Breivik_Kybernetikk_251115

Transcription

Kybernetikk: Fremtidens fagfelt
Morten Breivik, Institutt for teknisk kybernetikk, NTNU
Fremtidens industri, Oslo Kongressenter, 25. november 2015
Kunnskap for en bedre verden
Hva er kybernetikk?
•
•
Ordet kybernetikk har sin opprinnelse i det greske ordet kybernetes, som betyr
"styrmann/rormann", dvs. "den som styrer"
Tverrfaglig disiplin som ble etablert rundt 2. verdenskrig (Norbert Wiener:
Cybernetics, or Control and Communication in the Animal and the Machine, 1948)
•
Kort sagt handler kybernetikk om hvordan kompliserte dynamiske systemer kan
modelleres, styres og overvåkes ved å kombinere matematikk, naturvitenskap,
målemetoder, datateknologi og pådragsorganer + en dash regtek og systemteori
•
Tilbakekobling er et grunnleggende kybernetisk prinsipp:
Ønsket oppførsel
Pådrag
Regulator
Dynamisk system
(Båt, robot,
vindturbin, dyr)
Faktisk
oppførsel
2
Kraftproduksjon og kjemiske prosessanlegg
Avanserte medisinske instrumenter
Fartøy til sjøs
Moderne biler
Droner
Arnold...
Made possible by cybernetics
9
Teknisk kybernetikk
Bruksområder
•Marin automatisering og operasjoner
•Integrerte operasjoner i olje-og gassproduksjon
•Prosessreguleringssystemer
•Robotikk
•Automatisert boring
•Dynamisk posisjonering
•Skipsstyringssystemer
•Integrerte brosystemer
•Automotiv aktiv sikkerhet
•Ubemannede fartøy (UAV, USV, AUV, ROV)
•Elektrisk kraftproduksjon
•Elektrisk kraftfordeling (Smartgrid)
•Marin kraft og fremdrift
•Kran- og løftregulering
•Fiskeoppdrett
•Automatisert medisinsk diagnose og helsetjenester
•Biomedisinsk instrumentering
•Trafikkstyring (luft, vei, jernbane)
•Dykkedatamaskin
•Miljøovervåking
• Aksjeanalyse
•...
Verktøykasse
Algoritmer, designmetoder og
programvare
•Dynamisk systemteori
•Matematisk modellering og
simulering
•Metoder og algoritmer for
tilbakekoblet regulering
•Stabilitets- og robusthetsanalyse
•Tilstands- og parameterestimering og
-overvåking
•Sanntidsprogrammering
•Adaptive systemer
•Optimalisering
•Numerisk matematikk
•Signalbehandling
•Sikkerhet og pålitelighet
•Fjernstyrte operasjoner
•Feildeteksjon, diagnose og
overordnet styring
Maskin- og
programvaresystemer
•Industriell
informasjons- og
kommunikasjonsteknologi
•Innebygde systemer
•Elektronikk
•Sanntids
operativsystemer
•Programvareutvikling
•Menneske-maskin
interaksjon
•Sensorer
•Instrumentering
•Aktuatorer
•Mekatronikk
10
Kybernetikk i Norge
•
•
Etablert ved NTH i 1954 (Jens Glad Balchen)
Endret navn fra Reguleringsteknikk til Teknisk kybernetikk i 1972
11
Kybernetikk i Norge
Jens Glad Balchen
12
Institutt for teknisk kybernetikk (ITK)
•
Norges eneste i sitt slag, hovedansvar for kybutdanning for MSc og PhD i Norge
•
•
•
•
•
Fast vitenskapelig ansatte: 17 (2 kvinner)
Teknisk-administrativt ansatte: 15 (datalab, elektroverksted, mekanisk verksted, adm)
Vitenskapelige i deltidsstilling: 11
Forskere og postdoktorer: 5
Doktorgradskandidater: 70
•
•
•
Årlig opptak til 5-årig studieprogram: 135
Årlig opptak til 2-årige studieprogram: 20 + 10
Årlig uteksaminering av doktorgradskandidater: 5-15
•
Samarbeid med mange andre NTNU-institutt , inkludert petroleumsteknologi, marin teknologi,
kjemisk prosessteknologi og biomedisinsk sirkulasjon og bildediagnostikk
Langvarig og tett kontakt med industri og næringsliv, mye nyskaping og innovasjon
Fra Forskningsrådets evaluering av IKT-fagmiljøene i Norge i 2012:
