1 M E D LE M S B LAD FÖ R SVE N S KA E LE KTR O- O DATAI N G E NJ Ö R E R S R I KS FÖ R E N I N G NR 6/NOVEMBER/2015 Detta nummer distribueras endast elektroniskt 1 Ordföranden har ordet SER sponsrar mentorprogram 3 Nominering till SER Prize 6 Studiebesök MC2 4 Studiebesök på Tobii 2 Inbjudan till höstmöte 5 Studiebesök på PDC 9 SER-krönikor i Elektroniktidningen Fråga på Einars krönika 11 Slut med räkne- och avrundningsfel (Unum Computing) Ordföranden har ordet Bäste SER-medlem, det är en aktiv höst inom SER, ett antal studiebesök har redan genomförts och flera är på gång. Se artiklar i detta nr av Elteknik. Som du förhoppningsvis redan fått information om bjuder föreningen in till höstmöte den 11 november. I samband med mötet får vi ett efterlängtat föredrag om fusionsenergi med Sveriges främste expert på området, Jan Scheffel från KTH. Efter höstmötet bjuder vi dessutom in till vår sedvanliga höstmiddag. Se inbjudan och anmäl dig på www.ser.se! Vi i styrelsen tar gärna emot förslag på studiebesök, föredrag och andra aktiviteter från dig, mejla [email protected] eller prata med någon av oss vid något av våra evenemang. Rickard Klinkert SER sponsrar mentorprogram vid F-sektionen Chalmers Mentorprogrammet FRAM vid Chalmers startade andra året SER medverkar som sponsor för andra året i rad i mentorprogrammet FRAM vid Chalmers. Det är teknologsektionen vid Teknisk Fysik på Chalmers som driver ett eget mentorprogram under ledning av sektionens FARM representant Ludvig Ekman. I detta det andra programmet deltar 14 studenter (adepter). Här är deltagarna vid programmets start 28 september. 2 SERs höstmöte med föredrag om tema fusion Varmt välkomna att delta vid årets höstmöte! SER bjuder nu in sina medlemmar till föreningens höstmöte. I samband med årets möte blir det även en föreläsning om fusionsenergins utveckling med Jan Scheffel, professor i fusionsplasmafysik vid KTH. Fusion är en ren och säker energikälla med potential att ersätta de fossila bränslena globalt. Eftersom fusion är energikällan för universums alla stjärnor är det ju heller inte så långsökt att försöka bygga små solar här på jorden. Men det har visat sig vara en mycket svår uppgift, både ur naturvetenskaplig och ur teknisk synpunkt. Och det sägs ibland att fusionsenergi aldrig kommer att realiseras. Vi ska därför diskutera ett antal avgörande frågor som: • • • • Vad är egentligen fusionsenergi? Behövs fusion? Hur kan fusionsenergi utvecklas och Vad blir kostnaderna för fusion? Eftersom media då och då kan berätta om påstådda ”genvägar” till fusion, ska vi ta en titt på några av dessa ”lösningar” också. Mötet och föreläsningen följs av en gemensam middag som alla medlemmar är välkomna att delta i till det av föreningen subventionerade priset 400 kr/person (studenter 100 kr). Plats: KTH Bibliotek, Salongen, Osquars backe 31, 114 28 Stockholm Datum:Onsdag 11 november Tid: Start klockan 18.00 Agenda 18.00 Höstmöte 18.30 Föreläsning med Jan Scheffel 19.45 Middag Anmälan till höstmöte och middag görs här. Jan Scheffel är plasmafysiker och arbetar som fusionsforskare och professor på Kungliga tekniska högskolan i Stockholm (KTH). Hans specialområden är beräkningsfysik och innovativa fusionskoncept. Han är också vice chef för den svenska fusionsforskningsenheten. Jan har ett stort intresse för teoretisk filosofi och har publicerat en populärvetenskaplig bok inom kunskapsteori; Tankens villkor. Engagemanget i didaktik och pedagogisk utveckling utvecklar han som lärare i kurser som Ingenjörsvetenskap, Fusionsfysik samt Vektoranalys och som medlem av KTH:s Utbildningsutskott. Jan var en av mottagarna av KTHs pedagogiska pris 2014. ANMÄL DIG NU! 3 Nominering till SER Prize och SER Junior Prize 2016 SER utlyser för fjärde året sina