2009. aastal käivitus Tallinna Tehnikaülikooli arvutitehnika instituudis Eesti Infotehnoloogia Sihtasutuse (EITSA) finantseeritav projekt “Sardsüsteemide õppe- ja teaduslabor”. Tegemist on kolme aasta pikkuse projektiga, mille käigus luuakse Tallinna Tehnikaülikooli (TTÜ) arvutitehnika instituuti uuenenud laboratoorne baas ning inimressurss sardsüsteemide analüüsiks ning arendamiseks. Järgnevalt pisut sellest, mis on sardsüsteemid, kus neid leida võib ja mida on TTÜs selles valdkonnas ära tehtud.
Nutikad seadmed meie igapäevaelus
Sardsüsteemid on eesti keeles siiani veel üsna vähe kasutatud sõna. Samas on selle sõna taga peidus märgatavalt rohkem, kui me esmapilgul oskame arvata. Ja põhjus selleks on imelihtne: arvuti ja arvutustehnika on muutunud iga tänapäevase seadme lahutamatuks koostisosaks. Nii on meie mobiiltelefonis peidus mikroprotsessor, mille võimekus on võrreldav tagasihoidlikumate sülearvutite omadega. Meie autodes võib olla kasutusel kuni sadakond erineva keerukusega protsessorit ning auto omadused ja võimekuse defineerib suuresti nendel kiipidel jooksev tarkvara, mille suurus on mõõdetav miljonite koodiridadega. Meediast võib lugeda ridamisi uudiseid nutikast elektrivõrgust, tarkadest majadest, intelligentsetest meditsiinisüsteemidest ja oma igapäevaelus avastame, et meid ümbritsevad seadmed muutuvad üha nutikamateks. Selle nutikuse tagavad seadmetesse peidetud mikroprotsessorid ja -kontrollerid ning koos vajalike liideste, kommunikatsioonitehnoloogiate ja tarkvaraga moodustavad nad selle, mida tuntakse sardsüsteemidena (ingl k embedded systems). See on suuremasse seadmesse peidetud ja väliskeskkonnast tulevat informatsiooni töötlev arvutustehnika, mille eesmärgiks on anda seadmele arukus, suhtlusvõime ning, vajaduse korral, seadme ümber oleva keskkonna kontrollimine ja mõjutamine.
Sardsüsteemide uurijad ja loojad peavad omama teadmisi nii arvutite riistvarast, tarkvarast kui ka kommunikatsioonitehnoloogiatest. Nad peavad suutma erinevaid tehnoloogiaid omavahel siduda ning mõistma ka seda keskkonda, kus sardsüsteem tööle hakkab. Seetõttu on vajalik koolitada inimesi, kes omaksid võimet ette kujutada nii suurt pilti kui ka tunda selle detaile.
Infrastruktuur + professuur = kompetentsikeskus
2008. aastal alustas TTÜ arvutitehnika instituut (ati.ttu.ee) süstemaatiliselt töötamist selles suunas, et muutuda Eestis sardsüsteemide valdkonna kompetentsikeskuseks ja eeskõnelejaks. Esimese sammuna õnnestus 2009. aastal Euroopa Liidu 7. raamprogrammi REGPOT skeemi toel käivitada kolmeaastane projekt CREDES – Centre of Research Excellence in Dependable Embedded Systems (credes.ttu.ee). CREDESi eesmärgiks on Euroopa partnerite toel arendada TTÜs välja kompetents usaldusväärsete sardsüsteemide uurimiseks ja loomiseks. Kuid kuna CREDES keskendub vaid teadusvõimekuse arendamisele, siis samal aastal esitati taotlus ka EITSAle sardsüsteemide õppetöö süstemaatiliseks arendamiseks ning õppe- ja teadustöö paremaks sidumiseks. Positiivsete hindamisotsuse tulemusel käivitatigi samal aastal TTÜ arvutitehnika instituudis eespool mainitud arendusprojekt “Sardsüsteemide õppe- ja teaduslabor” (2009–2012, projektijuht Gert Jervan). Kuid teadus- ja õppeinfrastruktuur ei ole üksi piisav temaatika süstemaatiliseks arendamiseks. Seetõttu loodi 2010. aastal DoRa programmi toel arvutitehnika instituuti sardsüsteemide professuur ning rahvusvahelise konkursi tulemusel valiti sellele ametikohale prof Thomas Hollstein. Prof Dr-Ing Thomas Hollstein on kaitsnud 2000. aastal Darmstadti Tehnikaülikoolis doktoritöö teemal “Design and Interactive Hardware/Software Partitioning of Complex Heterogeneous Systems”. Aastatel 2000–2010 töötas ta Darmstadti Tehnikaülikoolis vanemteadurina, juhtides muu hulgas kiipsüsteemide kommunikatsiooniarhitektuuride ning kiipsüsteemide testimis- ja silumismeetodite uurimisele pühendunud uurimisrühma. Ta oli ka Darmstadti Tehnikaülikooli rahvusvahelise arvutisüsteemide õppekava üks loojatest ja koordinaatoritest.
Loodava labori õppe- ja teadustöö hõlmab sardsüsteemide arhitektuure, analüüsi, modelleerimist, disaini ja implementatsiooni, kaasa arvatud multiprotsessorsüsteemid, kiipsüsteemid ja -võrgud, rekonfigureeritavad süsteemid, riistvara-tarkvara koosdisain ning madala energiatarbega süsteemide disain. Toimub väga tihe koostöö signaalitöötluse ja biomeditsiinitehnika valdkondadega (vastavalt TTÜ elektroonikainstituut ja TTÜ Tehnomeedikum).
Labori üheks suurimaks eesmärgiks on sardsüsteemide professuurile vajaliku kriitilise inimmassi kaasamine, mis võimaldaks õppetööd ja praktiliste oskuste andmist kõigil õppetasemetel ning täienduskoolituse raames ka lähedaste valdkondade spetsialistidele. Teiseks, aga mitte vähem tähtsamaks eesmärgiks on uurimis-, arendus- ja konsultatsioonitegevus antud valdkonnas, seejuures eriti silmas pidades doktorantide teadustööd ja selle juhendamist. Kolmandaks eesmärgiks on uudse labori infrastruktuuri loomine, mis sisaldaks uusi ja atraktiivseid seadmeid sardsüsteemide õppimiseks ja õpetamiseks.
Loodav taristu on ka kesksel kohal SA Archimedese toel arendatava rahvusvahelise õppekava Computer and Systems Engineering loomise juures. Nimetatud kavale toimub esimene vastuvõtt 2012. a sügisel ning projekti raames loodavat laboratoorset baasi on kavas rakendada mitmete õppeainete õpetamisel.
Kuid õppetööle lisaks töötab uus labor ka tihedas koostöös integreeritud elektroonikasüsteemide ja biomeditsiinitehnika tippkeskusega CEBE (cebe.ttu.ee), arendades interdistsiplinaarset koostööd arvutisüsteemide, elektroonika ning biomeditsiinitehnika valdkonna uurimisgruppidega.
Gert Jervan
