morgonrutin, som börjar med ett toalettbesök. På det här sättet görs mätningen vid bästa tillfället och vid samma tid varje dag. Inte dumt.

Den som vill vidareutveckla tekniken kan förstås lägga till en mängd sensorer för luktämnen och annat smått och gott. Till slut kanske vi är tillbaka till de dagliga diagnoserna för några hundra år sedan, då det inte var helt ovanligt att börja dagen med att ta ett smakprov av sin urin. För egen del föredrar jag elektroniska sensorer och en kopp kaffe.

Mindre och bättre
Sensorutvecklingen är ganska fantastisk just nu. En stor del av utvecklingskostnaderna betalas av mobiltelefonindustrin och fordonsindustrin, volymerna är gigantiska och komponentpriserna låga.

Därför finns det minimala kameror och optiska sensorer för struntsummor. Konkurrensen på mobiltelefonmarknaden är stenhård, så det gäller att stoppa in skojiga och förhoppningsvis användbara sensorer för både det ena och det andra.

Just nu handlar mycket om multipla kameror för 3D-fotografering, kontrollerad färgtemperatur på display och belysning och VCSEL-laserkomponenter för fokusering, avståndsmätning och 3D-modellering. Exakt avståndsmätning med ToF (time of flight) kostar heller inte så mycket att stoppa in. För säkerhets skull lägger man gärna till lite gassensorer också för att mäta luftkvalitet och alkoholnivå. Alltid säljer det några telefoner extra.

En kul spinoff-effekt av miniatyrkamerorna är de extremt små kameror som kan användas i intelligenta piller och undersökning av tarmsystemet. Den senaste kameran från ams är faktiskt så liten att den kan användas för att titta på blodådror inifrån.

Radar
Kameror, lasrar och andra optiska sensorer är fantastiska i nästan alla sammanhang. Men radartekniken kan nog komma att bli nästan lika revolutionerande. Det finns massor av tillämpningar som blir möjliga med radar, men tidigare var tekniken för dyr, för stor och för energikrävande.

Nu är de begränsningarna historia. Radarkomponenter tillverkade i halvledarteknik har funnits ett tag och sjunkit kraftigt i pris. Men den stora revolutionen kom i våras, med CMOS-radar i enchipsutförande.

Först ut var Texas Instruments, som lyckades integrera all radarelektronik tillsammans med signalprocessor och ARM-processor på ett enda CMOS-chip. Det innebär i praktiken att radar snart är en självklar del i sensorverktygslådan. Det öppnar upp en lång rad nya möjligheter.

Samma sak gäller UWB-positionering. Det fanns en tid då enchips 6 GHz-radio i CMOS var närmast omöjligt. Så är det inte längre.

Ifrågasätt modellerna
Snart går det mesta att mäta med billiga komponenter, samtidigt som lokal signalbehandling gör att modellerna kan vara mycket komplicerade. Då blir det ännu viktigare att gå tillbaka och utmana slentriankunskap och förenklade modeller.

Ta bara en så ”enkel” sak som radioaktivitet. Under lång tid har vi vant oss vid att titta på stråldoser utifrån den enkla gamla sensorn med fotografisk film. En låg dos under lång tid är lika farlig som en högre dos under kort tid och det hela går lätt att beräkna. Samma tanke- och beräkningssätt finns för mycket annat.

Men så enkelt är det ju tack och lov inte. Vi som kommer från områden med hög bakgrundsstrålning har inte signifikant större risk för sjukdomar än de från områden med lägre bakgrundsstrålning. En del undersökningar visar till och med det omvända förhållandet i en del intervall.

Samma ska gäller förmodligen effekterna av kväveoxider. Hälsoeffekterna är förvånansvärt dåligt utredda och oenigheten är stor om vad som är farligt och när det är farligt. Jag har försökt att gräva i tillgänglig dokumentation och hamnade till slut hos världshälsoorganisationen, WHO. Men också där är förvirringen stor. Somliga säger sig hitta både cancer och hjärtsjukdomar, medan andra bara ser nivåerna av kväveoxider som indikatorer på andra föroreningar (framför allt partiklar).

Om vi går vidare till det stora och växande allergiproblemet verkar det enda säkra vara att vetenskapen och sjukvården har haft det mesta om bakfoten under många år. Vi som fick barn på sjuttio- och åttiotalet fick veta att det viktigaste var att helt undvika att exponera barnen för allergener så länge som möjligt. Nu inser vi att det var ett perfekt sätt att skapa en generation av allergiker. Små barn måste utsättas för obehagligheter för att kunna träna upp kroppen.

Sova på magen
Rekommendationen att lägga spädbarn på magen i stället för på ryggen har kanske inte så mycket med modeller och doser att göra, men den visar hur lätt det kan bli fel när man tror sig vara säker och därför inte ifrågasätter kunskap. Den här rekommendationen kom på sjuttiotalet för att minska risken för kvävning när spädbarn kräks. Det hela lät rimligt och sjukvården drog igång en jättekampanj som följdes av de flesta föräldrar. Ingen vill riskera sina barn.

1991 publicerades så en studie från Nya Zeeland som visade att risken för plötslig spädbarnsdöd ökar dramatiskt när spädbarn ligger på magen. När rekommendationen ändrades i Sverige ett år senare minskade andelen plötslig spädbarnsdöd till en fjärdedel, eller drygt 80 färre döda spädbarn per år.

Så här i efterskott verkar det märkligt att man kunde införa nya regler på så svaga grunder och att ingen reagerade på den ökade dödligheten. Men det är aldrig lätt att gå mot strömmen. I det här fallet kostade det förmodligen mer än 1000 spädbarns liv, bara i Sverige.

Ifrågasätt alltid
Med bättre mätmetoder, bättre beräkningskapacitet och AI-baserad analys behöver man inte längre nöja sig med förenklade modeller och grova gissningar. Det gäller medicinska tillämpningar, det gäller processtyrning och i stort sett allt annat också.

Därför är det viktigt att forskare i alla lägen tar sig förbi tvärsäkerheten och inser att allt kan och måste ifrågasättas hela tiden. Den dag man inbillar sig att en modell är bättre än verkligheten har man kommit väldigt snett.

Det är verkligheten som gäller.

Comments are closed.