Kybernetikk: Fremtidens fagfelt

Kybernetikk: Fremtidens fagfelt Morten Breivik, Institutt for teknisk kybernetikk, NTNU Fremtidens industri, Oslo Kongressenter, 25. november 2015 Kunnskap for en bedre verden

Hva er kybernetikk? Ordet kybernetikk har sin opprinnelse i det greske ordet kybernetes, som betyr "styrmann/rormann", dvs. "den som styrer" Tverrfaglig disiplin som ble etablert rundt 2. verdenskrig (Norbert Wiener: Cybernetics, or Control and Communication in the Animal and the Machine, 1948) Kort sagt handler kybernetikk om hvordan kompliserte dynamiske systemer kan modelleres, styres og overvåkes ved å kombinere matematikk, naturvitenskap, målemetoder, datateknologi og pådragsorganer + en dash regtek og systemteori Tilbakekobling er et grunnleggende kybernetisk prinsipp: Ønsket oppførsel Regulator Pådrag Dynamisk system (Båt, robot, vindturbin, dyr) Faktisk oppførsel Kunnskap for en bedre verden 2

Kraftproduksjon og kjemiske prosessanlegg

Avanserte medisinske instrumenter

Fartøy til sjøs

Moderne biler

Droner

Arnold...

Made possible by cybernetics Kunnskap for en bedre verden 9

Teknisk kybernetikk Bruksområder Marin automatisering og operasjoner Integrerte operasjoner i olje-og gassproduksjon Prosessreguleringssystemer Robotikk Automatisert boring Dynamisk posisjonering Skipsstyringssystemer Integrerte brosystemer Automotiv aktiv sikkerhet Ubemannede fartøy (UAV, USV, AUV, ROV) Elektrisk kraftproduksjon Elektrisk kraftfordeling (Smartgrid) Marin kraft og fremdrift Kran- og løftregulering Fiskeoppdrett Automatisert medisinsk diagnose og helsetjenester Biomedisinsk instrumentering Trafikkstyring (luft, vei, jernbane) Dykkedatamaskin Miljøovervåking Aksjeanalyse... Verktøykasse Algoritmer, designmetoder og programvare Dynamisk systemteori Matematisk modellering og simulering Metoder og algoritmer for tilbakekoblet regulering Stabilitets- og robusthetsanalyse Tilstands- og parameterestimering og -overvåking Sanntidsprogrammering Adaptive systemer Optimalisering Numerisk matematikk Signalbehandling Sikkerhet og pålitelighet Fjernstyrte operasjoner Feildeteksjon, diagnose og overordnet styring Maskin- og programvaresystemer Industriell informasjons- og kommunikasjonsteknologi Innebygde systemer Elektronikk Sanntids operativsystemer Programvareutvikling Menneske-maskin interaksjon Sensorer Instrumentering Aktuatorer Mekatronikk Kunnskap for en bedre verden 10

Kybernetikk i Norge Etablert ved NTH i 1954 (Jens Glad Balchen) Endret navn fra Reguleringsteknikk til Teknisk kybernetikk i 1972 Kunnskap for en bedre verden 11

Kybernetikk i Norge Jens Glad Balchen Kunnskap for en bedre verden 12

Institutt for teknisk kybernetikk (ITK) Norges eneste i sitt slag, hovedansvar for kybutdanning for MSc og PhD i Norge Fast vitenskapelig ansatte: 17 (2 kvinner) Teknisk-administrativt ansatte: 15 (datalab, elektroverksted, mekanisk verksted, adm) Vitenskapelige i deltidsstilling: 11 Forskere og postdoktorer: 5 Doktorgradskandidater: 70 Årlig opptak til 5-årig studieprogram: 135 Samfunnsoppdrag: Årlig opptak til 2-årige studieprogram: 20 + 10 Årlig uteksaminering av doktorgradskandidater: 5-15 Samarbeid med mange andre NTNU-institutt, inkludert petroleumsteknologi, marin teknologi, kjemisk prosessteknologi og biomedisinsk sirkulasjon og bildediagnostikk Langvarig og tett kontakt med industri og næringsliv, mye nyskaping og innovasjon Fra Forskningsrådets evaluering av IKT-fagmiljøene i Norge i 2012: Tre av 53 grupper innenfor den norske UHR-sektoren får toppkarakteren 5 hvorav én på NTNU: ITKs Control systems group som vurderes som " excellent from an international perspective." Kunnskap for en bedre verden 13

