現代の工学システムはますます専門化が進んでいるが、ほとんどの試験・計測機器は依然として基本的に汎用的なものである。
典型的な楽器としては オシロスコープ, スペクトラムアナライザー, 波形発生器 数十年にわたり、膨大な数の設定項目と標準測定項目を備えるまでに成長してきたが、機能はベンダーが所有・管理しており、ユーザーがカスタマイズできる余地はほとんどない。MATLABやPythonのようなソフトウェア環境は、データの後処理やオフライン分析において非常に高い柔軟性を提供するが、多くのプロトタイピングやテスト作業に必要なハードウェアの速度と決定性には欠けている。
標準的なアプローチでは不十分な例としては、以下のようなものが挙げられます。
- A カスタム復調方式 コミュニケーション実験のために
- A 専用フィードバックコントローラー 実験室のセットアップ用
- A 独自の信号処理チェーン センサー特性評価用
- 関数を必要とする測定 複数の楽器に分散
エンジニアが市販の計測機器では実現できない機能を必要とする場合、妥協を受け入れるか、カスタム開発に多大な労力を費やすかの選択を迫られることが多い。
カスタム開発を選択する場合、FPGAベースのソリューション開発、カスタムハードウェアの構築、オープンソースプラットフォームの改良、または既存の計測機器をアプリケーションにできる限り適合させる方法のいずれかを選択する必要があります。これらのソリューションはいずれも、時間、労力、および調達費用において多大な投資を伴います。
近年の技術進歩により、計測機器の開発方法を根本的に見直す機会が生まれた。エージェント型AIと再構成可能なハードウェアを組み合わせることで、エンジニアは従来とは根本的に異なる方法で、用途に特化した計測機器を開発できるようになる。
エンジニアは、固定機能の計測器から選択したり、FPGAコードを記述したりする代わりに、必要な機能を記述することで、そのタスクに特化したアプリケーション固有の計測器を作成できるようになった。
ジェネレーティブ・インストゥルメンテーションの説明
生成計測 これは、エンジニアリング要件に基づいてアプリケーション固有の計測機器を作成する、AIを活用したアプローチです。エンジニアは、あらかじめ定義された計測機器アーキテクチャを選択するのではなく、必要なテストや機能を記述するだけで、プラットフォームがそのタスクに合わせた計測機器を生成、検証、展開します。
ジェネレーティブ・インストゥルメンテーションはどのようなものを構築できるのか？
自律的AI 生成計測エンジニアは、信号の抽出、システムの安定化、デバイスの特性評価、カスタム処理チェーンの実装など、達成したいタスクから始めます。
結果として得られる計測機器は、特定の目的に合わせてカスタマイズされます。場合によっては、市販の計測機器には存在しない機能を開発することになります。カスタム機能はハードウェアに容易に展開でき、テスト対象機器や実験対象機器にすぐに接続できます。また、他の標準計測機器と統合したり、要件の変更に応じて迅速に再構成したりすることも可能です。
エンジニアは、用途ごとに新しい計測機器を購入するのではなく、目の前の作業のニーズに合った計測機器を開発することができる。
生成計測が最も役立つのは
生成計測 測定、制御システム、または信号処理ワークフローにおいて、決定論的な動作、リアルタイム処理、または標準的な計測器では利用できない機能が必要とされる場合に、最も価値を発揮します。
従来、これらの問題を解決するには、カスタムFPGA開発、専門的なハードウェア知識、あるいは複雑なマルチ計測器構成が必要となることが多かった。ジェネレーティブ・インストルメンテーションは、エンジニアが達成しようとしているタスクに合わせて計測器を生成できるようにすることで、こうしたアプリケーション固有のシステムへのアクセスを容易にする。
いくつかの一般的な例は次のとおりです。
カスタム信号処理
- カスタム復調方式
- 断続的なイベント検出
- 信号調整および前処理
カスタム制御システムとフィードバックループ
- 独自のパラメータを持つ制御システム
- 実験制御システム
- レーザー安定化システム
用途別計測システム
- RF特性評価および通信システム
- センサーの評価とテスト
- 量子物理学および原子物理学の研究
ハイブリッド楽器
再構成可能な計測ハードウェアの最も強力な側面の1つは、特定のタスク向けに計測機器を作成し、その後、同じハードウェアを再構成して次のタスクに対応できる能力である。
単一のプラットフォームは、次のような役割を果たす可能性がある。
- あるプロジェクト専用のカスタム復調器
- 別の閉ループ制御システム
- 第三の測定用の特殊な計測機器
ジェネレーティブ・インストゥルメンテーションの使い方
ジェネレーティブ・インストゥルメンテーションは計測機器設計に対するより広範なアプローチを指すが、GenInst Studioはこの技術を中心に構築された初のプラットフォームである。
エンジニアはまず、作成したい機能を説明することから始めます。GenInst Studioは、ガイド付きの仕様策定プロセスを通じて、実装計画、検証戦略、テストベンチを開発し、その後、計測器自体を生成します。
ユーザーが計画を進める準備が整うと、GenInst Studioが計測器の設計、テスト、改良、構築を行います。その後、ユーザーは計測器をダウンロードして任意のMokuデバイスに展開し、テストを開始します。
今後
テストと測定の歴史は、抽象化の度合いが高まる過程として捉えることができる。
エンジニアたちは、個別のアナログ回路からデジタル計測機器へと移行した。デジタル計測機器は、ソフトウェア定義プラットフォームへと進化を遂げた。再構成可能なハードウェアによって、新たな電子回路を設計することなく、新しい計測機器アーキテクチャを導入することが可能になった。
生成計測 は、こうした発展を基盤として、エンジニアリング上の課題が必要とされるあらゆる場面で、アプリケーション固有の計測機器を実用的に実現します。エージェント型AIと再構成可能なハードウェアを組み合わせることで、エンジニアは目の前のタスクに合わせた計測機器をますます容易に作成できるようになります。
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