FABRIEK VAN DE TOEKOMST

Onze industrie staat aan de vooravond van een ingrijpende verandering. Dat is niet voor het eerst: na de intrede van stoomma­chines, elektriciteit en computers zijn we zelfs aan de vierde industriële revolutie toe. In die nieuwe omwenteling is een steeds grotere rol weggelegd voor robots, slimme machines en slimme objecten.

Imec kijkt uit naar die revolutie. Sterker nog: we ontwikkelen mee de technologieën en tools die deze verandering zullen versnellen en ze de juiste richting zullen uitsturen. Zo maken onze sensoren machines, voorwer­pen en robots slimmer en beter inzetbaar. En onze chips zorgen ervoor dat we straks veel meer kunnen doen met de producten die van de fabrieksband rollen.

Als we zeggen dat objecten rondom ons steeds slimmer worden, willen we vooral zeggen dat ze steeds beter in staat zijn om signalen van de omgeving op te vangen én om die signalen om te zetten naar nuttige informatie. En omgekeerd uiteraard ook: slimme voorwerpen maken zichzelf ken­baar aan de omgeving, zonder dat daarvoor een speciale handeling vereist is.

Een goed vertrekpunt om die evolutie te begrijpen, is de uitvinding van de streepjes­code. Die laat iemand met een scanner toe om in een fractie van een seconde informa­tie te verkrijgen over het product dat voor hem ligt – de prijs ervan, bijvoorbeeld. Sinds de intrede van de QR-code is die overdracht van informatie nog veel rijker geworden.

Maar beide toepassingen verzinken in het niets als we kijken naar de kracht van RFID (Radio Frequency Identification) en NFC (Near Field Communication) chips. Die zijn immers in staat om informatie over te dra­gen zonder dat fysiek of visueel contact nodig is met de scanner. Het is voldoende dat beide in elkaars buurt zijn. De inhoud van de overgedragen informatie is boven­dien zo goed als eindeloos.

Hét nadeel van die chips, is dat het … chips zijn. Die moeten immers in silicium gemaakt worden en dat kost tijd en geld – zeker in vergelijking met een geprinte streepjes- of QR-code. Maar daarvoor heeft imec nu een oplossing: door dunne laagjes metaaloxide te printen op plastic stickers, worden RFID-en NFC-chips goedkoper, energiezuiniger én plooibaar.

Toepassingen voor die nieuwe productie­technologie zijn dan ook eindeloos: van augmented reality in spelborden tot intel­ligente magazijnen die volledig robotge­stuurd opereren. Of wat dacht je van papie­ren voedselverpakkingen waarin informatie over de houdbaarheid en de herkomst ge­ïntegreerd zijn? Met voorstellen voor re­cepten op basis van de andere producten die in je koelkast liggen?

Slimme verpakkingen 

Niet alleen producten en objecten wor­den intelligenter. Machines evolueren op dezelfde manier. Want wie dacht dat de complexe robotische armen in auto-as­semblagefabrieken het summum van ma­chine-intelligentie zijn, komt bedrogen uit. Slimme robots komen onze weg uit. Maar dat wil niet zeggen dat mensen straks over­bodig worden. Integendeel: het zou best kunnen dat onze rol nog belangrijker wordt. Wie goed kijkt naar de robotgestuurde fa­brieken van vandaag, ziet dat robots en mensen daar steeds gescheiden van elkaar opereren. Dat heeft vooral te maken met veiligheid: voorgeprogrammeerde robots houden geen rekening met de aanwezig­heid van mensen, en kunnen dus heel wat ongevallen veroorzaken. Maar die terechte voorzichtigheid is meteen de grootste be­perking van deze zogenoemde ‘caged ro­bots’: ze kunnen alleen doen waartoe ze geprogrammeerd zijn. Bijsturingen doen, vraagt stilleggen van de productie en com­plexe programmatie. Zo slim zijn die robots dus echt niet.

Slimme robots

Imec werkt mee aan sensoren en camera’s voor robots die zich wél bewust zijn van hun omgeving en temperatuur, warmte, diepte, kleur en bewegingen registreren. Die robots houden rekening met de wereld om hen heen, en kunnen dus in dezelfde ruimte opereren als hun menselijke collega’s. Bo­vendien zijn die robots in staat om van hun collega’s bij te leren. Zo kunnen operatoren handelingen voordoen en uitleggen, waar­na de robot die autonoom toepast. Die artificiële intelligentie staat bijna op punt. Het resultaat? Robots worden partners van mensen. Die orders opvolgen en taken aan­leren. En die dus flexibel ingezet worden voor taken die beter door mechanische medewerkers worden ingezet.

Camera’s worden steeds belangrijker in onze wereld vol slimme objecten en syste­men. Ze bezorgen ons cruciale informatie over de wereld rondom ons, en maken die gebruiksklaar voor andere systemen om te verwerken. Ook voor machines en compu­ters blijft visuele input cruciaal.

Maar ook die camera’s zelf zijn aan een gi­gantische evolutie bezig. Ze worden niet alleen kleiner, krachtiger en goedkoper (en kunnen zo veel vaker geïntegreerd worden), ze kunnen vooral steeds meer aspecten van de wereld rond ons ‘zien’. Zaken die wij met het blote oog niet kunnen waarnemen. Vergelijk het met een infraroodcamera die toont wat zich in het donker afspeelt. Maar infraroodlicht is nog maar het tipje van de ijsberg.

Hyperspectrale camera

Zogenoemde hyperspectrale camera’s de­tecteren het gereflecteerde licht van objec­ten, en dat in zeer fijne golflengtebanden. Deze camera’s kunnen onder meer gebruikt worden om de kwaliteit van voeding te controleren, de samenstelling van objecten, enz. Zo zijn ze in staat om in de supermarkt de mango aan te wijzen die het best is om vandaag op te eten, of helpen ze graanboe­ren om de kwaliteit van hun oogst te ken­nen tot in het kleinste detail. Imec ontwik­kelt hyperspectrale camera’s op basis van standard chiptechnologie waardoor ze veel compacter en goedkoper zijn dan de ty­pes die vandaag gebruikt worden. Hierdoor gaan ze veel breder inzetbaar worden.