Hvor er vi? NTNU: Hovedansvar for den høyere teknologiutdanningen i Norge helt tilbake til 1910 Tilsammen 23 000 studenter (snart 38k) 7 fakulteter, 48 institutter IME: Hovedansvar for IKT-utdanningen ved NTNU 6 institutter: Datateknikk og informasjonsteknologi Telematikk Elektronikk og telekommunikasjon Matematiske fag Elkraft Teknisk kybernetikk Kunnskap for en bedre verden 14

Hvor er vi? Institutt for teknisk kybernetikk Trondheim sentrum Studentersamfundet Institutt for teknisk kybernetikk RBK Lerkendal NTNU Gløshaugen Kunnskap for en bedre verden 15

Synlighet og eksterne relasjoner Samfunnet:??? 1. nivålogikk: (bransjer) Maritim bransje Olje og gass... 2. nivålogikk: (bransjeteknologier) Marin teknologi Petroleumsteknikk... 3. nivålogikk: (muliggjørende teknologier) Kybernetikk Datateknikk Elektronikk Telekommunikasjon...

Unikt kyb-økosystem ved NTNU Institutt for marin teknikk Institutt for sirkulasjon og bildediagnostikk (DMF) (IVT) Institutt for teknisk kybernetikk (IME) Institutt for kjemisk prosessteknologi (NT) Samarbeid mellom kybforskere ved ITK og «bransjeinstituttene» Gir tverrfaglig forskning og utdanning i verdensklasse Resulterer i nyskaping og spin-offs Institutt for produksjons- og kvalitetsteknikk (IVT) Institutt for petroleumsteknologi (IVT) Unik modell med både sentralisert og desentralisert kybkompetanse Kunnskap for en bedre verden

Navneskifte på studiet Hva forbinder man med ordet «robot»? Dette begrepet er ikke lenger bare forbeholdt industriroboter i en produksjonshall, men brukes i dag om alt fra autonome gressklippere og pakkesler til ubemannede biler, båter og fly («feltroboter») Studieprogrammet skiftet derfor i 2014 navn fra "Teknisk kybernetikk" til "Kybernetikk og robotikk", som gir et mer tidsriktig bilde av robotenes økende betydning i forskning, undervisning og i samfunnet generelt Kunnskap for en bedre verden 18

Tre studieprogram (master/siving) 5-årig Kybernetikk og robotikk (135 plasser) 2-årig Kybernetikk og robotikk (20 plasser) 2-årig Industriell kybernetikk (10 plasser) Kunnskap for en bedre verden 19

2-årig master i Industriell kybernetikk Nytt og unikt studieprogram fra høsten 2014 For dem som ikke har bakgrunn i kybernetikk eller automatisering, men andre ingeniørfag som f.eks petroleumsteknikk, kjemiteknikk, mekanikk, maskinteknikk, produksjonsteknikk, medisinsk teknikk, bioteknologi, marin teknikk, undervannsteknologi, romteknologi, osv. Gir en kybernetisk påbygning med teoretiske og praktiske kunnskaper innen modellering, styring og overvåking av dynamiske systemer, med spesialisering inn mot et bruksområde som avhenger av bachelor-utdanningen Kunnskap for en bedre verden 20

Søkertall, IME-studier, 2013 2015 (førsteprioritetssøkere) 400 350 300 250 200 150 2013 2014 2015 100 50 0 Informatikk LUR Matematiske fag Matematiske fag, årsstudium Datateknologi Elsys Energi og miljø Komtek Kybernetikk og robotikk