priser för att tydliggöra de svenska elektro-, data- och IT-ingenjörernas viktiga roll för en smart och hållbar samhällsutveckling. • • SER Prize tilldelas en individ eller en odelbar grupp för en förtjänstfull ingenjörsgärning de senaste åren. SER Junior Prize går till den teknolog eller doktorand som bedöms ha gjort årets bästa exjobb/avhandling. Priserna delas ut i samband med SERs årsmöte i maj 2016. Priset uppgår till 20 000 kr respektive 10 000 kr samt inbjudan till Stockholm i samband med prisutdelningen. Nomineringen är helt öppen – vem som helst kan nominera valfria personer till de båda SER-priserna. Lämna din nominering till 2016 års ingenjörspriser för smart och hållbar samhällsutveckling senast 2016-02-26! Nomineringen gör du på www.ser.se under fliken SER Prize. För mer information kontakta SERs prisansvarig Madeleine Bengtsar, [email protected]. Välkommen med din nominering! Så här såg vinnarna av SER Prize ut 2015 SER Prize 2015 tilldelades David Cuartielles, Malmö högskola, för hans bidrag i utvecklingen av open-source plattformen Arduino. SER Junior Prize 2015 tilldelades Timmy Bergqvist, KTH, för hans examensarbete Solenergi med energieffektiva byggnader och kostnadseffektiv lagring 4 Nyfiken på hur Eyetracking fungerar? SER besöker Tobii – världsledaren inom Eyetracking Datum Torsdagen 10 december Tid kl 18.00 Plats Tobii huvudkontor, Karlsrovägen 2D, 182 53 Danderyd Anmälan på www.ser.se En lättare förtäring kommer att serveras i samband med besöket. Tobiis vision är en värld där all teknologi fungerar i harmoni med naturligt mänskligt beteende. Eyetracking-teknologi gör det möjligt för en dator att veta exakt var man tittar och en eyetracker kan läsa av din närvaro, uppmärksamhet, fokus, sömnighet, medvetenhet eller andra mentala tillstånd. Denna information kan användas för att nå djupa insikter i mänskligt beteende eller för att utforma nya användargränssnitt för olika typer av tekniska produkter. Tobiis ledande eyetracking-teknologi bygger på ett antal innovationer som gör systemet anpassat till naturligt mänskligt beteende och användande i olika miljöer. Viktiga innovationsområden är: • • • optik som är opåverkad av omgivande ljus algoritmer som hanterar att användare rör sig och ser olika ut mjukvara som möjliggör intuitiva användarupplevelser och insikter Vid besöket får ni en introduktion till företaget och den teknik som möjliggör eyetracking. Ni får också höra mer ingående hur Tobii arbetar med R&D av både hård- och mjukvara – och självklart själv prova eyetracking! För mer ingående information besök www.tobii.com, eller få en snabbintroduktion vi vår youtubekanal https://www.youtube.com/watch?v=ZMoJ5T76AtE Är du studerande? SER och Tobii anordnar ytterligare ett studiebesök i februari där vi utöver ovan nämnda introduktion även behandlar framtida karriärmöjligheter för dig som student. http://www.tobii.com/sv/group/kontakt/ 5 Studiebesök på Parallelldatorcentrum, KTH 22 oktober Ett 20-tal personer från SER hade samlats i Parallelldatorcentrums lokaler på KTH. Gert Svensson, som är biträdande föreståndare för superdatorcentrat PDC (Parallelldatorcentrum) gav en introduktion till centret. Parallelldatorcentrum (PDC) är ett nationellt centrum för användning av högpresterande datorer, så kallade superdatorer. KTH har tillsammans med samarbetspartners investerat 170 miljoner kronor för att införskaffa en ny dator. Syftet med PDC är att driva världsledande superdatorer, datalagring och långtidsdataarkiv. PDC ska ge användarstöd och utbildning och delta i världsledande forskning. Kapplöpningen mellan olika globala superdatorcentra pågår för fullt. PDC sponsras av forskningsrådet med SNIC. Vetenskapsrådet är den största sponsorn. Det finns också många