•
•
Samfunnsoppdrag:
–
Tre av 53 grupper innenfor den norske UHR-sektoren får toppkarakteren 5 – hvorav én på NTNU: ITKs
“Control systems group” som vurderes som "…excellent from an international perspective."
13
Hvor er vi?
NTNU:
IME:
•
•
•
•
•
Hovedansvar for den høyere teknologiutdanningen i Norge helt tilbake til 1910
Tilsammen 23 000 studenter (snart 38k)
7 fakulteter, 48 institutter
Hovedansvar for IKT-utdanningen ved NTNU
6 institutter:
• Datateknikk og informasjonsteknologi
• Telematikk
• Elektronikk og telekommunikasjon
• Matematiske fag
• Elkraft
• Teknisk kybernetikk
14
Hvor er vi?
Institutt for teknisk kybernetikk
Trondheim sentrum
Studentersamfundet
Institutt for teknisk kybernetikk
NTNU Gløshaugen
RBK Lerkendal
15
Synlighet og eksterne relasjoner
???
Samfunnet:
1. nivålogikk:
Maritim bransje
Olje og gass
...
Marin teknologi
Petroleumsteknikk
...
(bransjer)
2. nivålogikk:
(bransjeteknologier)
3. nivålogikk:
(muliggjørende
teknologier)
Kybernetikk
Datateknikk
Elektronikk
...
Telekommunikasjon
Unikt kyb-økosystem ved NTNU
Institutt for
marin teknikk
(IVT)
Institutt for
sirkulasjon og
bildediagnostikk
Institutt for
kjemisk
prosessteknologi
Institutt for
teknisk
kybernetikk
(DMF)
(NT)
•
Samarbeid mellom
kybforskere ved ITK og
«bransjeinstituttene»
•
Gir tverrfaglig forskning og
utdanning i verdensklasse
Resulterer i nyskaping og
spin-offs
•
(IME)
•
Institutt for
produksjons- og
kvalitetsteknikk
Institutt for
petroleumsteknologi
(IVT)
(IVT)
Unik modell med både
sentralisert og
desentralisert
kybkompetanse
Navneskifte på studiet
•
•
Hva forbinder man med ordet «robot»?
Dette begrepet er ikke lenger bare forbeholdt industriroboter i en
produksjonshall, men brukes i dag om alt fra autonome gressklippere og
pakkesler til ubemannede biler, båter og fly («feltroboter»)
•
Studieprogrammet skiftet derfor i 2014 navn fra "Teknisk kybernetikk" til
"Kybernetikk og robotikk", som gir et mer tidsriktig bilde av robotenes
økende betydning i forskning, undervisning og i samfunnet generelt
18
Tre studieprogram (master/siving)
• 5-årig Kybernetikk og robotikk (135 plasser)
• 2-årig Kybernetikk og robotikk (20 plasser)
• 2-årig Industriell kybernetikk (10 plasser)
19
2-årig master i Industriell kybernetikk
•
Nytt og unikt studieprogram fra høsten 2014
•
For dem som ikke har bakgrunn i kybernetikk eller automatisering, men andre
ingeniørfag som f.eks petroleumsteknikk, kjemiteknikk, mekanikk, maskinteknikk,
produksjonsteknikk, medisinsk teknikk, bioteknologi, marin teknikk,
undervannsteknologi, romteknologi, osv.
•
Gir en kybernetisk påbygning med teoretiske og praktiske kunnskaper innen
modellering, styring og overvåking av dynamiske systemer, med spesialisering inn
mot et bruksområde som avhenger av bachelor-utdanningen
20
Søkertall, IME-studier, 2013–2015
(førsteprioritetssøkere)
400
350
300
250
200
2013
2014
150
2015
100
50
0
Informatikk
LUR
Matematiske Matematiske Datateknologi
fag
fag,
årsstudium
Elsys
Energi og miljø
Komtek
Kybernetikk
og robotikk
Siv.ing.-studier (17 ved NTNU)
etter antall førstepri.-søkere (2015)
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Siv.ing – 5-årig
Studieprogram
Søkere
Ja-svar
(-reservert)
Jenter
Årstall
2014
2014
2014
2015
2015
2015
Jenter %
Møtt på
imm.
Poenggrenser
2014
2014
2014
2015
2015
2015
Datateknologi
1505
1669
137
146
22
36
16
25
125
138
55,1
55,2
El.Sys
1257
1170
90
87
