Gastkommentar: Computing at the Edge Kante zeigen im IoT und Automobil

Lars Reger
Lars Reger, Automotive Chief Technology Officer (CTO) bei NXP Semiconductors

Mit zunehmender Verbreitung des IoT steigen die Anforderungen an Rechenleistung, Bandbreite und Sicherheit. Lars Reger, Automotive CTO bei NXP Semiconductor, sieht die deutsche und europäische Industrie in einer guten Ausgangsposition. Für die Zukunft sind aber noch Herausforderungen zu meistern.

Fortschritte in zwei Bereichen haben die Elektronikentwicklung der letzten paar Jahre beflügelt: zum einen in der Vernetzung, zum anderen in der Speicher- und Rechenleistung der Cloud. Beide sind Ausgangspunkt dafür, dass die Hersteller ihre Geräte – von der Armbanduhr zum Fahrzeug – immer smarter machen konnten, smarter als ein Stand-Alone-Gerät und außerdem lernfähig. Auf 20,4 Mrd. Geräte soll sich laut Gartner das Wachstum der mit dem Internet verbundenen Geräte in den kommenden zwei Jahren verdoppeln. Genau hier, in der Entwicklung sicherer vernetzter und smarter Geräte, kann NXP Gerätehersteller mit Expertise unterstützen.

Im Edge Computing, direkt an den dezentralen Smart Devices, spielt zunehmend die Musik. In diesem Jahr fallen bereits zehn Prozent aller Daten außerhalb zentraler Rechenzentren oder Cloud-Infrastrukturen an. In vier Jahren werden, nach der Prognose von Gartner, an der Edge erzeugte Daten dann bereits 75 Prozent des Gesamtvolumens ausmachen. Hintergrund für das Wachstum sind die gigantischen Datenmengen, die im IoT, inzwischen zunehmend autonom, aus der Umwelt gesammelt werden. Um eine Produktion zuverlässig zu überwachen oder ein Auto autonom durch den Verkehr zu steuern, wird die Verarbeitung in Rechenzentren (Cloud) für diese Datenmengen jedoch schlicht zu langsam, zu bandbreitenlastig und als single point of service auch zu unsicher.

Fortschritt fordert Sicherheit

Ohnehin ist Sicherheit ein ganz kritisches Thema. Früher ging es dabei in der Halbleiterindustrie vor allem um funktionale Sicherheit. Das Fahrzeug ist hier ein gutes Beispiel. Die funktionale Sicherheit, d.h. die Ausfallsicherheit einzelner Fahrfunktionen oder Komponenten, war hier immer schon ein Riesenthema. NXP konnte hier über viele Jahre Kompetenzen auf Bauteil- und Systemebene aufbauen. Im Zeitalter vernetzter Geräte ist funktionale Sicherheit jedoch nicht mehr ohne Cybersecurity denkbar.

Da wir immer mehr, immer wichtigere Bereiche aus Beruf, Familie oder Alltag vernetzen, steigt das Risiko und somit auch das Bedürfnis, digitale Anwendungen zu schützen. Unbefugte und kriminelle Zugriffe auf vernetzte Systeme richten bereits heute einen jährlichen Schaden von 600 Mrd. US-Dollar an [1] – die Folge sind massive Vertrauensverluste bei Unternehmen und Verbrauchern.

Wo die Entwicklung konventioneller Systeme mit hoher funktionaler- und Datensicherheit heute auf einem sehr guten Niveau ist, ergeben sich aber mit Blick auf lernende Systeme große, völlig neue Herausforderungen. Die Beherrschung all dieser Anforderungen ist entscheidend für den Einsatz von Künstlicher Intelligenz im Massenmarkt. NXP entwickelt hier zusammen mit seinen Partnern innovative Hard- und Software und engagiert sich als Hersteller von Sicherheitschips auf nationaler und internationaler Ebene. Ein Beispiel ist die Charter of Trust, die NXP mit führenden Industrieanbietern wie Siemens begründet hat, um Sicherheit im IoT voranzutreiben.

Mehr Rechenleistung, weniger Energieaufwand

NXP bedient mit seinen Halbleitern vier Märkte: Automotive ist mit rund 50 Prozent der größte Bereich, gefolgt von Industrie 4.0/IoT mit rund 20 Prozent, außerdem mobile Endgeräte und Kommunikation & Infrastruktur. Was smarte, vernetzte Geräte für NXP besonders attraktiv macht, ist die Ähnlichkeit der Architekturen – egal auf welchen Markt man schaut und ob Home Gateway, Industrial Controller oder Automotive Gateway. Sie lässt sich auf »Sense«- »Think«- und »Act«-Funktionen herunterbrechen. Die Sensoren erfassen die Umwelt im Rahmen ihrer Spezifikationen möglichst fehlerfrei und auf Basis dieser Informationen werden Anweisungen errechnet, die dann an die Aktoren weitergeleitet werden.

