electronica 2020:
Embedded Systems & Sensor Technology -
Innovations-Turbo des 21. Jahrhunderts
Embedded-Technologien sind unverzichtbar für die Bewältigung gesellschaftspolitischer Herausforderungen wie Klimaschutz, demographische Entwicklung oder die Steigerung der Ressourceneffizienz. Außerdem bilden sie in wichtigen Industriezweigen die Basis für die Mehrzahl der Neuerungen. Einen Überblick der neuesten Entwicklungen im Bereich Embedded zeigt die electronica - Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik - vom 10. bis 13. November 2020 in München.
Computer verschwinden aus unserer Wahrnehmung und sind gleichzeitig allgegenwärtig. Denn durch die Fortschritte in der Mikroelektronik lassen sich intelligente Funktionen nun dezentral überall dort implementieren, wo sie gebraucht werden. Derartige "eingebettete Systeme" (Embedded Systems) operieren in der Regel mit einem hohen Maß an Autonomie. Das betrifft die Erfassung (Sensorik) der Umwelt, die Interaktion (Aktorik) mit ihr und die Kommunikation mit anderen embedded Systemen oder Rechnern. Für die geforderten Funktionalitäten sorgen dabei zunehmend Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) und Mustererkennung.
Die Datenverarbeitung erfolgt dabei in einem zentralen Rechenzentrum (Cloud) oder immer häufiger am Entstehungsort selbst (Edge Computing). Letzteres bietet sich besonders
bei zeit- und sicherheitskritischen Anwendungen an, trägt aber auch zur Reduzierung der zu übertragenden immensen Datenmengen bei. In einer weitestgehend automatisierten, adaptiven Produktion oder bei autonomen Fahrzeugen erweist sich die direkte Verarbeitung der Daten im Gerät sogar als essentiell, etwa um drohende Maschinenausfälle oder Unfälle zu vermeiden. Voraussetzung dafür ist allerdings eine speziell auf knappe Ressourcen zugeschnittene "Intelligenz".
AI für Embedded Systems
So lassen sich etwa mit AIfES (Artificial Intelligence for Embedded Systems) vom Fraunhofer IMS (Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme) kleine, intelligente Mikroelektroniken und Sensoren entwickeln, die keine Verbindung zu einer Cloud benötigen und in der Lage sind selbst zu lernen. AIfES beinhaltet ein voll konfigurierbares künstliches neuronales Netz (KNN) mit Feedforward-Struktur, das selbst tiefe neuronale Netze möglich macht.
Schutz vor Cyber-Attacken
Da bei AIfES die Verarbeitung "offline" auf dem Gerät stattfindet, müssen keine sensiblen Daten übertragen werden. Die Privatsphäre ist also gesichert. Um die vernetzten und immer komplexer werdenden Systeme aber vor Hackern zu schützen sind präventive und nahtlos integrierbare Sicherheitslösungen nötig. Und das gilt nicht nur für Unternehmen, sondern auch für die Politik. Man denke nur an Angriffe auf kritische Infrastruktur etwa im Energiesektor oder Connected-Cars-Anwendungen. Klassische Cyber-Security-Ansätze wie Antivirensoftware oder Patches und Updates funktionieren für IoT-Geräte allerdings nicht. Sicherheitsanforderungen für Embedded Systeme müssen deshalb schon bei der Entwicklung berücksichtigt werden (Security by Design).
Sicherer und schneller mit 5G
Deutlich sicherer soll die Übertragung künftig über 5G erfolgen. Die Vernetzung von Maschinen und 
Geräten mit dem neuen Mobilfunkstandard wird aber in der Hauptsache wegen seiner ultra kurzen Latenzzeiten und hohen Datenübertragungsraten Fahrt aufnehmen. Dazu kommt ein viel geringerer Energieverbrauch.
Das Analystenhaus Gartner erwartet, dass die 3,5 Millionen 5G-IoT-Knoten in diesem Jahr bis 2023 auf 49 Millionen Stück steigen werden. Ab 2023 sollen dann Embedded Systeme in Connected Cars den Löwenanteil ausmachen. Bis dahin sind Outdoor-Überwachungskameras die Haupttreiber des Wachstums. 5G wird zukünftig aber auch in Sensor-Cloud-Systemen zum Einsatz kommen, um hochdynamische Produktionsprozesse gründlicher zu überwachen und adaptiv zu regeln.
Embedded auf der electronica - Ausstellungsbereich plus Konferenz
Neben einem eigenen Ausstellungsbereich zum Thema Embedded, in dem der Fokus auf industrielle Steuereinheiten sowie Software-Lösungen und Entwicklungstools für Microcontroller liegt, veranstaltet die electronica in Zusammenarbeit mit der Elektronikpraxis am 11. und 12. November 2020 die electronica Embedded Platforms Conference (eEPC). Sie dient als Kommunikationsplattform für Anbieter von Komponenten, Tools, Software und Lösungen. Highlight-Themen wie Embedded ICs & Boards, Machine Learning & Artificial Intelligence, Sensors & IOT oder Software & Tools zeigen unter anderem Anforderungen und Herausforderungen, die heute und in Zukunft an Embedded Plattformen gestellt werden. Erste bestätigte Sprecher kommen unter anderem von Analog Devices, Infineon Technologies, Kontron Europe, On Semiconductor, Swissbit und Texas Instruments.
Im Zuge des erweiterten Konzepts der diesjährigen electronica kann die Konferenz sowohl vor Ort besucht als auch im Streaming online verfolgt werden. Das vollständige Programm ist ab Anfang September auf der Website verfügbar.
Bilder: R. Eberhard, messekompakt.de, EBERHARD print & medien agentur gmbh
Quelle: Messe München
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