Dr. Mario Paniccia, CEO van ANELLO Photonics – Interviewreeks

Dr. Mario Paniccia is een ervaren CEO met zijn basis in Silicon Valley, mede-oprichter en voorzitter van Anello Photonics, waar hij de missie van het bedrijf leidt om navigatiesystemen te revolutioneren met geavanceerde fotontechnologie. Een pionier op het gebied van siliciumfotonica en inertiale navigatie, werkte hij eerder meer dan twee decennia bij Intel, waar hij opklom tot Intel Fellow en het siliciumfotonica-programma van het bedrijf leidde, waardoor het een wereldwijd ingezette commerciële technologie werd. Hij heeft een Ph.D. in vastestoffysica van de Purdue University en is een Fellow van IEEE, SPIE en OSA, evenals lid van de Amerikaanse Nationale Academie van Ingenieurs.

Anello Photonics herdefinieert inertiale navigatie met zijn SiPhOG™ optische gyroscoop, een compacte, hoge-nauwkeurigheidssensor gebouwd met siliciumfotonica. In tegenstelling tot traditionele fiber-optische gyros, is de oplossing van Anello volledig geïntegreerd op een fotonicachip, waardoor uitzonderlijke nauwkeurigheid wordt geboden met een verkleinde grootte, gewicht, vermogen en kosten. Ontworpen voor GPS-ontkenningsomgevingen, ondersteunt de technologie autonome navigatie in sectoren zoals robotica, lucht- en ruimtevaart, defensie en industriële automatisering.

Wat drijft uw passie voor innovatie, vooral op het snijvlak van siliciumfotonica en autonomie?

Mijn drive komt voort uit een levenslange fascinatie voor hoe siliciumfotonica kritische, echte problemen kan oplossen en industrieën kan verstoren. Toen we siliciumfotonica bij Intel startten, was het een gek idee om optische apparaten van silicium te bouwen. We hebben iedereen tegengesproken en niet alleen siliciumfotonicatechnologie ontwikkeld, maar een hele industrie. Vandaag is deze technologie in alle datacenters van de wereld. Bij ANELLO zijn we opnieuw begonnen met het moedige idee om geïntegreerde siliciumfotonica te brengen om de navigatiemarkt te verstoren.

Met de creatie van de werelds eerste Silicon Photonics Optical Gyroscope – SiPhOG™, zijn we in staat geweest om geheel nieuwe producten en oplossingen te ontwikkelen voor markten die hoge-nauwkeurigheidnavigatie nodig hebben, die eerder ontoegankelijk waren vanwege de hoge kosten van bestaande oplossingen.

We herdefiniëren wat mogelijk is door het brengen van hoge-prestatie, lage drift, optische gyrosensoren met radicale verbetering in grootte, gewicht en vermogen naar de autonome markt. Dit opent geheel nieuwe toepassingen en gebruikscases over alle industrieën, van bouw, landbouw, trucking, robotica, UAV’s – onbemande luchtvaartuigen, USV’s – onbemande oppervlaktevaartuigen, autonome voertuigen en natuurlijk over de defensie-industrie.

Wat inspireerde de oprichtingsvisie achter ANELLO, en hoe vormden GPS-ontkenningsomgevingen uw roadmap?

ANELLO Photonics is opgericht om een groeiende kloof in de industrie aan te pakken: vandaag de dag zijn fiber-optische gyros (FOG’s) zeer nauwkeurig, maar groot, omvangrijk en zeer duur. Dus worden ze alleen gebruikt voor de allerhoogste toepassingen, zoals gevechtsvliegtuigen, onderzeeërs, ICBM’s, enz. Aan de andere kant van het spectrum heb je MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) gebaseerde gyros die in alle consumentenapparaten zitten, zoals telefoons, oordopjes, horloges, enz. Deze zijn zeer hoogvolume-apparaten (er worden miljarden eenheden per jaar gefabriceerd), maar ze lijden aan drift als gevolg van temperatuur, trilling en EMI-effecten.

Daarom kunnen ze niet worden gebruikt voor hoge-nauwkeurigheidnavigatie. Toen de behoefte aan autonomie de afgelopen jaren groeide, ontstond er een groeiende kloof in het midden. We zagen deze kans en zeiden: “Wat als we een fiber-optische gyroscoop konden bouwen met siliciumfotonica?” – dan kun je hoge-prestatiecapaciteit in een kleine vormfactor naar de massamarkt brengen.