samarbetspartners från industrin, främst Scania. Vi fick en översiktlig presentation av PDC och aktuella projekt. Ett intressant område är dessutom återvinning av värmeenergin från datahallen för uppvärmning av andra lokaler på KTH. Energiåtervinning från datacentret har blivit lönsam för uppvärmning av lokaler. Vi fick också en visning av datorhallen med den för närvarande största superdatorn i Norden Cray XC-40 system med över 53 000 kärnor. Vi fick även se hallen för släckutrustning och rummet för värme och kylsystem. Några fakta om superdatorn vid PDC • • • • • • • Cray XC40 med 1676 beräkningsnoder Noderna har två 2.3Ghz Intel Xeon Haswell E5-2698v3 CPUs med 16 kärnor totalt 53632 kärnor Max prestanda 1973 Petaflops Linpack prestanda 1397 petaflops Total minnesvolym: 104,72TB (64GB per nod) Interconnect: Cray Aries (Dragonfly topology) Flera forskare är knutna till PDC som ett stöd för forskargrupper inom olika områden. Bakgrundsinformation om forskningsprojekt som har använt PDC finns på länken www.pdc.kth.se/research 6 Besöket vid Parallelldatorcentrum PDC var mycket intressant och det blev många frågor och diskussioner under föredraget. Vi ska försöka ordna ett nytt besök under våren för dem som inte fick plats på detta studiebesök. Staffan Skogby, SERstyrelsen [email protected] Studiebesök MC2, Chalmers 21 oktober Elektronikindustriföreningen i Göteborg, EIG*) hade bjudit in SER en kväll på Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap – MC2 med visning av facilitet och givande föredrag. MC2 bedriver unik forskning inom mikro- och nanoteknologi och har mer än 200 forskare och forskarstuderande. Forskningen är inriktad mot framtidens nano- och kvantmekaniska elektronik, fotonik, bio- och nanosystem. Ulf Södervall vid nanotekniklaboratoriet presenterade institutionen för de tjugotalet deltagarna. MC2 har en unik forskningsmiljö där framgångrik forskning bedrivs inom bl a fotonik, högfrekvenselektronik, mikrosystem, byggsätt samt kvantkomponenter och kvantteori. Arbetet sker ofta i nära samarbete med svenska och internationella partners inom akademi, näringsliv och samhälle. Inom mikroteknologi arbetar man med strukturer som är nära en tusendels millimeter i storlek. Exempel är kiselskivor och de microchips som används i datorer och mobiltelefoner där man vill ha en väldig kompakt konstruktion. Inom nanoteknik är dimensionerna en miljondels millimeter vilket gör att man kan konstruera ännu mindre och kompaktare komponenter. Här framställer man material och komponenter med enskilda atomer och molekyler och detta ger helt nya fysiska, kemiska och biologiska egenskaper. Nanotekniklaboratoriet vid Chalmers ingår i den nationella forskningsinfrastrukturen Myfab tillsammans med Mikrostrukturlaboratoriet vid Ångströmlaboratoriet i Uppsala och Electrumlaboratoriet vid KTH. Svenska och internationella forskare och företag inom nano- och mikroteknologiområdet är välkomna till MyFab. Nätverket fungerar som en organisation dit användarna kan vända sig med sina behov och snabbt lotsas till lämplig och ledig utrustning. Genom att det finns kompletterande utrustning på tre högskolor ges en mycket god tillgänglighet till de gemensamma resurserna. 