Mindre men fler datorer gör giga-byte till tera-byte

Det är ett brett område, från radarteknik via algoritmer till samverkande datorer och integrerade kretsar, som denne halmstadbo ägnat sig åt de senaste åren. Den 29 maj disputerade han på Högskolan i Halmstad. Avhandlingen beskriver datorarkitektur för framtidens radarsignalbehandling, ett ämne som är så hett att forskarlaget som Anders Åhlander arbetar i, under ledning av professor Bertil Svensson, antagits till en prestigefylld årlig kongress i Xi An i Kina i september.

Hur en dator är uppbyggd med minnen, processorer osv kallas på dataspråk datorarkitektur.

SIMD-datorer är bra på att låta många små processorelement jobba samtidigt. Man kan jämföra med de stora mänskliga tavlor, som kan ses vid olympiska öppningsceremonier. Varje processorelement är som en av de tusentals människorna. Alla gör samma sak exakt samtidigt. Det var och en gör är mycket enkelt, men det sammantagna resultatet blir imponerande. På samma sätt gör SIMD-datorer att hårdvaran utnyttjas på bästa möjliga sätt.

Men SIMD-datorerna är stelbenta. Anders Åhlanders forskning går ut på att göra dem mer flexibla och få ut ännu mera prestanda, så att giga-beräkningar per sekund blir till tera-beräkningar per sekund.

– Man kan bygga hur fina datorer som helst. Men det får inte vara ett helsicke att programmera dem, säger Anders Åhlander, som också söker ingenjörseffektiva lösningar. Han beskriver sitt forskningsarbete som något i gränssnittet mellan matematiken och processorerna.

– De inbyggda datorerna, som utför signalbehandling i framtida radarsystem, kan behöva göra flera biljoner beräkningar per sekund. Det är ungefär tusen gånger mer än vad som krävs i dag. Trots detta skall processningen rymmas i samma “låda”. Det är som att få ner tusen desktop-datorers prestanda i en skokartong.

Radar används på flygplan och på fartyg, men också när polisen tar fast fartsyndare och vid karteringar av marken. Radar börja komma också i bilar, som ett hjälpmedel att hålla avstånd. Radarn sänder ut en puls som studsar mot föremålet. På så sätt mäts avståndet. Men pulsen studsar mot allt, och radarn ger överflödsinformation, s k “klotter”. Det kan vara signaler från marken, från byggnader och från lövverk. I Anders Åhlanders avhandling beskrivs hur man kan byta antenn till något som mera liknar flugans fasettöga, en antenn som består av massor av antenner, och få radarn att anpassa sig och läsa av många saker samtidigt. Signalbehandlingen rensar bort “klottret”.

För kartering av mark används SAR (Synthetic Aperture Radar), ett system som tidigare byggde på mikrovågor. Numera går den via VHF-bandet, samma radiovågor som för TV-sändningar. Dessa vågor tar sig igenom t ex lövverk. Stormskadade områden, efter stormarna Gudrun och Per, har karterats med den nya typen av SAR. Idag räknas bilderna fram i efterhand av datorer. Genom att förmå signalerna att samverka via SIMD-datorer, får man en radar som kan utföra många uppgifter. Önskemålet är att man ska kunna “fotografera” och ta fram bilder direkt, under pågående flygning. Tekniskt innebär det bilder i gigapixel, vilket kräver så mycket dataminne att algoritmerna för det ännu inte finns.

Nej, någon nörd är han inte, Anders Åhlander. Han kombinerar datorer och får dem att samarbeta. I hans tankevärld finns ständigt algoritmer för att beskriva lösningar för utmanande problem.

– Jag kan tänka mig att det är som att lösa sudoku. Först är det bara kaos, sedan faller bitarna på plats. Det är en härlig känsla, säger Anders Åhlander.

Avhandlingen heter “Efficient Parallel Architectures for Future Radar Signal Processing”. Den är en utveckling av det arbete som han tidigare, tillsammans med Ericson Microwave Systems AB (numera SAAB Microwave Systems), gjort kring effektivisering av radarsignalbehandling.

När disputationen är över väntar kongressdelegaterna i Kina på att få ta del av algoritmerna från Högskolan i Halmstad.

Arbetet har genomförts i tätt samarbete mellan Högskolan i Halmstad, Ericsson Microwave Systems AB (nu SAAB Microwave Systems) och Chalmers tekniska högskola och har delvis finansierats av KK-stiftelsen och NUTEK.

Kontaktinformation
Mer information:
Anders Åhlander, Sektionen för informationsvetenskap, data- och elektroteknik, Högskolan i Halmstad samt Institutionen för data- och informationsteknik, Chalmers tekniska högskola.
Telefon: 035-16 76 89. e-post: anders.ahlander@ide.hh.se