Dit leidde tot de ontwikkeling van de ANELLO SiPhOG. We begonnen vervolgens te kijken naar navigatieoplossingen die konden worden gebouwd met de SiPhOG en we realiseerden ons dat we kosteneffectieve producten konden leveren met uitzonderlijke prestaties die navigatie in GPS-ontkenningsomgevingen zouden mogelijk maken. Toen GPS-storing en -ontkenning vaker begonnen te voorkomen, was ANELLO er om hierop te kapitaliseren en we creëerden producten en een roadmap gericht op het leveren van GPS-ontkenningsnavigatiesystemen die FOG-niveau-prestaties naar de massamarkt brengen, zowel in industriële als defensietoepassingen.

Hoe verschilt de ANELLO SiPhOG van traditionele FOG’s en MEMS-systemen?

De principiële fysica van de werking van een FOG en de SiPhOG zijn beide vergelijkbaar, d.w.z. gebaseerd op het Sagnac-effect. Echter, voor de SiPhOG hebben we alle discrete optische componenten die in FOG’s worden aangetroffen (splitsers, koppelaars, fasemodulatoren, detectoren, polarisatiefilters, fibersplices, enz.) geïntegreerd op een kleine fotonicageïntegreerde siliciumchip die net als standaard geïntegreerde elektronische circuits wordt geproduceerd. Deze fotonicachip vervangt alle handmatige assemblage en uitlijning, is betrouwbaarder en kan op grote schaal worden geproduceerd. We hebben bovendien een novum, uiterst gevoelig en laagvermogen elektronisch systeem gecreëerd dat de fotonicachip controleert en de optische signalen en Sagnac-fase en rotatiesnelheid meet.

Alles wordt geproduceerd en geassembleerd met behulp van dezelfde hoogvolume “pick and place”-assemblagetechnieken die vandaag in de elektronica-industrie worden gebruikt. Wanneer geassembleerd, levert onze SiPhOG dezelfde lage-driftgyro-prestaties als een FOG, maar in een veel kleinere, compacte, lagere vermogen en schaalbare oplossing die letterlijk in de palm van uw hand past. Dit is waarom we het “fiber gyro on a chip” noemen. In tegenstelling tot MEMS-gyros, die vaak binnen seconden afwijken en gevoelig zijn voor temperatuur en trilling, is de ANELLO SiPhOG – aangezien het op fotonen gebaseerd is – niet gevoelig voor een van deze effecten. Wanneer gecombineerd in een systeem, maakt dit robuuste, langetermijninertiale navigatie in GPS-ontkennings- of vervalste omgevingen mogelijk, waardoor het een ideale oplossing is voor autonomie op land, in de lucht en op zee.

Wat voor risico’s houden stijgende GPS-storing en -valsing in, en waarom is GPS-afhankelijkheid niet duurzaam?

GPS-storing en -valsingincidenten zijn wereldwijd toegenomen, waardoor grote bedreigingen ontstaan voor autonome platforms, militaire operaties en kritieke infrastructuur. Bijvoorbeeld, in 2025 hebben we al een toename van 500% in valsingincidenten wereldwijd gezien. We hebben ook ongeveer 700 storing- en valsingsgebeurtenissen per dag gezien, en ongeveer 1.500 vluchten worden dagelijks over de hele wereld vals ingegeven. Systemen die uitsluitend afhankelijk zijn van GPS, zijn kwetsbaar voor positiefouten tot volledige storing in betwiste of GPS-signaalgedegradeerde omgevingen – ze werken gewoon niet. Of het nu gaat om stedelijke kloven, ondergrondse tunnels of oorlogsgebieden, afhankelijkheid van alleen GPS is een hoog risico.

Als u GPS kwijtraakt, weet u niet waar u bent en weet u vervolgens niet waar u naartoe gaat. Dit houdt grote veiligheidsproblemen in voor navigatiesystemen die afhankelijk zijn van GPS. Terwijl FOG-gebaseerde systemen zeker beschikbaar zijn, zijn ze vaak te duur en te groot om te worden ingezet op de massamarkt. Echter, nu met hoge-prestatie-inertialesystemen van ANELLO – gebaseerd op SiPhOG – kunnen we een robuuste laag van veerkrachtige navigatieoplossingen bieden voor bedrijven wanneer GPS faalt of niet beschikbaar is.

Hoe biedt het systeem van ANELLO een “grondwaarheid”-alternatief in GPS-uitgedaagde omgevingen?