21
23
23
26
84
85
54,3
54,7
Energi og Miljø
2091
2064
147
157
56
72
38
46
130
152
56
56
846
749
46
42
19
15
41
36
48
38
54,5
54,7
1688
1863
143
154
29
38
20
25
138
148
55,8
56,3
Komm.Tek
Kyb & Robotikk
23
Oppdaterte tall for ITKs studentkull (høst 2015)
• Kull 2011 (5. klasse): 69 registrert og betalt, inkludert 12 jenter
(opptak på 98 -> frafall på 30%)
(opptak på 118 -> frafall på 20%)
(opptak på 126 -> økning på 2.4 %)
(opptak på 132 -> økning på 7%)
• Økning i antall jenter fra kull 2011 til kull 2015 er på hele 190% 
5-årig Kybernetikk og robotikk
5 vår
5 høst
Masteroppgave
Fordypningsprosjekt
Fordypningsemne
Komplementært emne
(valgbart)
4 vår
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Eksperter i team
4 høst
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Komplementært emne
(valgbart)
3 vår
Modellering og
simulering
Optimalisering og
regulering
Sanntidsprogrammering
Fra annet studieprogram (valgbart)
3 høst
Lineær systemteori
Teknologiledelse
Algoritmer og
datastrukturer
2 vår
Reguleringsteknikk
Statistikk
Fluidmekanikk
Objektorientert
programmering
2 høst
Industriell
elektroteknikk
Matte 4
Fysikk
Digitalteknikk og
datamaskiner
1 vår
Tilpassede
datasystemer
Matte 2
Matte 3
Examen
philosophicum
1 høst
Kybernetikk intro
Matte 1
IT intro
Kretsteknikk
Ingeniørstigen (basispakke kybernetikk)
25
5 vår
5 høst
Masteroppgave
Fordypningsprosjekt
Fordypningsemne
Komplementært emne
(valgbart)
4 vår
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Eksperter i team
4 høst
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Komplementært emne
(valgbart)
3 vår
Modellering og
simulering
Optimalisering og
regulering
3 høst
Lineær systemteori
Teknologiledelse
Algoritmer og
datastrukturer
2 vår
Reguleringsteknikk
Statistikk
Fluidmekanikk
Objektorientert
programmering
2 høst
Industriell
elektroteknikk
Matte 4
Fysikk
Digitalteknikk og
datamaskiner
1 vår
Tilpassede
datasystemer
Matte 2
Matte 3
Examen
philosophicum
1 høst
Kybernetikk intro
Matte 1
IT intro
Kretsteknikk
Basispakken: Matte, fysikk, data, el, prog
26
5 vår
5 høst
Masteroppgave
Fordypningsprosjekt
Fordypningsemne
Komplementært emne
(valgbart)
4 vår
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Eksperter i team
4 høst
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Komplementært emne
(valgbart)
3 vår
Modellering og
simulering
Optimalisering og
regulering
3 høst
Lineær systemteori
Teknologiledelse
Algoritmer og
datastrukturer
2 vår
Reguleringsteknikk
Statistikk
Fluidmekanikk
Objektorientert
programmering
2 høst
Industriell
elektroteknikk
Matte 4
Fysikk
Digitalteknikk og
datamaskiner
1 vår
Tilpassede
datasystemer
Matte 2
Matte 3
Examen
philosophicum
1 høst
Kybernetikk intro
Matte 1
IT intro
Kretsteknikk
Studieretning (fagspesialisering)
27
Studieprogram:
Studieretninger:
Hovedprofiler:
Innvevde datasystemer
Tilpassede
datasystemer
Sanntidssystemer
Systemteknikk og sikkerhet
Petroleumskybernetikk
Kybernetikk
og robotikk
Energi og
prosesstyring
Smarte elektriske nett og fornybar
energi
Navigasjon og fartøystyring
Roboter og
fartøystyring
Robotsystemer
Autonome systemer
Medisinsk billeddannelse
Medisinske og
biologiske
systemer
Biomedisinsk bevegelse og
rehabilitering
Fiskeri- og havbrukskybernetikk
5 vår
5 høst
Masteroppgave
Fordypningsprosjekt
Fordypningsemne
•
4Ofte
vår samme
Studieretningsemne
Studieretningsemneog Studieretningsemne
