Als het gaat om het slimmer maken van producten door ze op te nemen in het Internet-of-Things (IoT), kun je onderscheid maken tussen meerdere categorieën. We hebben in de afgelopen periode al redelijk wat geschreven over het fenomeen ‘connected’ in dit opzicht. Tijdens PTC LiveWorx hebben we bijvoorbeeld gezien wat er tegenwoordig zoal mogelijk is in industriële omgevingen. Bij F-Secure in Finland ging het dan juist weer over het beschermen van de IoT-producten die je steeds vaker in huis aantreft. Op deze pagina’s komt ook regelmatig nieuws voorbij over de opkomst van de auto als IoT-apparaat. Toen Bosch ons uitnodigde om naar het Mobility Experience 2017-evenement te komen om de stand van zaken op dit vlak te zien, waren we dan ook meteen bereid om dit te doen.
Dat Bosch zoveel aandacht besteedt aan de auto als IoT-apparaat, is misschien niet voor iedereen even logisch. De meeste mensen zullen het merk wellicht voornamelijk kennen als producent van witgoed en elektrisch gereedschap. Dat zijn de producten waarmee het bedrijf het best zichtbaar is. De autogarages van Bosch zullen verder ook redelijk bekend zijn, vermoeden we. Die geven in ieder geval aan dat de auto geen vreemd terrein is voor het bedrijf.
Naast witgoed, elektrisch gereedschap en autogarages heeft Bosch echter nog allerlei andere bedrijfsonderdelen, die gezamenlijk voor een jaaromzet van 70 miljard euro zorgen en 300.000-400.000 medewerkers wereldwijd aan het werk houden. Tijdens Mobility Experience 2017 ging het zoals de naam doet vermoeden om mobility, in de breedste zin van het woord. Zo hebben we een rondje gereden op een e-bike met ABS waarvoor Bosch zowel de aandrijving als de ABS-technologie heeft ontwikkeld. Verder stonden er allerlei auto’s waarvan (een deel van) de aandrijflijn uit de fabrieken van Bosch komt en waren er demonstraties van wat de technologie van Bosch kan betekenen voor de Real Driving Emissions (RDE) van auto’s.
Bovenstaande is natuurlijk allemaal erg interessant, maar niet de reden waarvoor wij naar Boxberg in het zuiden van Duitsland zijn afgereisd. We zijn per slot van rekening geen platform primair gericht op de autoliefhebber. De auto komt echter wel in ons blikveld op het moment dat deze onderdeel wordt van het Internet of Things. Bosch heeft een duidelijk speerpunt gemaakt van de connected en zelfrijdende auto. Tijdens het evenement kregen we de gelegenheid om uitgebreid met de ontwikkelaars van Bosch over deze ontwikkelingen te praten en werd er het nodige gedemonstreerd.
Groot in sensoren
Een connected/zelfrijdende auto is niets zonder data, daarmee zeggen we waarschijnlijk niets wereldschokkends. Deze data zijn nodig om de auto in alle gevallen de juiste beslissingen te laten nemen. Als er voldoende data worden gegenereerd en geanalyseerd, dan kan de rol van de mens op termijn kleiner worden. Dat is volgens Bosch – bij monde van Dr. Rolf Bulander – ook hard nodig:
“Alleen al het feit dat 90 procent van de ongevallen door een menselijke fout wordt veroorzaakt, is reden genoeg om zelfrijdende auto’s te ontwikkelen.”
Uiteindelijk is het doel van Bosch om het aantal ongevallen/verkeersdoden te reduceren tot 0. Dat is een behoorlijk ambitieus doel, waarvoor in eerste instantie dus veel data nodig zijn. Deze data moeten natuurlijk ook ergens vandaag komen. Dat is waar de expertise van Bosch om te hoek komt kijken. Het bedrijf is namelijk een grote speler als het gaat om de ontwikkeling van zogeheten MEMS, oftewel Micro-Electro-Mechanical-Systems. Sinds 1995, toen men bij Bosch begon met de ontwikkeling van deze chips, heeft het bedrijf er al 7 miljard gemaakt. Dat maakt Bosch de grootste producent van dit type chip in de wereld. De laatste jaren is een sterke stijging zichtbaar, uiteraard door de toegenomen vraag naar sensoren.
