Affrontare le sfide di oggi con le tecnologie di domani

ATTUALITA' –

Prendendo spunto dall’evento organizzato da National Instruments la scorsa primavera, uno sguardo alle applicazioni presenti e future.

Il NIDays, l'evento organizzato da National Instruments per presentare gli ultimi sviluppi nei settori del controllo, della progettazione, dell'automazione, della misura e dell'acquisizione dati, ha visto la scorsa primavera  la presenza di ospiti di eccezione come Jeff Kodosky, uno di padri di LabView e socio cofondatore dell'azienda americana e Mike Santori, Business e Technology Fellow della stessa. Nonostante la recente crisi, l'evento ha saputo raccogliere la partecipazione di oltre 450 tra ingegneri, tecnici, sviluppatori e ricercatori universitari caratterizzandosi come l'edizione di maggior successo degli ultimi anni. Interessanti presentazioni hanno fatto il punto sulle applicazioni presenti e gettato uno sguardo al prossimo futuro; parallelamente, l'allestimento di un'area espositiva di oltre 1000 mq e 28 postazioni dimostrative ha permesso ai partecipanti di vedere dal vivo applicazioni e innovazioni. A margine, la Scuola di Robotica, l'associazione no profit che coordina Robot@Scuola, ha tenuto un seminario dal titolo “LabView e la robotica educativa” teso a dimostrare le potenzialità educative dell'insegnamento della robotica attraverso l'uso dei software di National Instrument e dei kit robotici della Lego.

Affrontare le sfide di oggi con le tecnologie di domani
Come affrontare le grandi sfide dell'ingegneria del prossimo futuro è stato uno dei temi chiave dell'evento. La definizione di nuovi protocolli e strumenti di diagnosi tumorale, lo sviluppo di strumentazione innovativa a supporto della ricerca scientifica nel campo, ad esempio, della fisica nucleare e subnucleare, lo studio del funzionamento del cervello, il progetto di tecnologie per la realtà virtuale, la definizione di nuove soluzioni per un'economia sostenibile, la diffusione delle fonti di energia alternative, il miglioramento delle condizioni di vivibilità delle strutture urbane, sono solo alcuni dei punti chiavi. La risposta a queste sfide nasce, secondo la visione di National Instruments, peraltro del tutto condivisibile, da una costante innovazione. Sotto questo punto di vista, è stato confortante osservare come, nonostante le difficoltà che da tutte le parti vengono paventate, l'Italia continua a mantenere una posizione di rilievo nel panorama mondiale avendo prodotto (secondo una ricerca pubblicate sul CNRS International Magazine, Ottobre 2009) 371.205 pubblicazioni scientifiche tra il 1998 ed il 2008. Le pubblicazioni italiane sono state settime a livello internazionale per numero di citazione ricevute (4.16 milioni) e gli scienziati del nostro paese sono stati secondi nell'ottenere fondi dallo European Research Counsil. Medicina, biologia molecolare e genetica, immunologia, scienze dello spazio, neuroscienze e scienze comportamentali¸ matematica, fisica sono i campi dove l'Italia riveste un ruolo di eccellenza. L'innovazione richiede, tuttavia, adeguati strumenti di progetto oltre ad una costante formazione dei futuri ingegneri e ricercatori.

Il linguaggio grafico a supporto dell'innovazione
In questo ambito, una delle convinzioni principali emerse dalle relazioni presentate durante l'evento NIDays, e non sarebbe potuto essere altrimenti, è che i linguaggi di programmazione grafica rappresentino lo strumento ideale per migliorare produttività e affidabilità a sostegno proprio dell'innovazione. Emblematico, in questi termini, l'esempio addotto da Kodosky durante il suo intervento. Mostrando com'è cambiato il modo di scrivere un semplice programma del tipo 'Hello World!', Kodosky ha posto l'attenzione su come l'evoluzione dei linguaggi di programmazione testuali, se da un lato ha consentito di modellizzare soluzioni complesse, dall'altro ha finito per richiedere soluzioni complesse anche per i più semplici applicativi. La convinzione di fondo espressa è che software non banali scritti in termini di threads, semafori e mutex risultino spesso incomprensibili agli uomini e non possano per questo essere ritenuti veritieri. Un linguaggio grafico è certamente più immediato e comprensibile e quindi meno soggetto a errori non banali.

