Systemy wbudowane, o ile nie zdajemy sobie z tego sprawy, są częścią naszego życia. W rzeczywistości bez nich nie mielibyśmy dziś wielu udogodnień, które technologia przyniosła nam w ciągu ostatnich sześćdziesięciu lat.
Co to jest system wbudowany?
Dla tych, którzy nie są jeszcze zaznajomieni ze światem systemów wbudowanych, można powiedzieć, że to rodzaj układu elektronicznego, który dzięki mikrokontrolerowi lub mikroprocesorowi — jego „mózgowi” – znajduje się zwykle wewnątrz urządzeń i produktów, które poprzez oprogramowanie (powszechnie tworzone w języku C/C++ i Linux) mogą realizować określone funkcje. Klasycznym przykładem systemu wbudowanego jest urządzenie w nowoczesnej pralce. Aby zrobić pranie, musimy wybrać nasz program prania, czyli nacisnąć kilka przycisków, które z kolei przy pomocy oprogramowania pozwolą na uruchomienie „systemu” i perfekcyjne wykonanie wybranych funkcjonalności. Tak, bardzo krótko i z grubsza, wygląda to, co zwykle dzieje się we wszelkiego rodzaju urządzeniach zawierających system wbudowany.
Jaki wpływ na ludzkość miały systemy wbudowane?
Ludzie i systemy wbudowane pozostają w „związku” od ponad 60 lat, a ostatnie postępy w dziedzinie badań i rozwoju jasno wskazują, że ten symbiotyczny sojusz człowiek-maszyna będzie jeszcze silniejszy. I to nie tylko na naszej planecie, ale także w całym kosmosie. Nie jest przypadkiem, że pierwszym w historii systemem wbudowanym był system naprowadzania opracowany dla NASA, który odegrał kluczową rolę w misjach na Księżyc. Obecnie astronautyka jest nadal jednym z sektorów, który najwięcej inwestuje w badania i rozwój systemów wbudowanych.
Pomijając te skrajne przypadki, to co warto zauważyć, to fakt, że od lat 70. XX wieku zastosowanie systemów wbudowanych zaczęło zyskiwać na popularności we wszystkich rodzajach przemysłu i sektorach (niestety także przy produkcji broni wojskowej i technologicznej), aż trafiły do naszego codziennego życia: środków transportu, sprzętu AGD, zabezpieczeń, samochodów przemysłowych, sektora motoryzacyjnego, kolei – nawet do wnętrza ludzkiego ciała.
Systemy wbudowane i zastosowania w organizmie człowieka.
Science fiction przyzwyczaiło nas do myślenia o „bionicznym człowieku” jako o czymś groźnym, złowrogim i złym. Zresztą, słysząc „bionic man” czy „man-machine”, kto nie myśli od razu, popularnej w filmach science fiction postaci człowieka-robota, który strzela do każdej żywej istoty? Prawdą jest też, że w zbiorowej wyobraźni istnieją „bardziej pozytywne” takich bohaterów literackich czy filmowych. Jednak pomijając science fiction i wszystkie odniesienia kulturowe lub wspólne elementy, które możemy mieć w naszym społeczeństwie, a przede wszystkim, nie skupiając się tylko na sektorze robotyki, postęp, jaki technologia poczyniła w zakresie zastosowania systemów wbudowanych w celu poprawy i wzmocnienia kondycji ludzkiej, jest czymś oczywistym i raczej namacalnym.
Systemy wbudowane w inżynierii biomedycznej.
Jednym z takich przykładów integracji systemów wbudowanych bezpośrednio w ludzkie ciało będzie zastosowanie wszczepialnego kardiowertera-defibrylatora do wykrywania i regulowania nieregularnych uderzeń serca. Jest to podskórne urządzenie medyczne, mikroprocesor, który dzięki emisji niewielkich impulsów elektrycznych może interweniować w przypadku wykrycia niebezpiecznego częstoskurczu komorowego. W dziedzinie elektromedycyny istnieje już wiele przykładów sprzętu medycznego, który kontroluje, pielęgnuje i poprawia nasze zdrowie, wykorzystując nieskończone możliwości, jakie systemy wbudowane mogą zapewnić ludzkości.
Od Przemysłu 4.0 do kognitywnej informatyki.
Rzeczywiście, mówiąc o Przemyśle 4.0, czyli cyfrowej transformacji procesów przemysłowych i produkcyjnych dla praktycznie każdego rodzaju przemysłu, nie sposób pominąć kluczowej roli, jaką odegrały systemy wbudowane, a oczekuje się, że odegrają jeszcze bardziej, gdy będziemy zbliżać się do piątej rewolucji przemysłowej. Termin „Przemysł 5.0” odnosi się do połączenia człowieka i maszyny poprzez zastosowanie najnowocześniejszych technologii, takich jak sztuczna inteligencja, IoT (Internet of Things), a przede wszystkim ogromny potencjał kognitywnej informatyki.
W dużym skrócie jest ona wyzwaniem polegającym na odtworzeniu i naśladowaniu funkcjonowania ludzkiego mózgu w ramach zautomatyzowanych systemów komputerowych, które wykorzystują nieskończoną ilość danych. I nie przypadkiem dziś często określamy dane jako „złoto XXI wieku”. Ponadto w tych ramach jest oczywiście miejsce na wszystkie te aspekty, które są już wykorzystywane na przykład w marketingu cyfrowym (uczenie maszynowe, głębokie uczenie, Big Data, chatboty itp.), ale których ostatecznym celem nie jest obecnie usprawnienie lub automatyzacja pracy ludzkiej, ale jej całkowite zastąpienie przez maszyny.
Wszystkie rodzaje maszyn — a raczej zdecydowana większość — posiadają już systemy wbudowane, które dzięki rozwojowi specyficznego oprogramowania umożliwiają automatyzację procesów przemysłowych. Przemysł motoryzacyjny, lotniczy, kolejowy, stoczniowy, spożywczy, rolniczy i wiele innych prawdopodobnie nie istniałoby dziś bez zastosowania systemów wbudowanych, oraz specjalistycznych sterowników.
Teraz jednak pytanie jest inne: skoro urządzenia wyposażone w kognitywną informatykę mogą praktycznie nie popełniać błędów, to czy powinniśmy bezpośrednio im powierzać jakiekolwiek decyzje, czy operacje? Gdybyśmy na przykład w medycynie, pewnego dnia (a coś takiego już jest na rynku) mogli mieć diagnozę wykonaną w całości przez jeden z tych systemów lub, co więcej, w przypadku operacji, zamiast chirurga, na sali operacyjnej znaleźlibyśmy się sami przed maszyną zaprogramowaną do działania bez popełnienia kiedykolwiek błędu, co byście zrobili?
Rozwój oprogramowania dla systemów wbudowanych.
Odbyło się już wiele debat na ten temat i choć nauka i etyka, ze swej natury, raczej nie będą podzielać tego samego zdania, to entuzjazmu dla postępu technologicznego nie sposób w tym momencie utrzymać w ryzach. I niezależnie od postępu technologicznego oraz debat z zakresu bioetyki czy bioinżynierii, fundamentalna rola systemów wbudowanych w naszym społeczeństwie może tylko rosnąć i na trwałe wejść do pejzażu naszej cywilizacji.