De inertiale navigatiesystemen van ANELLO gebruiken onze unieke SiPhOG™ optische gyroscoop, in combinatie met een CPU, AI-gebaseerde sensorsamenvoegingsalgoritmen, versnellingmeters en andere sensoren om een real-time navigatiepositieoplossing te bieden. Aangezien onze SiPhOG zo’n hoge precisie heeft, zijn onze producten niet afhankelijk van iets externs en biedt dit een echte “grondwaarheid”. Wat we vervolgens kunnen doen, is robuuste en ononderbroken GPS-ontkenningsnavigatie bieden wanneer en waar de GPS-signaal niet beschikbaar is. Bovendien controleren we in real-time onze positie, vergelijken deze met de GPS-positie en als onze oplossing GPS-valsing of -storing detecteert, zal deze naadloos overgaan naar de dood-rekonnavigatie van ANELLO, waardoor continue, betrouwbare en nauwkeurige positiebijhoud wordt gegarandeerd.

In wezen biedt de optische gyrotechnologie van ANELLO elke bewegende eenheid een betrouwbare grondwaarheidoplossing, altijd en overal waar satelliet signalen worden aangetast. Dit is niet alleen voor autonome voertuigen, maar ook voor bemande voertuigen die geen GPS hebben. Denk aan plaatsen in en rond oorlogsgebieden waar GPS-storing en -valsing plaatsvindt. Hoe navigeren medische hulpverleners naar redding van mensen als ze geen GPS hebben of weten waar ze naartoe moeten?

Welk huidig gebruikscase duwt de grenzen, en waar ligt de kans voor korte-termijnschaal?

We zien een hoge vraag in industriële gebruikscases zoals bouw, precisielandbouw, robotica en natuurlijk defensietoepassingen over land, in de lucht en op zee. In boomgaarden, mijnen en off-roadomgevingen waar GPS beperkt of intermittent is – of helemaal faalt, houden de INS- en IMU-oplossingen van ANELLO autonome systemen operationeel met centimeter-nauwkeurigheid. In defensie profiteren platforms zoals USV’s – onbemande oppervlaktevaartuigen of drones die afhankelijk zijn van GPS voor navigatie, van de integratie van ANELLO met bestaande autopiloten of andere relevante sensoren, waardoor GPS-ontkenningsnavigatie voor langere perioden mogelijk wordt in uitdagende omgevingen.

Als we vooruitkijken, zijn er extreemere gevallen zoals hypersonics die nog meer precisie vereisen vanwege de snelheden waarop ze reizen – maar nog steeds lage vermogen en kleine grootte willen. Terwijl we kijken naar autonome drones voor toekomstige toepassingen zoals bezorgdrones of consumentendrones, en/of wearables en draagbare apparaten, zal de industrie nog kleinere vormfactoren en lagere vermogen willen. Dit is een van de voordelen van geïntegreerde siliciumfotonica. We kunnen blijven integreren, verkleinen, verlagen en hoge prestaties leveren. Terwijl autonome gebruikscases groeien, zal het in staat zijn om SiPhOG’s in volume en op schaal te leveren cruciaal zijn. Dit is een van de voordelen van wat we bij ANELLO hebben ontwikkeld.

Hoe ondersteunen inertialesystemen zoals die van ANELLO de veiligheid in contexten zoals de inzet van Tesla’s robotaxi?

Terwijl autonome voertuigen mainstream worden, wordt veiligheid in GPS-ontkenningsgebieden kritiek. De inertiale navigatiesystemen van ANELLO bieden failsafe operationele prestaties, waardoor precisie-localisatie wordt behouden wanneer satelliet signalen wegvallen of worden aangetast. In het geval van GPS-falen en -valsing, waarborgen de SiPhOG-gebaseerde oplossingen van ANELLO dat het voertuig ruimtelijk bewust blijft en weet wat echt is en wat wordt aangetast. Dit maakt veilige manoeuvres of gecontroleerde navigatie mogelijk, wat cruciaal is voor regelgevingsgoedkeuring en daadwerkelijke inzet van robotaxi’s, autonome trucks en next-gen mobiliteitssystemen. Onze oplossingen zijn ontworpen met ASIL (Automotive Safety Integrity Level) in gedachten, zodat we klaar zijn om in te zetten als deze markten groeien en evolueren. We geloven dat ANELLO in de toekomst de kern van autonomie zal vormen.

Hoe verbetert de AI-sensor-fusiemotor van ANELLO de veerkracht in langdurige GPS-ontkenningscenario’s?