De tweede M in het acroniem MEMS is cruciaal voor het begrijpen van wat dit nu eigenlijk voor chips zijn. Deze geeft aan dat er een mechanische, dus bewegende component in zit. Dit maakt een MEMS geschikt voor gebruik als een sensor. Tijdens een presentatie door de mensen van deze divisie die we tijdens ons bezoek kregen, werd duidelijk gemaakt dat er behoorlijk wat komt kijken bij het fabriceren van deze chips. Bosch heeft hiervoor zelfs in 2007 een volledig nieuwe technologie ontwikkeld waarmee gleuven in wafers ge-etst worden tijdens het productieproces. Deze technologie wordt DRIE genoemd, wat staat voor Deep Reactive-Ion Etching.
Zeker als het op zelfrijdende auto’s aankomt, spreekt het voor zich dat de sensoren (gyroscopen en accelerators) zo accuraat mogelijk moeten zijn. Het al dan niet juist kunnen ‘lezen’ van een specifieke richting kan immers het verschil tussen leven en dood betekenen. Airbags werken bijvoorbeeld ook op basis van data die wordt verstuurd door sensoren. Om de gevoeligheid van dit soort sensoren in perspectief te plaatsen, geeft men als voorbeeld een gyroscopische sensor die veranderingen kan registreren die worden genoteerd in femtometer. Een femtometer staat gelijk aan 10-15 meter.
Sensoren in zelfrijdende auto’s moeten echt extreem nauwkeurig zijn, benadrukt men meerdere malen. Zelfs een zeer kleine afwijking kan een grote afwijking worden als een auto enkele honderden meters verder is gereden. Vandaar ook dat men aangeeft dat de huidige sensoren nog niet goed genoeg zijn. Om de zelfrijdende auto echt door te kunnen laten breken, zullen er – naast andere zaken – ook nóg betere sensoren nodig zijn.
Voordelen voor onderhoud
Sensoren zijn zoals we op de vorige pagina hebben gezien van levensbelang voor de zelfrijdende auto, maar ook voor de ‘connected’ auto in het algemeen. Tijdens Mobility Experience 2017 liet Bosch hier ook de nodige voorbeelden van zien. In totaal zitten er zo’n 50 sensoren in een moderne auto, waarvan het gros zich puur richt op het algemene functioneren ervan. Werken de airbags nog naar behoren, hoe zit het met de slijtage van de remschijven en -blokken, dat soort belangrijke informatie.
Met de informatie die dit soort sensoren levert worden uiteraard de foutmeldingen al dan niet gegeven op het dashboard van een auto. Interessanter wordt het echter als deze data ook gebruikt worden om in een oogopslag te zien hoe een auto eraan toe is, zonder dat je hiervoor de motorkap open moet doen. Je leest een auto dan uit door de camera van een tablet erop te richten en een speciaal hiervoor ontwikkelde app op te starten.
Combineer een en ander met een HoloLens dan krijg je ook nog allerlei informatie over de onderdelen middels augmented reality voorgeschoteld. Een onderdeel dat niet meer goed werkt, is herkenbaar aan een rode kleur, goed werkende onderdelen zijn groen. De informatie waarop dit is gebaseerd, komt van de boordcomputer. Deze manier van werken maakt het voor een monteur veel eenvoudiger om te achterhalen waar het probleem precies zit, vergeleken met het uitlezen van een boordcomputer op de nu gangbare manier. Daar komt altijd nog het nodige giswerk bij kijken.
Voorbeelden van IoT zoals hierboven beschreven, komen sterk overeen met datgene wat we hebben gezien tijdens PTC LiveWorx enkele maanden geleden. Uiteindelijk hebben we het hier namelijk ook over PLM (Product Lifecycle Management), waarvoor de data van de sensoren in de auto gebruikt worden.
Op zich is het al best handig als je als monteur kunt zien waar de problemen zitten in een auto zonder dat je de motorkap open hoeft te doen. De data van sensoren kunnen echter ook gebruikt worden voor wat predictive maintenance genoemd wordt. Je krijgt als eigenaar of gebruiker van een auto dan een melding dat een onderdeel tegen het einde van zijn levensduur aanloopt, maar nog niet helemaal versleten is. Krijg je die melding bijvoorbeeld op vakantie, dan kun je nog wel met een gerust hart naar huis rijden en pas na thuiskomst naar de garage gaan.