7 Nanotekniklaboratoriet är ett högklassigt renrumslaboratorium för forskning inom mikro- och nanoteknologi. Nuvarande renrum stod klart 2001. Det består av två laboratorier på 1000 resp 240 m2 med utrustning för utveckling och provning av nya komponenter inom mikro- och nanoteknologi. Laboratoriet är byggt i en dämpande konstruktion som tar upp stötar och påverkan utifrån och har en avancerad klimatstyrning. Allt för att minska påverkan av partiklar i luften och rörelser i arbetet. Det finns en mängd utrustning för olika processer. Exempelvis elektronstrålelitografi, tunnfilmsdeponering, plasmaprocesser och termiska processer. Efter presentationen delades besökarna in i två grupper för en visning av det stora laboratoriet av Ulf Södervall och Göran Alestig. Under rundvandringen som gick i korridorer utanför själva renrumsmiljön krävdes skyddskläder för att minska risken för onödig nedsmutsning av miljön. Inne i renrummet pågick en del arbeten och där är kraven på skyddskläder större – närmast påminnande om rymddräkter! Grafen Bland alla utrustningar som vi kunde se i laboratoriet finns också en för framställning av grafen. Chalmers har ju fått samordningsansvaret för det stora grafenprojektet som EU initierade 2013, Graphene Flagship ett av två stora forskningsinitiativ inom EU Future and Emerging Technologies (FET). Se Elteknik nr 5/2013 och video i SERkanalen på www.ser.se. I denna utrustning kan man framställa grafen genom deponering av ett tunt lager kolatomer på ett kopparskikt. Du hittar mera information om MC2 på http://www.chalmers.se/sv/institutioner/mc2/Sidor/default.aspx 8 Praktiska tillämpningar av mikroelektronik Vi fick också en presentation av praktisk tillämpning av mikroelektronik inom området Position Sensing Detectors, PSD av Conny Nordin, VD för SiTek. Om företaget SiTek Electro Optics Upptäckten av den laterala fotoeffekten av Professor J.T. Wallmark och utvecklingen av Position Sensing Detectors (PSD) under sextiotalet på Chalmers i Göteborg ledde till grundandet av företaget 1976. 1984 köptes bolaget av en investeringsgrupp och flyttade till moderna lokaler i Partille, där ett renrum installerades tillsammans med viktiga utrustningar för konstruktion och produktion av PSD. Under 2014 utvecklade SiTeK ett avancerat verktyg, SEEPOS, för utveckling av PSD-system. SiTek levererar en volym av 30 000 PSD per år och företagets nisch är kundanpassade kretsar i små serier till leverantörer av olika slags mätinstrument. SiTek fick priset som årets Elektronikföretag i Västsverige 2014 som utdelas av EIG. Vad är då en PSD? PSD är en optoelektrisk utrustning som omvandlar en infallande ljuspunkt till kontinuerlig lägesinformation. Metoden ger en hög upplösning, snabb svarstid och utmärkt linearitet och kan användas för en mängd tillämpningar med olika ljusförhållanden och i enkla operativa kretsar. Man levererar både endimensionella och tvådimensionella PSD. En endimensionell PSD kan detektera en ljuspunkt som rör sig över dess yta i en dimension, dvs en rät linje. Den har tre anslutningar, en på framsidan och två på baksidan. Den fotoelektriska strömmen som genereras av den infallande ljuspunkten går genom PN-skiktet och delas upp på de två anoderna. Principen för lägesbestämningen framgår av figuren. Beroende på läget blir strömmen till de två anoderna olika stor. I mittläget blir positionen ”noll”. Exempel på användningsområden för endimensionella PSD är mätning av höjdskillnader och profiler, tjocklek, lineariteten hos hjul m.m. En tvådimensionell PSD kan detektera en ljuspunkt som rör sig över dess yta i två riktningar. Den har fyra anslutningar, två på baksidan och två på framsidan, de på baksidan är arrangerade vinkelrätt i förhållande till de andra två. Exempel på användningsområden är mätning av lägen och rörelser vid kollisionstester av fordon, robotprovning, mätning av rakhet, planhet och parallellitet m.m. Du hittar mera information om SiTek på http://www.sitek.se/ K E Olofsson [email protected] *) SER Väst samarbetar sedan våren 2014 med Elektronikindustriföreningen i Göteborg, EIG för gemensamma föredrag, studiebesök och seminarier i Västsverige http://www.eig-gbg.se 9 Om SERkrönikor i Elektroniktidningen Du vet väl om att SER regelbundet publicerar en SERkrönika i Elektroniktidningen som är ett