Siv.ing.-studier (17 ved NTNU) etter antall førstepri.-søkere (2015) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Siv.ing 5-årig Studieprogram Årstall Søkere Ja-svar (-reservert) Jenter Jenter % Møtt på imm. Poenggrenser 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015 Datateknologi 1505 1669 137 146 22 36 16 25 125 138 55,1 55,2 El.Sys 1257 1170 90 87 21 23 23 26 84 85 54,3 54,7 Energi og Miljø 2091 2064 147 157 56 72 38 46 130 152 56 56 Komm.Tek 846 749 46 42 19 15 41 36 48 38 54,5 54,7 Kyb & Robotikk 1688 1863 143 154 29 38 20 25 138 148 55,8 56,3 23

Oppdaterte tall for ITKs studentkull (høst 2015) Kull 2011 (5. klasse): 69 registrert og betalt, inkludert 12 jenter (opptak på 98 -> frafall på 30%) Kull 2012 (4. klasse): 94 registrert og betalt, inkludert 15 jenter (opptak på 118 -> frafall på 20%) Kull 2013 (3. klasse): 129 registrert og betalt, inkludert 20 jenter (opptak på 126 -> økning på 2.4 %) Kull 2014 (2. klasse): 141 registrert og betalt, inkludert 28 jenter (opptak på 132 -> økning på 7%) Kull 2015 (1. klasse): 147 registrert og betalt, inkludert 35 jenter Økning i antall jenter fra kull 2011 til kull 2015 er på hele 190%

5-årig Kybernetikk og robotikk 5 vår Masteroppgave 5 høst Fordypningsprosjekt Fordypningsemne Komplementært emne (valgbart) 4 vår Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Eksperter i team 4 høst Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Komplementært emne (valgbart) 3 vår Modellering og simulering Optimalisering og regulering 3 høst Lineær systemteori Fra annet studieprogram (valgbart) Sanntidsprogrammering Teknologiledelse Fra annet studieprogram (valgbart) Algoritmer og datastrukturer 2 vår Reguleringsteknikk Statistikk Fluidmekanikk Objektorientert programmering 2 høst Industriell elektroteknikk 1 vår Tilpassede datasystemer Matte 4 Fysikk Digitalteknikk og datamaskiner Matte 2 Matte 3 Examen philosophicum 1 høst Kybernetikk intro Matte 1 IT intro Kretsteknikk Ingeniørstigen (basispakke kybernetikk) Kunnskap for en bedre verden 25

5-årig Kybernetikk og robotikk 5 vår Masteroppgave 5 høst Fordypningsprosjekt Fordypningsemne Komplementært emne (valgbart) 4 vår Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Eksperter i team 4 høst Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Komplementært emne (valgbart) 3 vår Modellering og simulering Optimalisering og regulering 3 høst Lineær systemteori Fra annet studieprogram (valgbart) Sanntidsprogrammering Teknologiledelse Fra annet studieprogram (valgbart) Algoritmer og datastrukturer 2 vår Reguleringsteknikk Statistikk Fluidmekanikk Objektorientert programmering 2 høst Industriell elektroteknikk 1 vår Tilpassede datasystemer Matte 4 Fysikk Digitalteknikk og datamaskiner Matte 2 Matte 3 Examen philosophicum 1 høst Kybernetikk intro Matte 1 IT intro Kretsteknikk Basispakken: Matte, fysikk, data, el, prog Kunnskap for en bedre verden 26

5-årig Kybernetikk og robotikk 5 vår Masteroppgave 5 høst Fordypningsprosjekt Fordypningsemne Komplementært emne (valgbart) 4 vår Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Eksperter i team 4 høst Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Komplementært emne (valgbart) 3 vår Modellering og simulering Optimalisering og regulering 3 høst Lineær systemteori Fra annet studieprogram (valgbart) Sanntidsprogrammering Teknologiledelse Fra annet studieprogram (valgbart) Algoritmer og datastrukturer 2 vår Reguleringsteknikk Statistikk Fluidmekanikk Objektorientert programmering 2 høst Industriell elektroteknikk 1 vår Tilpassede datasystemer Matte 4 Fysikk Digitalteknikk og datamaskiner Matte 2 Matte 3 Examen philosophicum 1 høst Kybernetikk intro Matte 1 IT intro Kretsteknikk Studieretning (fagspesialisering) Kunnskap for en bedre verden 27

