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28 Elektronik 15 -16 2023 EmbEddEd-SyStEmE aggregierte und anonymisierte Daten an übergeordnete Systeme weiter ➔ ➔ Cybersicherheit KI-Systeme sind beliebte Ziele für Hackerangriffe Diese können sehr subtil sein etwa indem ein böswilliger Angreifer dem System bestimmte Botschaften »beibringt« Embedded-Systeme sind prinzipbedingt viel weniger angreifbar Zum einen wegen fehlender oder eingeschränkter Netzwerkanbindung zum anderen weil darauf zum Beispiel Betriebssysteme zum Einsatz kommen für die es kaum entsprechende Schadoder Angriffswerkzeuge gibt Bei einem entsprechenden Systemzuschnitt ist es technisch nicht möglich dieses beziehungsweise das angeschlossene Netzwerk über die Sensoren anzugreifen [2] Mittels eines KI-Ansatzes kann bei bestimmten Aufgaben sogar komplett auf Sensoren verzichtet werden Das reduziert die Systemkosten und kann die Cybersicherheit deutlich verbessern So gelingt es etwa Elec-Con mittels Tiny-ML das Strom-Zeit-Profil eines Verbrauchers auszuwerten und darin Anomalien zu identifizieren Ein Beispiel dafür ist das zuverlässige Erkennen eines beschädigten CPU-Lüfters einer Hochleistungsgrafikkarte Zustandsüberwachung und vorausschauende Instandhaltung Im industriellen Umfeld sind Applikationen im Bereich der Zustandsüberwachung und der vorausschauenden Wartung häufige erste Einsatzgebiete von KI-Verfahren weil sie in aller Regel wenig komplex sind aufgrund vermiedener ungeplanter Maschinenstillstände jedoch eine kurze Amortisationszeit versprechen Gerade wenn es darum geht unscharfe Muster oder Anomalien zu erkennen kann Tiny-ML seinen Vorteil ausspielen Hiermit lassen sich zudem Prognosen über die nahe Zukunft treffen basierend auf den gesammelten Daten und erlernten Mustern Ein Beispiel ist das Erkennen des bevorstehenden Ausfalls eines Lagers Rechtzeitig vor dem ungeplanten Stillstand lässt sich der Austausch des Lagers in die Wartungsschicht verschieben und sich so die Effizienz von Wartungsprozessen erheblich steigern [3] KI in eingebetteten Systemen Als Plattform für eingebettete Systeme dienen häufig Single Board Computer SBCs [4] Beispiele für solche Systeme sind Raspberry Pi BeagleBone oder Arduino Bild 3 Die kleinen Universalrechner kommen zum Beispiel in der Automation der Robotik zur Anbindung von Geräten an das IoT oder in der Lehre zum Einsatz Sie sind günstig vielseitig verwendbar sowie einfach zu programmieren Zudem gewährleistet die permanente Arbeit einer weltweiten Community dass es für viele Ap - plikationen bereits Beispiele gibt Entwickler das Rad also nicht immer völlig neu erfinden müssen Je höher die Stückzahl eines Gerätes ist desto mehr lohnt sich das Entwickeln eines speziellen SBCs mit applikationsspezifischen Programmen für genau diese Anwendung Teilweise bauen Entwickler solche Systeme um dafür optimierte Mikroprozessoren beziehungsweise Mikrocontroller herum auf So sind etwa in modernen Kraftfahrzeugen bis zu hundert Embedded-Systeme im Einsatz dort allerdings häufig als Steuergeräte bezeichnet Das Aufgabenspektrum reicht von der komplexen und mit mehreren Mikrocontrollern bestückten Motorsteuerung über Bremssysteme Navigationsund Entertainment-Systeme bis hin zum elektronischen Blinkerrelais Sowohl SBCs als auch Mikroprozessoren sind wegen ihrer Flexibilität sowie ihrer kleinen Maße ideal für Tiny-ML-Applikationen geeignet Sie sind in der Lage komplexe Rechenoperationen Bild 1 Das Foto wurde niemals gemacht KI hat den real existierenden Unternehmer Jeff Bezos in eine fiktive Szene kurz vor dem Launch seiner Website amazon com eingebettet Das Spiel Mars Marauder unten rechts gab es nie das iPhone unten links kaum erkennbar wurde 2007 vorgestellt – und somit 12 Jahre nach dem behaupteten Fototermin Bild gemeinfrei