organ för SER? SERkrönikorna skrivs av någon i styrelsen eller andra intresserade medlemmar. De kan handla om tekniskt intressanta frågor, debattinlägg, som kan lämna plats för lite reflektioner, tankar och åsikter. Kanske rentav ”att avliva några heliga kor! Är du intresserad att medverka mejla [email protected]. På denna länk kan man läsa aktuella krönikor digitalt http://etn.se/opinion Några exempel på SERkrönikor under senare år Magnus Peterson Ted Johansson Anders Classon Rickard Klinkert Jörgen Blennow Carl Bagge SoC-FPGA – den ideala ¬systemkomponenten! Lär dem att löda! Rymden – en personlig betraktelse Dags att ändra vår traditionella syn på elnätet Behöver civilingenjörs¬utbildningen i elektroteknik förändras radikalt? Nätneutralitet förändrar verkligheten Fråga på Einars krönika i Elteknik nr 5 Vardagsstatistik: Jag hade litet svårt att ta till mig det sista exemplet där p = [(7x8 – 0,5)/(7x8)]n. Hur tänkte du t.ex. med 7 resp 8? Einars svar: Min krönika om vardagssannolikhet innehåller tre exempel. Det första är lätt att räkna på. De andra två innehåller en stor portion antaganden och osäkerhet, som med all säkert kan diskuteras utifrån mer än en aspekt. I det sista exemplet är tänket bakom [(7x8 – 0,5)/(7x8)]n som följer: Detta uttryck skattar sannolikheten för att INTE träffa på någon på stan. Dagtid har jag här antagit vara 8 tim. En hel vecka, inkl lördagar och söndagar, motsvarar den totala tiden 7x8 = 56 tim. Om en person vistas i centrum endast ½ tim per vecka, blir den tid, som personen INTE vistas i centrum 7x8-0,5 = 55,5 tim. Sannolikheten för att inte träffa en bekant under en vecka blir då (7x8-0,5)/(7x8) och om det finns n bekanta, blir den sammanlagda sannolikheten för att inte träffa på någon bekant just p=[(7x8 – 0,5)/(7x8)]n. Sannolikheten för att träffa på någon blir då 1-p. Det här är inte invändningsfritt i ljuset av en verklig situation, eftersom det finns så många andra faktorer som spelar in. Man skulle kunna formulera frågan litet annorlunda, t ex vad är sannolikheten för att jag ska träffa på en bekant vid ingången till NK, när jag är i stan. Tidsfönstret krymper då till bara några sekunder för varje passage av entrén och sannolikheten sjunker drastiskt för ett möte. Vidare kan det finnas bekanta som sällan eller aldrig besöker NK och som man därför aldrig kan möta just där. 10 Det här går knappast att räkna exakt på men vi har väl alla då och då träffat på bekanta ute på stan i olika sammanhang, även om det inte händer särskilt ofta. Sannolikheten att träffa på samma person flera gånger är förstås än mycket lägre. Även om det är svårt att räkna på det, så kan det vara intressant att få ett hum om vad det kan handla om för sannolikheter. Obs! Krönikan i Elteknik 2015-05 råkade få exponenterna nedflyttade på raderna. Vi beklagar detta och hoppas att det inte gav upphov till för mycket huvudbry! Här är de rätta formlerna: Sannolikhet till vardags Exempel 1: För två par är sannolikheten för att inget av paren ska ha gemensam födelsedag p = (364/365)2 och för att samtliga par inte ska dela födelsedag blir då sannolikheten p = (364/365)S Exempel 2: Om rivbanans längd är n+1 mm, så blir sannolikheten för att två rivbanor sammanfaller p = (1/3)n Exempel med några pappersbredder 10 mm ger p=1,7·10-5 20 mm ger p=2,9·10-10 50 mm ger p=1,4·10-24 Exempel 3: Sannolikheten för att stöta på minst en bekant på sta’n till s=1-p, där p = [(7x8 – 0,5)/(7x8)]n Slut med räkne- och avrundningsfel (Unum Computing) För drygt tio år sedan deltog jag i ett litet projekt som avsåg att ersätta en äldre kalkylator för börsindex med en ny i VMS-miljö. Det visade sig dock att inga garantier kunde lämnas för att det nya systemet skulle komma fram till exakt samma index som det