tema på fordypningsprosjektet
masteroppgaven
•
•
•
4 høst
•
Studieretningsemne
Studieretningsemne
Jobbe med egne ideer
Bidra til forskningsprosjekter
3 vår
Modellering og
Optimalisering og
Samarbeide med
næringslivet
simulering
regulering
3 høst
Tilgang
Komplementært emne
(valgbart)
Eksperter i team
Studieretningsemne
Komplementært emne
(valgbart)
Lineær systemteori
Fra annet studieTeknologiledelse
til instituttets elektronikkverksted
og mekaniske verksted
program (valgbart)
Algoritmer og
datastrukturer
2 vår
Reguleringsteknikk
Statistikk
Fluidmekanikk
Objektorientert
programmering
2 høst
Industriell
elektroteknikk
Matte 4
Fysikk
Digitalteknikk og
datamaskiner
1 vår
Tilpassede
datasystemer
Matte 2
Matte 3
Examen
philosophicum
1 høst
Kybernetikk intro
Matte 1
IT intro
Kretsteknikk
Fordypningsprosjekt og masteroppgave
29
Theory – Simulation – Experiments – Operations
Bridging the gap from theory to practice
RV Gunnerus
AUR-Lab
Unmanned Vehicles Lab
Simulator Environment
Marine Cybernetics Laboratory
Control and
instrumentation
ACE
Hydrodynamics
Full-scale and prototype
applications
Mechanics
Run time infrastructure
Machinery
systems
Centre for
Autonomous Marine
Operations
and Systems
Databases,
analysis
Experimental techniques &
prototyping
Cavitation
Tunnel
Ocean Basin
Visualisation
Structural
Laboratory
Towing Tank
Hydrodynamics
and
Structural
mechanics
Guidance,
Navigation
and
Control
Slide lånt fra SFF AMOS
Hjem for to nye studentorganisasjoner
31
Studieprogram:
Studieretninger:
Hovedprofiler:
Tilpassede
datasystemer
Sanntidssystemer
Systemteknikk og sikkerhet
Petroleumskybernetikk
Kybernetikk
og robotikk
Energi og
prosesstyring
Smarte elektriske nett og fornybar
energi
Navigasjon og fartøystyring
Roboter og
fartøystyring
Robotsystemer
Autonome systemer
Medisinsk billeddannelse
Medisinske og
biologiske
systemer
Biomedisinsk bevegelse og
rehabilitering
Fiskeri- og havbrukskybernetikk
Centre for Autonomous Marine Operations and Systems (AMOS)
2013-2022
www.ntnu.edu/amos
Centre for Autonomous Marine Operations and Systems - AMOS
33
Next step in research, education and
innovation
Knowledge fields &
research methods
Hydrodynamics and
Structural Mechanics
Guidance, Navigation
and Control
Experiments
AMOS
Interdisciplinary
research
areas &
challenges
Centre for
Autonomous Marine
Operations
and Systems
Greener
operations
Offshore
renewable
energy
www.ntnu.edu/amos
Autonomous
surveillance
Oil & gas in deeper …. and in Arctic
areas
water…
Open water
biological
production
34
Centre for Autonomous Marine Operations
and Systems (AMOS)
NTNU
Statoil
DNV GL
SINTEF
Engineering Science
and Technology
RCN
www.ntnu.edu/amos
Department of
Marine Technology
MARINTEK
AMOS
SINTEF Fisheries
and Aquaculture
Department of
Engineering Cybernetics
SINTEF ICT
Information Technology, Mathematics
and Centre
Electrical
Engineering
for Autonomous Marine Operations and Systems - AMOS
35
Laboratorier
36
NTNU UAV-Lab
Procurement and operation license from Norwegian CAA
(Civil Aviation Authority / Luftfartstilsynet) since 2014
- Penguin B fixed-wing
(VLOS/EVLOS/BLOS)
- 3D Robotics hexa-copters (VLOS)
- Microdrone quadro-copter
(VLOS)
- X8 fixed-wing (VLOS)
www.ntnu.edu/amos
Centre for Autonomous Marine Operations and Systems
37
Agdenes Airfield
www.ntnu.edu/amos
38
European Training Network funded by H2020 for 2015-2018
Project start 1.1.2015