Connected de weg op
We hebben al aangegeven dat sensoren van cruciaal belang zijn in de huidige auto. Op de vorige pagina hebben we gezien dat ze kunnen helpen bij het onderhoud ervan. Daarnaast zorgen ze voor de alledaagse veiligheid van de bestuurders, bijvoorbeeld in combinatie met airbags.
Hiermee zijn we er echter nog niet, want ze maken ook het leven een stukje makkelijker. Om dit eens te ervaren, stappen we in een Jaguar F-Pace SUV, die tot de nok toe is afgevuld met slimme IoT-foefjes. Deze auto staat continu in verbinding met de IoT-cloud. Dit is overigens een cloud die van Bosch zelf is en dus niet gehost wordt bij bijvoorbeeld Amazon (AWS) of Microsoft (Azure).
Je kunt met een connected auto allerlei interessante dingen doen. Zo krijg je op het schermpje de meldingen die te maken hebben met het onderhoud, waarna je met een druk op de knop meteen een afspraak in kunt plannen bij je garage. Ook kun je hier zien of er een spookrijder jouw kant op komt. Verder is het mogelijk om op het schermpje in de auto automatisch een gegarandeerd vrije parkeerplek te zien in de buurt van waar je moet zijn. Andere auto’s sturen die informatie naar de cloud toe, waarna deze wordt gedeeld. Parkeren gaat uiteraard volledig geautomatiseerd, iets wat veel auto’s tegenwoordig al ingebouwd hebben.
Overigens wordt de locatie van specifieke auto’s volgens Bosch niet opgeslagen. Het wordt in real time gebruikt om spookrijders te detecteren of parkeerplaatsen aan te geven, maar auto’s worden verder niet gevolgd.
De informatie van een connected auto moet uiteraard ook in goede banen geleid worden. Vandaar ook dat er een heuse gateway in dit type auto zit. Deze is er met name om al het verkeer in de auto van punt A naar punt B te brengen en kan op dit moment nog niet heel veel data verwerken. Een woordvoerder van Bosch wist echter te melden dat nieuwe varianten niet alle data eerst naar de cloud hoeven te sturen, maar ook lokaal meer en meer kunnen verwerken.
Dat laatste is natuurlijk ook wel nodig als we meer en meer richting een zelfrijdende auto gaan. De cloud is heel erg geschikt voor het verzamelen en het vervolgens weer distribueren van data. Komt het op de acute veiligheid van de gebruikers aan, dan is iedere vertraging (zelfs die ene milliseconde die 5G belooft) te veel. Lokale verwerking van data is dan wenselijk. Je kunt het een beetje vergelijken met cloud- en edge-computing bij bedrijven. Zaken zoals security wil je zo dicht mogelijk bij de bron hebben, terwijl andere workloads of data prima naar de cloud kunnen.
Meer dan sensoren
Een zelfrijdende auto is echter niet alleen maar afhankelijk van MEMS. Hij heeft ook ogen nodig om überhaupt te weten waar hij heen gaat en moet. We stappen dus ook even in een zelfrijdende auto om eens te kijken hoe deze dit doet. Hij maakt gebruik van gewone camera’s, voor het stereoscopische beeld dat nog het meest lijkt op wat wij zien. Dit heeft echter als nadeel dat het niet altijd even effectief is. Bij goede belichting kun je er een eind mee komen, maar in de mist of in het donker worden de beperkingen snel duidelijk.
Vandaar ook dat Bosch samen met TomTom ‘road radar signature’ heeft ontwikkeld. Dit maakt zoals de naam al aangeeft gebruik van data die uitgelezen wordt op basis van radarreflecties. Hiermee zie je weliswaar niet hoe alles er werkelijk uitziet, maar kunnen wel zelfs de kleinste veranderingen worden doorgegeven. Het onderscheid tussen de berm en de rijbaan is bijvoorbeeld goed zichtbaar. Een zelfrijdende auto is hierdoor bijvoorbeeld niet langer afhankelijk van de belijning om op zijn eigen baan te blijven.
