Aksel Saltuklar ist mit diesem Beitrag im E&E-Kompendium 2020 als einer von 100 Machern der Elektronikwelt vertreten. Alle Beiträge des E&E-Kompendiums finden Sie in unserer Rubrik Menschen.
Sensoren sind eines der ganz großen technologischen Themen unserer Zeit. Ob bei Prozesskontrollen, Überwachungen, Erfassungen, Erkennungen oder Justierungen – Sensordaten werden in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten erzeugt und befeuern mit Industrie 4.0 oder autonomem Fahren die ganz großen Megatrends der letzten Jahre.
Im Falle zeitunkritischer Anwendungen werden die Daten in die Cloud weitergeschickt, dort über zentrale Server berechnet und für weitere Entscheidungen zur Verfügung gestellt. In anderen Fällen müssen Entscheidungen in Echtzeit von Edge-Computern erarbeitet werden. Was dabei oft in Vergessenheit gerät: Für jeden leistungsfähigen Sensor und jede Künstliche Intelligenz benötigt es Rechenleistung, um aus den Daten nützliche Informationen zu generieren. Konzepte dieser Plattformen entwickeln sich immer stärker zu einer Kunst für sich.
Kameras in Autos und Zügen
So werden für Künstliche Intelligenz je nach Anwendung neben Central Processsing Units (CPU) auch Video Processing Units (VPU) und im besonderen Graphic Processing Units (GPU) benötigt. Der Teufel bei der Auswahl, welcher Prozessor hier jeweils der richtige und wichtige ist, steckt wie so oft im Detail.
Zum Beispiel beim autonomen Fahren müssen die Rechner, die von den Kameras und Sensoren erhaltenen Daten in Echtzeit analysieren, Gefahren erkennen und Maßnahmen einleiten. Im Bahnbereich warnen Kamerasysteme den Lokführer vor Gegenständen wie umgestürzten Bäumen auf den Schienen und leiten gegebenenfalls eine Notbremsung ein.
Die Kameras hinter diesen Systemen sind hochauflösende Highspeed-Geräte, deren Videosignale mit ebenso schnellen Signalgeschwindigkeiten und höchster Präzision verarbeitet werden müssen. Solche Aufgaben übernehmen extrem rechenstarke und leistungsfähige GPUs, die durch ihre hohe elektrische Leistungsaufnahme sehr heiß werden können. Auch die Kühlkonzepte zur Beherrschung dieser enormen Abwärme sind besonders anspruchsvoll. Längst ist den Anforderungen mit einer bloßen Lüfterkühlung nicht mehr beizukommen.
Wiederentdeckung der Hardware
Elma Electronic befasst sich als Spezialist für Embedded-Computing-Systeme, mit besonderer Expertise im Bereich der Systemintegration, besonders häufig mit solchen Problemstellungen. Wir setzen deshalb bereits seit geraumer Zeit verstärkt auf wassergekühlte Konzepte, die mittlerweile erfolgreich in allen möglichen Industriezweigen zum Einsatz kommen. Solche Kühlkonzepte sind im bekannten 19-Zoll-Format wie in gehärteten, kompakten Systemen oder aber auch einzelnen Komponenten, wie etwa Trägerkarten für MXM, VPU, GPU, und je nach Anwendung auch in der passenden PSU-Lösung als AC/DC oder DC/DC realisierbar.
Meine These für das kommende Jahr lautet deshalb: Nachdem sich die Megatrends unserer Zeit in ihren Anfängen fast nur auf Sensoren und Software bezogen haben, wird jetzt die Hardware dahinter wiederentdeckt. Am Ende werden die Konzepte die Oberhand behalten, die mit den enormen Rechenleistungen am besten fertig werden, ohne dabei mit der Kühlung an ihre Grenzen zu stoßen.
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