Systemteknik – hållbar teknik i samhällets tjänst

Systemteknik är en möjliggörare inom digitaliserings- och hållbarhetsområdet som syftar till att utveckla tekniska system till en fungerande helhet. Det handlar om system för smarta städer och självkörande fordon, digitalisering inom jordbrukssektorn, automatisk bildförbättring, kartering av jordytan, satellitbaserade väderprognoser och klimatmodeller för jorden.

Två forskare inom systemteknik är professorerna Mats Pettersson och Mattias Dahl. Deras forskning är tillämpad och bedrivs uteslutande i nära samarbete med industri och samhälle.

– Våra partner kan till exempel göra mätningar med radar och optiska sensorer från fordon, satelliter, drönare och flygplan. Vi tar emot data och forskar fram nya metoder för att generera bilder från råmaterialet, och för att extrahera specifik information i det, säger Mats Pettersson.

Forskningen inom systemteknik befinner sig i en ”perfekt storm” med sensorer, självlärande system, maskininlärning och artificiell intelligens (AI).

– I nästan alla tekniska framsteg ingår behandling av information från sensorer till människa. Systemtekniken spelar här en avgörande roll för tekniska systemen och människan på många olika sätt.

– Från en ström av information vill man få ut det som är relevant för sammanhanget.

– Snabbare datorer och möjligheten att samla in mer högupplösta data med hög precision är nyckeln till de förfinade förutsägelser som vi forskare idag på ett effektivt sätt kan åstadkomma med stöd av AI, säger Mattias Dahl.

Med ökad beräkningskraft och bandbredd skapas många nya tillämpningar inom ett brett spektrum, från fordonsteknik och industri till hälsovård och energiteknik.

– Det skulle till exempel vara fullt möjligt att mäta hjärtfrekvens hos boende med radar i en byggnad istället för att använda kameror för övervakning. Nya radarsensorer bidrar därigenom till att stärka människans integritet, något som även är viktigt i vår forskning och utbildning, berättar Mats Pettersson.

Väderprognoser med stöd av satellit är ett stort utvecklingsområde, ett annat klimatrelaterat område som Mats Pettersson länge arbetat med är att möjliggöra jämförande studier av istäcket i Arktis.

Effektivare transporter på väg, järnväg och till sjöss är stora projekt som forskarna i systemteknik har varit involverade i. Det finns stora utmaningar för att åstadkomma effektivare transporter inom smarta hamnar och smarta städer, och här finns gott om utmaningar som inbegriper systemteknik. Det är ämnets tillämpade tvärvetenskapliga karaktär som bidrar med att förstå hur en samling komponenter i ett tekniskt system kan samverka till en fungerande helhet.

– För en svensk hamn hade vi till exempel i uppdrag att följa fordon under dygnet på en stor parkeringsyta. Resultaten ledde till att de kunde planera om ytan och använda den mer effektivt istället för att bygga ut den, säger Mattias Dahl.

Mätningar av fordonsrörelser på det svenska vägnätet är ytterligare något forskarna gör. BTH har varit med och tagit fram en metod för mätning från satellit över stora områden, beräkningar för att filtrera ut fordon av en viss storlek, se medelhastighet, längd med mera.

– Forskningen fortsätter men nu kommer även myndigheter kunna använda våra modeller och algoritmer. Vi har även samarbeten där det gäller att få tågtrafiken att bli effektivare och minimera förseningar när störningar i tågtrafiken uppstår, ett arbete som är mycket viktigt för att framgent öka kapaciteten på det befintliga järnvägssystemet, säger Mattias Dahl.

Med högre bandbredd i nytt frekvensområde, THz-bandet, via 5G och 6G kan mer detaljer och andra material detekteras.

– I det optiska infraröda frekvensbandet kan man till exempel se i mörker och med röntgen ser man in i material. Radar på terrahertzfrekvenser har dessa egenskaper men bandet är relativt outforskat, man vet bara delvis vad man kan se. Förhoppningen är att man kan se egenskaper som är viktiga för tillverkningsindustri som till exempel ytjämnhet, säger Mats Pettersson.

När det byggs sändare och mottagare för 5G och 6G är det alltså högintressant för många fler än aktörerna inom telekomindustrin. Forskning och utveckling inom signalbehandling handlar mycket om att ta vara på ökade möjligheter och undersöka vad man kan göra med dem.

– Det finns många nya satellitsystem kring vår planet och det är intressant att vara med och ta reda på vad de klarar av och hur det kan nyttiggöras i olika applikationer, säger Mats Pettersson.

Alla forskningsartiklar