In al onze producten en oplossingen verwerkt onze propriëtaire AI-sensor-fusiemotor in real-time de inertiale positie en GPS-positie elke ~10ms. Vanwege dit, kunnen onze oplossingen dynamisch anomalieën zoals valsing, storing of schok-geïnduceerde driftverschillen identificeren. Het systeem corrigeert automatisch en schakelt zonder menselijke tussenkomst tussen sensormodi – altijd bepalend wat correct en wat incorrect is. De AI-sensor-fusiemotor van ANELLO wordt continu getest en geoptimaliseerd door ons team in diverse industriële en defensietoepassingen in het veld en over land, in de lucht en op zee. Dit maakt snellere implementatie en echte gebruikscases mogelijk voor onze klanten. Het resultaat is niet alleen ongeëvenaarde betrouwbaarheid en prestaties voor deze uitdagende autonome toepassingen, maar ook snellere implementatie voor onze klanten om snel hun problemen op te lossen.

Wat houdt de komende 5-10 jaar in voor siliciumfotonica in autonomie, AI en robotica?

In de komende decennium zal geïntegreerde siliciumfotonica een fundamentele rol spelen in de toekomst van autonomie, vooral in GPS-ontkennings- of betwiste omgevingen. Terwijl de vraag naar veerkrachtige navigatiesystemen over robotica, defensie, lucht- en ruimtevaart en industriële sectoren toeneemt, zullen fotonica-sensoren zoals de ANELLO SiPhOG de overstap leiden van grote, omvangrijke, hoge-vermogen- en hoge-kostenoplossingen naar kleinere, hogere volume, compacte en gemakkelijk geïntegreerde oplossingen voor de massamarkt. Net als in de elektronica-industrie, zullen we blijven integreren en meer functionaliteit en lagere kosten bieden.

Bovendien zullen we de elektronica blijven integreren met meer functionaliteit en een kleinere footprint, en op een dag zal al dit op een kleine chip kleiner dan uw vingernagel passen. Deze volledig geïntegreerde kleine chip zal hetzelfde niveau van prestaties naar de consumentenmarkt brengen. Denk hieraan, ANELLO zal niet alleen in elk autonoom voertuig zitten, maar in elke smartwatch, elke smartphone – in alles en alles dat beweegt of waarvan de positie belangrijk is. Of u nu GPS hebt of niet, hoeft u zich geen zorgen te maken over het verdwalen of niet weten waar u bent, want u weet dat ANELLO altijd bij u is.

Wat boeit u het meest, en hoe kunnen ingenieurs of overheden samenwerken met ANELLO?

Ik word enthousiast door hoe snel onze technologie wordt geadopteerd – van landbouw tot robotica tot defensie. We hebben hard gewerkt om ervoor te zorgen dat onze systemen gemakkelijk te installeren zijn, gebruikersvriendelijk zijn en feilloos werken. Sommige van deze systemen kunnen in minder dan 15 minuten in een voertuig worden geïnstalleerd. De feedback van klanten over hoe snel we hun problemen oplossen, maakt ons het gevoel geven dat we de samenleving helpen. Onze ingenieurs werken en praten rechtstreeks met onze klanten. We zijn bij onze klanten, we zijn op hun boten, testen in real-time met hen, we vliegen op hun drone-platforms en zijn naast hen om de gegevens te analyseren en onze algoritmen aan te passen om ervoor te zorgen dat onze oplossingen op hun platforms werken.

Dit stelt ons in staat om in real-time te zien hoe onze oplossingen onze klanten empoweren en hun uitdagingen aanpakken. We zien steeds meer van onze klanten naar ons komen en zeggen: “Hey, ik hoorde dat we ANELLO nodig hebben”. Dit maakt al het harde werk en de inspanning meer dan de moeite waard. En we doen dit in meerdere industrieën. Ingenieurs houden van deze directe interactie met klanten, waardoor onze teams echte wereldproblemen kunnen oplossen. We hebben een moedige uitdaging aangegaan om iets te creëren dat nog nooit eerder was gedaan. We hebben dit gedaan, maar als ingenieur in hart en ziel zijn we pas aan het begin, en er liggen veel spannende ontwikkelingen in het verschiet. We zullen de toekomst van navigatie blijven veranderen en oplossingen bieden die GPS-ontkenningsnavigatiecapaciteiten naar de wereld brengen. We nodigen onze partners – ingenieurs, systeemintegrators, overheidsinstanties, enz. – uit om met ons samen te werken, onze evaluatiekits te krijgen, onze producten te testen, op hun platforms te testen en ons te laten helpen. Verbind met ons – samen kunnen we de toekomst van navigatie bouwen.

Bedankt voor het geweldige interview, lezers die meer willen leren, kunnen Anello Photonics bezoeken.