Met alleen een ‘gewone’ camera en een enkele radaropstelling ben je er echter nog niet volgens Bosch. Het bedrijf heeft het over ‘surround sensing’. Hierbij wordt zowel voor als achter een long-range en mid-range radar aangebracht. Dit wordt vervolgens gekoppeld aan de eerder genoemde camera en enkele camera’s voor kortere afstand. Het geheel wordt afgemaakt met ultrasone sensors en lidar. Dat laatste is in de basis dezelfde technologie als radar, maar dan met lichtgolven in plaats van radiogolven. Hiermee is het mogelijk om een kaart van de omgeving te maken in 3D, waarbij verschillende hoogtes in verschillende kleuren worden weergegeven bijvoorbeeld.
Een voorbeeld: de zelfrijdende vrachtwagen
In een van de tenten van Bosch Mobility Experience treffen we een vrachtwagen die laat zijn hoe het transport van de toekomst plaats kan gaan vinden. In een virtuele omgeving zien we dat zaken zoals het aan- en afkoppelen uiteraard volledig automatisch gaan. Ook is de zelfrijdende vrachtwagen voorzien van geavanceerde detectiesystemen om gevaren tijdig te signaleren.
Verder toont Bosch hier het fenomeen platooning, een groep vrachtwagens die op een automatisch vastgestelde afstand van elkaar rijden en zo ook blijven rijden. Dit heeft als voordeel dat de auto’s achter de leider automatisch blijven volgen en minder energie verbruiken, omdat ze in de slipstream rijden. De voorste auto heeft hier ook een klein beetje voordeel van, omdat de vrachtwagen erachter de lucht ervan weerhoudt om achter de voorste weer te gaan ‘zuigen’. De voorste vrachtwagen wordt in het voorbeeld van Bosch betaald voor bewezen diensten op het moment dat het pelotonnetje opgebroken wordt. Dit is op zich logisch, omdat deze vrachtwagen meer arbeid levert dan de andere.
Platooning kan ervoor zorgen dat de doorstroming van het verkeer in zijn geheel een stuk soepeler verloopt, zeker in dichtbevolkte gebieden. Het is ook niet zo gek dat Rotterdam enige tijd geleden is gekozen om dit eens te laten zien in de praktijk. Verder wordt er ook minder energie verbruikt in totaal en kunnen vrachtwagens/chauffeurs langer doorrijden. Je kunt tussendoor als chauffeur immers even uitrusten. Dit levert ook de nodige economische voordelen op. Een bestemming die voorheen alleen met een overnachting bereikt kon worden zonder de wetten met betrekking tot de rustperioden te overschrijden, kan nu misschien net wel in een dag gehaald worden.
Big data, AI en security
De uitspraak ‘Data is het nieuwe olie’ zal bij velen van jullie vast bekend zijn. Dat is natuurlijk ook bij Bosch iets waar men zich terdege van bewust is. Het is dan ook belangrijk dat zoveel mogelijk auto’s worden voorzien van de nieuwste sensoren. Alleen dan worden er genoeg data gegenereerd om de zelfrijdende auto ook daadwerkelijk realiteit te laten worden op grote schaal. Want ook hierbij geldt: hoe meer data, des te nauwkeuriger de uitkomsten. En dat laatste is erg belangrijk wil de grotere visie van Bosch – verkeer zonder ongelukken – werkelijkheid worden.
Om al die data te verwerken, is er natuurlijk ook een behoorlijke hoeveelheid rekenkracht nodig, die Bosch zoals al eerder opgemerkt in de eigen IoT-cloud heeft geparkeerd. Volgens Dr. Dirk Hoheisel van Bosch kan een zelfrijdende auto tot wel 1 gigabyte per seconde aan data genereren. Sta daar even wat langer bij stil wat dat betekent als je bedenkt dat er miljoenen auto’s in Nederland alleen al rondrijden.
Voor het verwerken van al deze data, maakt Bosch gebruik van AI en machine/deep learning. Het is de bedoeling dat de AI continu data tot zich neemt en daar dus steeds slimmer van wordt. Om dit te bereiken heeft het ‘brein’ een rekenkracht van 30 biljoen flops. Volgens Bosch is dit drie keer de capaciteit van een menselijk brein, al maakt dat de zaken er wat ons betreft nog niet meteen duidelijker op. Maar goed, aangezien deze rekenkracht in de cloud is gesitueerd, is het schalen ervan natuurlijk geen enorm probleem, mocht er een tekort aan zijn.