15 PhD scholarships funded
10 Partners – 5 Academic, 5 Industrial/Research
4 Associated Partners
4 MEUR budget
AMOS Associated Project at Department of Engineering Cybernetics,
IME, NTNU
39
NORUT Tromsø
40
Fra NTNUs deltakelse på 3 ukers feltforsøk utenfor
Azorene i juli 2015 med UAVer, piloter og studenter
41
Fly drone med dine tanker?
EEG headset
Eyeblink: twice
Eyeblink: once
Computer
Drone
Professor
Marta Molinas
Take off/Land
Fly forward/Fly backward
42
Slangerobotikk
43
Dronebåter (AUTOSEA)
• Kompetanseprosjekt i Forskningrådets MAROFF-program (2015-2018)
• Samarbeid mellom NTNU, DNV GL, KONGSBERG og Maritime Robotics:
• Our vision is for the Norwegian maritime industry and researchers in collaboration
with international partners to attain world-leading competence and knowledge in
the design and verification of methods and systems for sensor fusion and collision
avoidance for autonomous surface vehicles (ASVs).
• Results can also be used to enhance decision support systems for humans on
manned vessels. The project will also provide a solid foundation for independent
third-party verification of autonomous marine technology.
Landbruksrobotikk
• Nærings-PhD: “Automated detection and control of weeds”
•
•
Candidate: Trygve Utstumo, Adigo AS
The Asterix project developes an autonomous robot for automatic weed
control in row-crops. The system will apply only a fraction of the herbicide
used in conventional application
45
We assess business cases
IO4 - Production optimization and Subsurface IO
Industry cases and pilots – optimal production distribution
Petrobras Marlim P-35 – SmartOpt provides
unprecedented accuracy and speed
Betydelig kostnadsfokus baner veien for kybernetiske løsninger
– Et paradigmeskifte er faktisk helt nødvendig
Eksempel: Automatiserte fabrikker på havbunnen gir økt
lønnsomhet i små felt og forlenger levetiden til felt i produksjon
47
Smart grids
– fremtidens elektriske energisystem
Artificial Pancreas Trondheim
Tverrfaglig forskningsgruppe opprettet i 2013
Diabetes – et av verdens største helseproblemer
Langsiktig målsetting:
"Utvikle en robust glukoseregulering for pasienter med
diabetes mellitus type 1 og 2 (og for intensivpasienter)"
Tema:
• Kontinuerlig blodsukkermåling
• Ny, norsk sensorteknologi
• Kontinuerlig insulintilførsel
• Modellering og simulering
• Dyreforsøk
• Kliniske forsøk
• -> ?
CC BY: Blausen 0699 PancreasAnatomy2
http://en.wikipedia.org/wiki/Pancreas#mediaviewer/File:Blau 49
sen_0699_PancreasAnatomy2.png
New hope for tiny hearts
Advances in imaging methods to discover heart
defects in children and newborns
References: Siri A. Nyrnes, L. Lovstakken et al, Echocardiography. 2007;24:975-981, Echocardiography 2010;27:1113-1119
Monitoring and control of large-scale fish farms
Fish models
Environment
model
Cage, temperature,
feed, light
Closing the information gap:
•
Feed
intake
Assimilation
Reserve
Energy
budget
Structural
growth
Maintenance
Fish physiology
Fish behaviour
Environment
Feed density
Feed distribution models
Instrumentation
–
–
–
–
•
Behavioural
model
Integrated
bio-physical models
–
–
–
–
•
Energetic model
Local temperature,
swimming speed
Biotelemetry
Wireless sensor networks
Computer vision
ROV/AUV
Monitoring
– Feeding control
– Biomass estimation
– Disease monitoring
UW network nodes
Pellet detectors
460 mm
Diffusor
338 mm
Camera housing
Visund
52