Studieprogram: Studieretninger: Hovedprofiler: Tilpassede datasystemer Innvevde datasystemer Sanntidssystemer Systemteknikk og sikkerhet Kybernetikk og robotikk Energi og prosesstyring Roboter og fartøystyring Petroleumskybernetikk Smarte elektriske nett og fornybar energi Navigasjon og fartøystyring Robotsystemer Autonome systemer Medisinsk billeddannelse Medisinske og biologiske systemer Kunnskap for en bedre verden Biomedisinsk bevegelse og rehabilitering Fiskeri- og havbrukskybernetikk

5-årig Kybernetikk og robotikk 5 vår Masteroppgave 5 høst Fordypningsprosjekt Fordypningsemne Komplementært emne (valgbart) 4 vår Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Eksperter i team Ofte samme tema på fordypningsprosjektet og masteroppgaven 4 høst Studieretningsemne Studieretningsemne Studieretningsemne Komplementært emne (valgbart) Jobbe med egne ideer Bidra til forskningsprosjekter Samarbeide med næringslivet 3 vår Modellering og simulering Optimalisering og regulering 3 høst Lineær systemteori Fra annet studieprogram (valgbart) Sanntidsprogrammering Teknologiledelse Tilgang til instituttets elektronikkverksted og mekaniske verksted Fra annet studieprogram (valgbart) Algoritmer og datastrukturer 2 vår Reguleringsteknikk Statistikk Fluidmekanikk Objektorientert programmering 2 høst Industriell elektroteknikk 1 vår Tilpassede datasystemer Matte 4 Fysikk Digitalteknikk og datamaskiner Matte 2 Matte 3 Examen philosophicum 1 høst Kybernetikk intro Matte 1 IT intro Kretsteknikk Fordypningsprosjekt og masteroppgave Kunnskap for en bedre verden 29

Theory Simulation Experiments Operations Bridging the gap from theory to practice RV Gunnerus AUR-Lab Unmanned Vehicles Lab Simulator Environment Hydrodynamics Control and instrumentation ACE Marine Cybernetics Laboratory Mechanics Full-scale and prototype applications Run time infrastructure Machinery systems Databases, analysis Centre for Autonomous Marine Operations and Systems Experimental techniques & prototyping Cavitation Tunnel Ocean Basin Visualisation Structural Laboratory Towing Tank Hydrodynamics and Structural mechanics Guidance, Navigation and Control Kunnskap for en bedre verden Slide lånt fra SFF AMOS

Hjem for to nye studentorganisasjoner Kunnskap for en bedre verden 31

Studieprogram: Studieretninger: Hovedprofiler: Tilpassede datasystemer Innvevde datasystemer Sanntidssystemer Systemteknikk og sikkerhet Kybernetikk og robotikk Energi og prosesstyring Roboter og fartøystyring Petroleumskybernetikk Smarte elektriske nett og fornybar energi Navigasjon og fartøystyring Robotsystemer Autonome systemer Medisinsk billeddannelse Medisinske og biologiske systemer Kunnskap for en bedre verden Biomedisinsk bevegelse og rehabilitering Fiskeri- og havbrukskybernetikk

Centre for Autonomous Marine Operations and Systems (AMOS) 2013-2022 www.ntnu.edu/amos Centre for Autonomous Marine Operations and Systems - AMOS 33

Next step in research, education and innovation Knowledge fields & research methods Hydrodynamics and Structural Mechanics Guidance, Navigation and Control Experiments AMOS Interdisciplinary research areas & challenges Greener operations Centre for Autonomous Marine Operations and Systems Autonomous surveillance Offshore renewable energy Oil & gas in deeper water. and in Arctic areas Open water biological production www.ntnu.edu/amos Centre for Autonomous Marine Operations and Systems - AMOS 34