Op zich kunnen alle data die worden gegenereerd door zelfrijdende auto’s erg nuttig zijn, dat is wel duidelijk. Om niet alle data van gebruikers op straat te laten belanden, is de security van een dergelijk ecosysteem ook van belang. Een hack heeft normaal gesproken al zeer vervelende gevolgen. Nemen hackers de besturing van auto’s over, dan gaan de gevolgen van zeer vervelend naar potentieel dodelijk.
Hier heeft Bosch het voordeel van de schaalgrootte van het bedrijf. Een van haar dochterondernemingen, ETAS, heeft op haar beurt weer een dochteronderneming die Escrypt heet. Dat bedrijf ontwikkelt embedded security-oplossingen. Het is dan ook niet gek dat Bosch van een oplossing van dat bedrijf gebruikmaakt voor het beveiligen van de connected/zelfrijdende auto.
Escrypt ontwikkelt dan weliswaar embedded security, dit betekent niet dat de oplossing uitsluitend in de auto’s zelf draait. Ook hier speelt de cloud weer een rol. Je kunt de werking van de embedded security zoals Escrypt deze ontwikkelt vergelijken met wat F-Secure doet bij haar Sense IoT-router. Op het apparaat (auto/router) draait een security-oplossing, maar het echte brein achter de operatie zit in de cloud. Daar is een AI druk in de weer met het analyseren van de data, om aanvallen en ook eventueel afwijkend gedrag te kunnen analyseren.
Wat er precies gebeurt op het moment dat er een inbraak wordt vastgesteld door de ingebouwde security-oplossing, krijgen we niet helemaal scherp op basis van onze gesprekken. Het is in principe natuurlijk mogelijk om het naar individuele gebruikers te sturen, maar ook naar bijvoorbeeld autofabrikanten die veel auto’s hebben rondrijden met dezelfde versie van de firmware. Belangrijk om op te merken is dat patches en updates automatisch naar de auto’s gepusht worden volgens de mensen van Escrypt. Uiteindelijk zou je er dus niet veel van moeten merken.
Conclusie
De auto rijdt langzaam maar zeker het domein van het Internet of Things binnen. Dat wisten we natuurlijk al voordat we bij Bosch te gast waren, maar is na ons bezoek alleen maar duidelijker geworden. Voor Bosch is het overduidelijk een belangrijk onderdeel van haar strategie op het gebied van smart cities en de doelstelling om uiteindelijk uit te komen op 0 ongelukken/verkeersdoden. Of dat ook echt haalbaar is, daar kun je over twisten natuurlijk. Dat de connected auto hier een belangrijke rol in kan gaan spelen, lijkt ons evident. De mens gaat niet plotseling beter autorijden en een AI maakt – mits goed getraind – aantoonbaar minder fouten.
Steden met volledig zelfrijdende auto’s zijn vooralsnog niet aan de orde, dus op dit moment moeten we het op dat vlak doen met fraaie luchtspiegelingen. De IoT-auto heeft echter meer om het lijf dan alleen autonomie. De voordelen op het gebied van onderhoud kunnen bijvoorbeeld al veel sneller gerealiseerd worden. Ook de auto als zenuwcentrum van je dagelijkse communicatie (zoals het geval is bij de Jaguar F-Pace die we tegenkwamen) is iets waar de meeste fabrikanten al hard mee aan de slag zijn. Dat komt er binnen afzienbare tijd aan, zoveel is zeker.
Zeker als het gaat om de zelfrijdende auto, zijn er uiteraard de nodige uitdagingen. Allereerst moeten de sensors die gebruikt worden nog beter worden dan ze al zijn. Bij een zelfrijdende auto kan dit namelijk het verschil betekenen tussen leven en dood. Naast nog betere accelerators en gyroscopen (MEMS), zijn ook de ‘ogen’ van de auto’s in de vorm van radar, camera’s en lidar van cruciaal belang. Verder moet ook het security-verhaal goed op orde zijn. Op basis van wat we tijdens Bosch Mobility Experience hebben gezien, wordt hier in ieder geval hard aan gewerkt. Wij gaan de ontwikkelingen in ieder geval goed in de gaten houden de komende jaren en zijn erg benieuwd wanneer we in onze eigen slimme auto zullen stappen. Dat daar onderdelen van Bosch in zullen zitten, lijkt in ieder geval zeker.