Dynamikk i penge- og gjelds-systemer
• Modellering og
simulering
av gjeldskrise
• Parallelle (komplementære) pengesystemer
• Pengesystemer uten fysiske kontanter
• Samarbeid med regjeringen i Ecuador
Kontakt: Trond Andresen
53
Gründervirksomhet og nyskaping
•
Mange norske industribedrifter har hatt sitt utspring fra virksomhet ved ITK:
–
–
–
–
–
–
–
•
Norcontrol
Albatross
Norsk Data
Tomra
Vingmed
Prediktor
...
I nyere tid:
–
–
–
–
–
Marine Cybernetics
Aptomar
Maritime Robotics
nLink
...
54
Fredag 7. november 2014
Kybernetisk fagdag
•
•
•
•
Arrangeres av NTNUs Institutt for teknisk kybernetikk i Glassgården, Elektrobygget på NTNU
Gløshaugen. Gratis og åpent for alle interesserte
Ti norske næringslivsbedrifter fra alle typer bransjer kommer for å snakke om spennende bruk av
kybernetikk i praksis, om alt fra verdens minste helikoptre til verdens største styrte konstruksjon
Ti av instituttets PhD-stipendiater vil også presentere postere som viser hva de forsker på. Disse
posterne stilles ut i vrimleområdet i Glassgården, og kan besøkes i de to pausene og lunsjen
Auditorium EL5 i Glassgården, Elektrobygget, NTNU Gløshaugen:
–
–
–
–
–
–
Kl. 09.30-10.00: Institutt for teknisk kybernetikk: Velkommen og presentasjon av instituttet
ved Morten Breivik, Instituttleder
Kl. 10.00-10.25: Kongsberg Seatex: eBird - Control of Marine Seismic Streamers
ved Ola Erik Fjellstad, IPR Manager
Kl. 10.25-10.50: Prox Dynamics: Developing World-Leading Nano UAV Technology
ved Jørgen Syvertsen, R&D Engineer
Kl. 10.50-11.10: Pause med kybernetisk mingling og postere på vrimleområde i Glassgården
Kl. 11.10-11.35: Prediktor: Kybernetikk i miniformat: Klokke for ikke‐blodig måling av blodsukker
ved Steinar Sælid, Chief Technology Officer
Kl. 11.35-12.00: Cybernetica: Kybernetikk for lønnsom prosessdrift
ved Peter Singstad, Managing Director
Kybernetisk fagdag
•
Auditorium EL5 i Glassgården, Elektrobygget, NTNU Gløshaugen:
–
–
–
•
Kl. 13.00-13.25: Marine Cybernetics: Fra 0-100 på 10 år
ved Øyvind Smogeli, Chief Operating Officer
Kl. 13.25-13.50: Maritime Robotics: Fra D-blokka til virkeligheten
ved Vegard Hovstein, Managing Director
Kl. 13.50-14.10: Pause med kybernetisk mingling og postere på vrimleområde i Glassgården
Auditorium EL3 i Glassgården, Elektrobygget, NTNU Gløshaugen: (NB! Skifte av auditorium)
–
–
–
–
–
Kl. 14.10-14.35: GE Vingmed Ultrasound: On the Use of Cybernetic Methods in Diagnostic
Ultrasound Imaging ved Kjell Kristoffersen, Chief Engineer
Kl. 14.35-15.00: ABB: From PID Control to Integrated Operations
ved Håvard Devold, Group Vice President
Kl. 15.00-15.25: Statoil: Modelprediktiv regulering i Statoil ved Stig Strand, Specialist Automation
Kl. 15.25-15.50: nLink: Drømmen om roboter: Å bygge det neste "Kongsberg" fra t=0
ved Konrad Fagertun, Business Developer
Kl. 15.50-16.10: Avslutning, kåring av beste poster og signering av rammeavtale for faglig
samarbeid og forskerutdanning mellom Forsvarets Forskningsinstitutt og NTNU
Kybernetisk fagdag
Teknisk kybernetikk
Utvidet
verktøykasse:
Verktøykasse:
Algoritmer, designmetoder og
programvare
•Dynamisk systemteori
•Matematisk modellering og
simulering
•Metoder og algoritmer for
tilbakekoblet regulering
•Stabilitets- og robusthetsanalyse
•Tilstands- og parameterestimering og
-overvåking
•Sanntidsprogrammering
•Adaptive systemer
•Optimalisering
•Numerisk matematikk
•Signalbehandling
•Sikkerhet og pålitelighet