Centre for Autonomous Marine Operations and Systems (AMOS) NTNU Statoil DNV GL SINTEF Engineering Science and Technology Department of Marine Technology MARINTEK RCN AMOS Department of Engineering Cybernetics SINTEF Fisheries and Aquaculture SINTEF ICT www.ntnu.edu/amos Information Technology, Mathematics and Electrical Engineering Centre for Autonomous Marine Operations and Systems - AMOS 35

Laboratorier Kunnskap for en bedre verden 36

NTNU UAV-Lab Procurement and operation license from Norwegian CAA (Civil Aviation Authority / Luftfartstilsynet) since 2014 - Penguin B fixed-wing (VLOS/EVLOS/BLOS) - 3D Robotics hexa-copters (VLOS) - Microdrone quadro-copter (VLOS) - X8 fixed-wing (VLOS) www.ntnu.edu/amos Centre for Autonomous Marine Operations and Systems 37

Agdenes Airfield www.ntnu.edu/amos Centre for Autonomous Marine Operations and Systems - AMOS 38

European Training Network funded by H2020 for 2015-2018 Project start 1.1.2015 15 PhD scholarships funded 10 Partners 5 Academic, 5 Industrial/Research 4 Associated Partners 4 MEUR budget AMOS Associated Project at Department of Engineering Cybernetics, IME, NTNU Kunnskap for en bedre verden 39

NORUT Tromsø Kunnskap for en bedre verden 40

Fra NTNUs deltakelse på 3 ukers feltforsøk utenfor Azorene i juli 2015 med UAVer, piloter og studenter Kunnskap for en bedre verden 41

Fly drone med dine tanker? EEG headset Computer Drone Professor Marta Molinas Eyeblink: twice Eyeblink: once Take off/land Fly forward/fly backward Kunnskap for en bedre verden 42

Slangerobotikk Kunnskap for en bedre verden 43

Dronebåter (AUTOSEA) Kompetanseprosjekt i Forskningrådets MAROFF-program (2015-2018) Samarbeid mellom NTNU, DNV GL, KONGSBERG og Maritime Robotics: Our vision is for the Norwegian maritime industry and researchers in collaboration with international partners to attain world-leading competence and knowledge in the design and verification of methods and systems for sensor fusion and collision avoidance for autonomous surface vehicles (ASVs). Results can also be used to enhance decision support systems for humans on manned vessels. The project will also provide a solid foundation for independent third-party verification of autonomous marine technology.

Landbruksrobotikk Nærings-PhD: Automated detection and control of weeds Candidate: Trygve Utstumo, Adigo AS The Asterix project developes an autonomous robot for automatic weed control in row-crops. The system will apply only a fraction of the herbicide used in conventional application Kunnskap for en bedre verden 45

We assess business cases IO4 - Production optimization and Subsurface IO Industry cases and pilots optimal production distribution Petrobras Marlim P-35 SmartOpt provides unprecedented accuracy and speed Kunnskap for en bedre verden

Betydelig kostnadsfokus baner veien for kybernetiske løsninger Et paradigmeskifte er faktisk helt nødvendig Eksempel: Automatiserte fabrikker på havbunnen gir økt lønnsomhet i små felt og forlenger levetiden til felt i produksjon Kunnskap for en bedre verden 47

Smart grids fremtidens elektriske energisystem Kunnskap for en bedre verden

Artificial Pancreas Trondheim Tverrfaglig forskningsgruppe opprettet i 2013 Diabetes et av verdens største helseproblemer Langsiktig målsetting: "Utvikle en robust glukoseregulering for pasienter med diabetes mellitus type 1 og 2 (og for intensivpasienter)" Tema: Kontinuerlig blodsukkermåling Ny, norsk sensorteknologi Kontinuerlig insulintilførsel Modellering og simulering Dyreforsøk Kliniske forsøk ->? CC BY: Blausen 0699 PancreasAnatomy2 http://en.wikipedia.org/wiki/pancreas#mediaviewer/file:blau sen_0699_pancreasanatomy2.png Kunnskap for en bedre verden 49