Nehmen wir das Beispiel eines zentralen Netzwerk-Gateways in einem Fahrzeug. Dieses Beispiel liegt nahe, da NXP der weltweit führende Halbleiterlieferant für Netzwerk-Processing und Gateways im Auto ist, laut Studien von IHS Markit, Strategy Analytics und eigenen Berechnungen. In modernen Gateways werden Updates oder Kontextdaten per Funk »over-the-air« sicher aus der Cloud empfangen, verarbeitet und über leistungsfähige Domänen-Controller weiter im Fahrzeug verteilt. Die Anforderungen an Hard- und Software sind hier besonders hoch, veranschaulichen aber perfekt die allgemeinen Industrietrends: Erstens, zunehmende Rechenleistung für smarte, lernende, sichere Algorithmen, zweitens, niedrigstmögliche Stromaufnahme, drittens, kleinstmöglicher Formfaktor, und viertens, möglichst hohe Wiederverwendbarkeit von Software. NXP entwickelt maßgeschneidert für diese Anforderungen die S32 Prozessor-Plattform.

Heimvorteile nutzen und für die Zukunft planen

In der Entwicklung massenmarkttauglicher Smart Devices für das Edge Computing liegt eine Riesenchance für NXP, aber auch für die Industriestandorte Deutschland und Europa. Wir verfügen in Deutschland über führende Hard- und Software-Security-Firmen, und die heimische Automobilindustrie hat ein einzigartiges Know-how im Bereich der funktionalen Sicherheit.

Allerdings müssen wir den Talentpool im Bereich der Informatik, Physik, Elektronik und der Ingenieurswissenschaften insgesamt stärken. Während China und die USA mit einer Vielzahl an Initiativen und erheblichen Investitionen am Aufbau eines Talentpools für Informatik- und KI-Fachkräfte arbeiten, entsteht in Europa eine massive Qualifikationslücke: Bereits heute fehlen alleine in Deutschland 95.000 Daten- und Informatikspezialisten [2]. In ganz Europa wird diese Lücke im ITK-Sektor bis 2020 auf 500.000 anwachsen [3]. Hier sollten Industrie und Politik dann tatsächlich auch gemeinsam klare Kante für sicheres Edge Computing zeigen!

 

Literatur

[1] The Economic Impact of Cybercrime – No Slowing Down. McAffee, Executivy Summary, Februar 2018, www.mcafee.com/enterprise/en-us/assets/executive-summaries/es-economic-impact-cybercrime.pdf.

[2] Hochschul-Bildungs-Report 2020 – Höhere Chancen durch höhere Bildung? Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V., November 2017, www.stifterverband.org/medien/hochschul-bildungs-report-2020-bericht-2017.

[3] Updated forecast of ICT labour market now expects a shortage of 526,000 ICT specialists in the EU in 2020. Empirica Gesellschaft für Kommunikations- und Technologieforschung mbH, news, www.empirica.com/de/news/single-view/updated-forecast-of-ict-labour-market-now-expects-a-shortage-of-526000-ict-specialists-in-the-eu-in-1.

 

Lars Reger,

Senior Vice President, ist als Automotive Chief Technology Officer (CTO) bei NXP Semiconductors für die Erschließung neuer Geschäftsfelder und die Forschung & Entwicklung des Geschäftsbereichs Automotive verantwortlich.

1997 begann er seine Karriere bei Siemens Semiconductors als Produktingenieur. Bei Infineon war Reger in führender Position in der Entwicklungsabteilung und der Verfahrenstechnik sowie als Projektmanager für ICs für mobile Systeme und Direktor für IP-Management beschäftigt. Vor seinem Wechsel zu NXP im Jahr 2008 war er bei Continental für die Geschäftsentwicklung und das Produktmanagement im Geschäftsbereich Connectivity verantwortlich. Reger hat sich durch seine bisherigen Tätigkeiten umfassende Expertise im Mikrocontroller-Markt, insbesondere im Bereich Automotive erarbeitet.

 

NXP auf der electronica 2018: Halle B5, Stand 502