1. No category

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
styrelsen@ser.se 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, madeleine.bengtsar@ser.se.
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
staffan.skogby@ser.se
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
keo@ser.se
*) 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 styrelsen@ser.se.
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
einar.lindahl@ser.se
Red: Hängde du med? Ställ dina frågor och funderingar till Einar på einar.lindahl@ser.se
Medlemsservice c/o Föreningshuset • Virkesvägen 26 • 120 30 Stockholm • tel. 08-556 061 42 (8.30–12.00) • medlem@ser.se
Ansvarig utgivare Rickard Klinkert
Kansli nikolina.sjoberg@ser.se
Redaktion elteknik@ser.se