New hope for tiny hearts Advances in imaging methods to discover heart defects in children and newborns References: Siri A. Nyrnes, L. Lovstakken et al, Echocardiography. 2007;24:975-981, Echocardiography 2010;27:1113-1119 Kunnskap for en bedre verden

Monitoring and control of large-scale fish farms Environment model Fish models Closing the information gap: Integrated bio-physical models Fish physiology Fish behaviour Environment Feed density Instrumentation Biotelemetry Wireless sensor networks Computer vision ROV/AUV Monitoring Feeding control Biomass estimation Disease monitoring UW network nodes Cage, temperature, feed, light Behavioural model Local temperature, swimming speed Feed intake Assimilation Energetic model Reserve Feed distribution models Pellet detectors 460 mm Energy budget Maintenance Structural growth Diffusor 338 mm Camera housing

Innvevde datasystemer Visund Kunnskap for en bedre verden 52

Dynamikk i penge- og gjelds-systemer Modellering og simulering av gjeldskrise Parallelle (komplementære) pengesystemer Pengesystemer uten fysiske kontanter Samarbeid med regjeringen i Ecuador Kontakt: Trond Andresen Kunnskap for en bedre verden 53

Gründervirksomhet og nyskaping Mange norske industribedrifter har hatt sitt utspring fra virksomhet ved ITK: Norcontrol Albatross Norsk Data Tomra Vingmed Prediktor... I nyere tid: Marine Cybernetics Aptomar Maritime Robotics nlink... Kunnskap for en bedre verden 54

Fredag 7. november 2014 Kybernetisk fagdag Arrangeres av NTNUs Institutt for teknisk kybernetikk i Glassgården, Elektrobygget på NTNU Gløshaugen. Gratis og åpent for alle interesserte Ti norske næringslivsbedrifter fra alle typer bransjer kommer for å snakke om spennende bruk av kybernetikk i praksis, om alt fra verdens minste helikoptre til verdens største styrte konstruksjon Ti av instituttets PhD-stipendiater vil også presentere postere som viser hva de forsker på. Disse posterne stilles ut i vrimleområdet i Glassgården, og kan besøkes i de to pausene og lunsjen Auditorium EL5 i Glassgården, Elektrobygget, NTNU Gløshaugen: Kl. 09.30-10.00: Institutt for teknisk kybernetikk: Velkommen og presentasjon av instituttet ved Morten Breivik, Instituttleder Kl. 10.00-10.25: Kongsberg Seatex: ebird - Control of Marine Seismic Streamers ved Ola Erik Fjellstad, IPR Manager Kl. 10.25-10.50: Prox Dynamics: Developing World-Leading Nano UAV Technology ved Jørgen Syvertsen, R&D Engineer Kl. 10.50-11.10: Pause med kybernetisk mingling og postere på vrimleområde i Glassgården Kl. 11.10-11.35: Prediktor: Kybernetikk i miniformat: Klokke for ikke blodig måling av blodsukker ved Steinar Sælid, Chief Technology Officer Kl. 11.35-12.00: Cybernetica: Kybernetikk for lønnsom prosessdrift ved Peter Singstad, Managing Director

Fredag 7. november 2014 Kybernetisk fagdag Auditorium EL5 i Glassgården, Elektrobygget, NTNU Gløshaugen: Kl. 13.00-13.25: Marine Cybernetics: Fra 0-100 på 10 år ved Øyvind Smogeli, Chief Operating Officer Kl. 13.25-13.50: Maritime Robotics: Fra D-blokka til virkeligheten ved Vegard Hovstein, Managing Director Kl. 13.50-14.10: Pause med kybernetisk mingling og postere på vrimleområde i Glassgården Auditorium EL3 i Glassgården, Elektrobygget, NTNU Gløshaugen: (NB! Skifte av auditorium) Kl. 14.10-14.35: GE Vingmed Ultrasound: On the Use of Cybernetic Methods in Diagnostic Ultrasound Imaging ved Kjell Kristoffersen, Chief Engineer Kl. 14.35-15.00: ABB: From PID Control to Integrated Operations ved Håvard Devold, Group Vice President Kl. 15.00-15.25: Statoil: Modelprediktiv regulering i Statoil ved Stig Strand, Specialist Automation Kl. 15.25-15.50: nlink: Drømmen om roboter: Å bygge det neste "Kongsberg" fra t=0 ved Konrad Fagertun, Business Developer Kl. 15.50-16.10: Avslutning, kåring av beste poster og signering av rammeavtale for faglig samarbeid og forskerutdanning mellom Forsvarets Forskningsinstitutt og NTNU