Le novità di NI
Quando si parla di linguaggi di progettazione grafica, è naturale che venga in mente LabView di National Instruments. L'evento NIDays è stato anche l'opportunità per presentare le novità dell'ultima versione e le prospettive per il futuro. Tra le prime vi sono i miglioramenti della ricerca Quick Drop e della funzione di Clean Up, la possibilità di visualizzare Probe in una finestra dedicata, un editing facilitato con il nuovo Icon Editor, il miglioramento delle curve di fitting e della rappresentazione grafica dei dati, il supporto per sistemi multi-processore con la possibilità, ad esempio , di distribuire le iterazioni di un ciclo tra i diversi cori o eseguire VI ricorsivi. Davvero interessante è poi il nuovo modulo LabView MathScript per l'elaborazione di segnale, l'analisi e la matematica testuale in ambito LabView. La finestra interattiva MathScript, integrata in LabView e accessibile direttamente del menù principale, rende disponibile una interfaccia da riga di comando per l'esecuzioni di comandi e script, visualizzando output testuale, variabili e plots. La funzionalità MathScript Node consente quindi di creare lo strumento virtuale associato allo script che potrà infine essere eseguito su piattaforma NI Real-Time; MathScript Node definisce variabili di input ed output sui bordi della struttura e supporta il debug dello script mediante definizione di breakpoint ed esecuzione single-step. Soluzioni tradizionali richiederebbe l'integrazione di tool di terze parti a costi significativamente superiori. Per quanto riguarda il futuro, le linee guida di National Instruments sono state tracciate da Kodosky nel suo intervento. La visione aziendale proietta sempre più LabView verso il mondo web supportando l'integrazione con i maggiori strumenti oggi disponibili di comunicazione e scambio dati come Facebook, Twitter, Flickr o Youtube. Web LabView UI Builder, ad esempio, attualmente disponibile per i beta tester, è un editor LabView basato su browser pensato per sviluppare applicazioni utente simili a quelle disponibili con Adobe Flash o Javscript; la comunicazione con altre applicazioni è resa disponibile mediante i servizi web integrati in LabView 2009. La prospettiva di un ambiente di sviluppo accessibile sempre e dovunque ai gruppi di lavoro non sembra quindi poi tanto lontano

LabView e Wireless
La comunicazione wireless sta ormai prendendo piede in molte applicazioni. Come noto, tra i vantaggi principali di tali tecnologie vi sono la riduzione di tempi e costi di installazione e manutenzione e l'incremento di efficienza, con la possibilità di accedere sempre e ovunque ai dati; nell'ambito dei sistemi di acquisizione dati, si riscontra poi l'ottimizzazione dei processi di misura e la diminuzione dei tempi di fermo macchina oltre al superamento di limitazioni infrastrutturali con la prospettiva di consentire un monitoraggio ovunque. Anche in questo settore, National Instruments ha iniziato a presentare interessanti soluzioni integrate. L'NI WSN-9791, ad esempio, è un gateway per reti di sensori wireless che supporta comunicazione a 2.4 GHz compatibile con la specifica Ieee 802.15.4 e interfaccia di rete Ethernet 10/100 Mbit. È in grado di collegare fino a 36 nodi di acquisizione, con portata in campo aperto di fino a 300 m. Realizzato con un fattore di forma 2U compatibile con installazione a pannello o guida Din è ideale per installazioni sul campo. Oltre al gateway, NI rende disponibili un nodo di acquisizione analogica per sensori con alimentazione 12 V / 20 mA e un nodo di interfaccia per termocoppie; con 4 batterie AA entrambi nodi hanno autonomia di fino a 3 anni. La soluzione WSN si integra perfettamente con il Measurement & Automation Explorer per consentire la configurazione della rete, la rimozione/aggiunta di nodi, la configurazione del canale wireless. Il gateway può essere 'istanziato' direttamente in un progetto LabView così da permettere l'elaborazione dei dati acquisiti dall'intera rete mediante gli strumenti della classifica piattaforma NI. I nodi remoti possono essere quindi riconfigurati direttamente sotto LabView per definire specifiche procedure di acquisizione dati e gestione della potenza. Oltre alla soluzione proprietaria, NI rende disponibili anche i driver per LabView per la gestione dei nodi wireless prodotti da aziende leader di mercato come Crossbow, Accsense, e Microstrain.

Quali prospettive per i sistemi di test
La crescente complessità dei sistemi moderni unitamente ad una costante richiesta di riduzione del time-to-market come via per la riduzione dei costi e l'incremento dei profitti, rende sempre più pressante la definizione di nuove soluzioni di test automatizzato. Durante il NIDays Richard McDonnell ha posto l'attenzione su tendenze e prospettive tecnologiche in questo ambito. Dal punto di vista tecnologico, le indicazioni principali emerse sono una definitiva affermazione del bus Pci Express per la interconnessione di schede, lo sviluppo di piattaforme multi-core e la continua diffusione di I/O riconfigurabili basati su logiche programmabili. Tra i vantaggi del Pci Express, ad esempio, vi sono certamente la compatibilità software tra diverse piattaforme, l'elevato throughput (fino a 6 GByte/s), una banda scalabile e la possibilità di allocare banda dedicata per specifici slot, il supporto per comunicazioni peer-to-peer. Per quanto riguarda invece le Fpga, tra le caratteristiche principali che ne fanno una piattaforma ideale da impiegare nei sistemi di test possono essere certamente citati l'elevata affidabilità, la bassa latenza e il determinismo nella esecuzione degli algoritmi, le elevate prestazioni grazie un parallelismo reale nella esecuzione delle operazioni oltre alla riconfigurabilità della tecnologia che rende possibile personalizzare i sistemi rispetto alle esigenze dell'utente. Gli ambiti principali in cui le Fpga possono quindi trovare impiego nei sistemi di test includono il processing (real-time/co-processing e data reduction/in-line processing), la gestione di specifici protocolli (protocol-aware Ate), le soluzioni hardware-in-the-loop e gli apparati di controllo del test. Dal punto di vista delle metodologie di test automatizzato invece, secondo la visione di National Instruments, il prossimo futuro dovrebbe vedere l'affermazione di sistemi ibridi e di test parallelo (test di più unità simultaneamente per ridurre tempi e costi), la diffusione di soluzioni RF multi-standard e di comunicazioni Mimo, dei sistemi software-defined radio.

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