äldre systemet. Tidigare i år publicerades på CRC Press, boken The End of Error, Unum Computing, av John L. Gustafson, med en smått revolutionerande ny syn på hur datorer kan hantera flyttal (och heltal) med full kontroll över noggrannheten. Utrymmet i denna krönika är för begränsat för någon fylligare redogörelse så vi får kanske återkomma med en fylligare artikel vid ett senare tillfälle. De standardiserade flyttalsformaten enligt IEEE (16, 32, 64 och 128 bitar) har en teckenbit följd av fasta utrymmen för exponent och mantissa. Unum-formatet (Unum = Universal Number) använder ett flexibelt antal bitar efter behov men har tre fält utöver teckenbit, exponent och mantissa, nämligen en ubit, följt av fält för storleken av exponenten (4) och mantissan (7). ubit indikerar om flyttalet är exakt eller inexakt (osäkert). [s|exponent|mantissa|ubit|esize-1|msize-1] (bild av unum-formatet) 11 Varje reellt tal kan antingen representeras exakt eller som en approximation av ett flyttal. I unum-formatet anges exakta tal med ubit = 0 och alla andra tal med ubit = 1. Ett exakt tal kan göras inexakt genom att avkorta det. För en räkneoperation, som hotar ge ett svar med för dålig precision, kan precisionen ökas dynamiskt till önskad noggrannhet. Unum kan även signalera fyra entiteter (egenskaper) som hittills inte kunnat hanteras: ±∞, qNaNu och sNaNu. NaN står för Not-a-Number, q och s är quiet resp signaling NaN, u betecknar unum. Division med 0 resulterar i qNaNu eller sNaNu, där sNaNu direkt leder till avbrott och en felindikering. Ett inexakt unum är alltid korrekt ”i sitt härad”, dvs ligger i det minsta intervall som anges av formatets precision, i boken benämnt ULP, som är skillnaden mellan de två exakta tal som skiljer med en enhet i sista binära siffran i talets mantissa. Unum har en komplexare hantering men kräver generellt mindre utrymme och därmed mindre resurser för att flyttas runt. Dessutom lånar det sig till ett nytt sätt att räkna, där begrepp som ubound, ubox och c-lösning används. En ubound är två unums, som tillsammans representerar ett matematiskt intervall, slutet eller öppet i ändpunkterna, beroende på om unums var och en för sig, är exakta eller ej. En ubox är en n-dimensionell rymd, som representeras av en lista av n unums. En c-lösning till ett problem med reella tal är den minsta kompletta uppsättning uboxes, som uppfyller problemformuleringen. Det här konceptet ger förbluffande möjligheter att räkna och att lösa normalt seriella problem med parallella datorer. Det är möjligt att hitta även tätt liggande nollställen, maxima och minima, för riktigt svåra funktioner, liksom att hitta lösningar till realistiska fysikaliska problem, åtminstone om vissa beräkningar kan göras i en tillräckligt kraftfull scratchpad, utan extern mellanlagring. Författaren anför också verkliga fall, där fel i hanteringen av flyttal, exempelvis genom att avrundningsfel ackumulerats över tid och lett till olägenheter, haverier eller katastrofer. Boken har skrivits i Mathematica och innehåller också ett bibliotek med funktioner i Mathematica. Jag vågar påstå, att det här unum-konceptet har all potential att kunna revolutionera hanteringen av flyttal i datorer, men hur fort utvecklingen dit kommer att gå är ingen lätt sak att bedöma. Gissningsvis kommer först bibliotek av metoder, som kan köras på vanliga datorer och som kan anropas av befintliga programspråk. Einar Lindahl [email protected] Red: Hängde du med? Ställ dina frågor och funderingar till Einar på [email protected] Medlemsservice c/o Föreningshuset • Virkesvägen 26 • 120 30 Stockholm • tel. 08-556 061 42 (8.30–12.00) • [email protected] Ansvarig utgivare Rickard Klinkert Kansli [email protected] Redaktion [email protected]
© Copyright 2024