•Fjernstyrte operasjoner
•Feildeteksjon, diagnose og
overordnet styring
Maskin- og
programvaresystemer
•Industriell
informasjons- og
kommunikasjonsteknologi
•Innebygde systemer
•Elektronikk
•Sanntids
operativsystemer
•Programvareutvikling
•Menneske-maskin
interaksjon
•Sensorer
•Instrumentering
•Aktuatorer
•Mekatronikk
Robotic vision
Autonomous
systems
Big data
cybernetics
59
Human Decision Making
«Cybernetics + cognitive psychology»
Human in the loop
Interaction Layer
Human Machine Interface
Decision Support Layer
Autonomous systems
(NTNU International chair)
Picture Compilation
Data Base/Memory
Communication Layer
Big data cybernetics
(Kongsberg Gruppen)
Autonomy loop
Machine Decision Making
Machine Controller
Visualization
Closed loop control
«Traditional»
cybernetics
Robotic vision
(NTNU Onsager fellowship)
Sensor Fusion
Sensor fusion
(DNV GL 2014-2019)
Communication Layer
Sensors
Effectors
The Environment
© Kongsberg Maritime AS
Robotic vision
• Norges første professorat i robotsyn
• Prestisjefull stilling som NTNU Onsager fellow
• Oppstart i 2016
Autonomous systems
• Verdensledende forsker fra NASA og MBARI
• Prestisjefull stilling som NTNU International chair
• Oppstart i 2017
Challenge: Humans out of the loop?
•
•
•
Many “big data” methods are based on black-box data modelling methods which may
not be intuitive or transparent for human interpretation. Although these methods can
indicate a relationship between different phenomena (correlation), they may not
explain the underlying causes behind such relationships (causality)
Using such methods, humans are not included in the data modelling process and
thus also risk being pushed out of the data analysis and decision making processes
«Worst case»:
Proposed solution:
«Big Data Cybernetics»,
with data modelling based on
transparent methods resulting in
human-interpretable models
63
Big Data Cybernetics:
Combining the fields of Chemometrics and Cybernetics
Chemometrics («static»):
• Modelling in spatial and
property-profile domains
• Multichannel spectroscopy
• Multivariate calibration, image
analysis and soft modelling
?
DATA-DRIVEN MODELLING
Induction: Holistic, exploratory
Design the
observation
process
Measure MANY
properties in
MANY samples
Data-modelling
«Let the data talk»
!
Chemometrics
Cybernetics
Define a
hypothesis or
a mechanistic
model
Cybernetics («dynamic»):
• Modelling in time domain
• Real-time performance
• Feedback control and estimation
Measure FEW
properties in FEW
samples
Test the
hypothesis or the
model wrt the
data
Deduction: atomistic, confirmatory
THEORY-DRIVEN MODELLING
«Kalman filter 2.0»
Gaveprofessorat fra Kongsberg Gruppen
28. oktober 2015
• Verdens første professorat i Big Data Cybernetics
• Gaveprofessorat fra Kongsberg Gruppen de 5 første år
• Oppstart i 2016
Kybernetikere: «Teknologiens styrmenn»
Kybernetikk vil alltid være fremtidens fagfelt 
66
«Instituttet for de moderne ting»
http://www.ntnu.no/itk
67

Breivik_Kybernetikk_251115

Transcription

Similar documents

Presentasjonen av UNIK som ble holdt på NTNU

IEC 61508 OLF-070 - Institutt for teknisk kybernetikk

The Engineering Conference Southern Norway May 12

Program ITS konferansen 2015 - ITS

Leiarmøtet 1. juni 2015 - Høgskulen i Sogn og Fjordane

1936 DS/Hvb AMOS (SFJ002193601)

Program på norsk

Prosjektlederen - Cybernetics.no

Eksamensoppgaver Psykologi