Fredag 7. november 2014 Kybernetisk fagdag

Teknisk kybernetikk Verktøykasse: Utvidet verktøykasse: Algoritmer, designmetoder og programvare Dynamisk systemteori Matematisk modellering og simulering Metoder og algoritmer for tilbakekoblet regulering Stabilitets- og robusthetsanalyse Tilstands- og parameterestimering og -overvåking Sanntidsprogrammering Adaptive systemer Optimalisering Numerisk matematikk Signalbehandling Sikkerhet og pålitelighet Fjernstyrte operasjoner Feildeteksjon, diagnose og overordnet styring Maskin- og programvaresystemer Industriell informasjons- og kommunikasjonsteknologi Innebygde systemer Elektronikk Sanntids operativsystemer Programvareutvikling Menneske-maskin interaksjon Sensorer Instrumentering Aktuatorer Mekatronikk Robotic vision Autonomous systems Big data cybernetics Kunnskap for en bedre verden 59

Interaction Layer Human Decision Making «Cybernetics + cognitive psychology» Human in the loop Human Machine Interface Visualization Autonomous systems (NTNU International chair) Machine Decision Making Machine Controller Communication Layer Decision Support Layer Autonomy loop Data Base/Memory Closed loop control «Traditional» cybernetics Big data cybernetics (Kongsberg Gruppen) Picture Compilation Robotic vision (NTNU Onsager fellowship) Sensor Fusion Communication Layer Sensor fusion (DNV GL 2014-2019) Effectors Sensors The Environment Kongsberg Maritime AS

Robotic vision Norges første professorat i robotsyn Prestisjefull stilling som NTNU Onsager fellow Oppstart i 2016

Autonomous systems Verdensledende forsker fra NASA og MBARI Prestisjefull stilling som NTNU International chair Oppstart i 2017

Challenge: Humans out of the loop? Many big data methods are based on black-box data modelling methods which may not be intuitive or transparent for human interpretation. Although these methods can indicate a relationship between different phenomena (correlation), they may not explain the underlying causes behind such relationships (causality) Using such methods, humans are not included in the data modelling process and thus also risk being pushed out of the data analysis and decision making processes «Worst case»: Proposed solution: «Big Data Cybernetics», with data modelling based on transparent methods resulting in human-interpretable models Kunnskap for en bedre verden 63

Big Data Cybernetics: Combining the fields of Chemometrics and Cybernetics Chemometrics («static»): Modelling in spatial and property-profile domains Multichannel spectroscopy Multivariate calibration, image analysis and soft modelling DATA-DRIVEN MODELLING Induction: Holistic, exploratory? Design the observation process Measure MANY properties in MANY samples Data-modelling «Let the data talk»! Chemometrics Cybernetics Define a hypothesis or a mechanistic model Measure FEW properties in FEW samples Test the hypothesis or the model wrt the data Cybernetics («dynamic»): Modelling in time domain Real-time performance Feedback control and estimation Deduction: atomistic, confirmatory THEORY-DRIVEN MODELLING «Kalman filter 2.0»

Gaveprofessorat fra Kongsberg Gruppen 28. oktober 2015 Verdens første professorat i Big Data Cybernetics Gaveprofessorat fra Kongsberg Gruppen de 5 første år Oppstart i 2016 Kunnskap for en bedre verden

Kybernetikere: «Teknologiens styrmenn» Kybernetikk vil alltid være fremtidens fagfelt Kunnskap for en bedre verden 66

«Instituttet for de moderne ting» http://www.ntnu.no/itk Kunnskap for en bedre verden 67