Доктор Марио Паничча, генеральный директор ANELLO Photonics – Серия интервью

Доктор Марио Паничча – опытный генеральный директор из Кремниевой долины, сооснователь и председатель компании Anello Photonics, где он руководит миссией компании по революционизации систем навигации с помощью передовой фотонной технологии. Как пионер в области кремниевой фотоники и инерциальной навигации, он ранее более двух десятилетий работал в Intel (INTC ), где стал старшим сотрудником Intel и возглавлял программу компании по кремниевой фотонике, превратив ее в глобально развернутую коммерческую технологию. Он имеет степень доктора философии по физике твердого тела в Университете Пердью и является членом Национальной академии инженерии США, а также членом IEEE, SPIE и OSA.

Anello Photonics переопределяет инерциальную навигацию с помощью своего оптического гироскопа SiPhOG, компактного высокоточного датчика, изготовленного с помощью кремниевой фотоники. В отличие от традиционных волоконно-оптических гироскопов, решение Anello полностью интегрировано на фотонной пластине, предлагая исключительную точность с уменьшенным размером, весом, мощностью и стоимостью. Разработано для сред, где нет GPS, эта технология поддерживает автономную навигацию в таких секторах, как робототехника, аэрокосмическая промышленность, оборона и промышленная автоматизация.

Что движет вашей страстью к инновациям – особенно на пересечении кремниевой фотоники и автономности?

Моя мотивация исходит из пожизненной увлеченности тем, как кремниевая фотоника может решить критические реальные проблемы и нарушить отрасли. Когда мы начали работать с кремниевой фотоникой в Intel, это была сумасшедшая идея – создавать оптические устройства из кремния. Мы доказали всем, что это возможно, и разработали не только технологию кремниевой фотоники, но и целую отрасль, и сегодня эта технология используется во всех мировых центрах обработки данных. В ANELLO мы снова начали с смелой идеи – внедрить интегрированную кремниевую фотонику, чтобы нарушить рынок навигации.

Создав первый в мире оптический гироскоп на основе кремниевой фотоники – SiPhOG, мы смогли разработать совершенно новые продукты и решения для рынков, которые нуждаются в высокоточной навигации, что ранее было недоступно из-за высокой стоимости существующих решений.

Мы переопределяем то, что возможно, с помощью высокопроизводительной точности, низкого дрейфа, оптических гироскопов с радикальным улучшением размера, веса и мощности для автономного рынка. Это открывает совершенно новые применения и случаи использования во всех отраслях – от строительства, сельского хозяйства, грузоперевозок, робототехники, БПЛА – беспилотных летательных аппаратов, БПС – беспилотных судов, автономных транспортных средств и, конечно, в оборонной промышленности.

Что вдохновило основополагающую идею ANELLO, и как среды без GPS повлияли на вашу дорожную карту?

ANELLO Photonics была основана для решения растущего разрыва в отрасли: современные волоконно-оптические гироскопы (FOG) очень точны, но они большие, громоздкие и очень дорогие. Следовательно, они используются только для высококлассных приложений, таких как истребители, субмарины, МБР и т. д. С другой стороны, существуют гироскопы на основе МЭМС (микроэлектромеханических систем), которые используются во всех потребительских устройствах, таких как телефоны, наушники, часы и т. д. Эти устройства очень высокого объема (миллиарды единиц производятся каждый год), но они страдают от дрейфа из-за температуры, вибрации и ЭМИ-эффектов.

Поэтому они не могут быть использованы для высокоточной навигации. Когда потребность в автономности выросла за последние несколько лет, возник разрыв в середине. Мы увидели эту возможность и сказали: “Что, если мы сможем построить волоконно-оптический гироскоп с помощью кремниевой фотоники?” – тогда мы сможем привнести высокопроизводительную возможность в компактный форм-фактор для массового рынка.

Это привело к разработке ANELLO SiPhOG. Затем мы начали рассматривать решения навигации, которые можно было бы построить с помощью SiPhOG, и мы поняли, что мы можем предоставить эффективные продукты по доступной цене с исключительной производительностью, которые позволят навигацию в средах без GPS. Когда начали появляться случаи глушения и нарушения GPS, ANELLO была готова воспользоваться этим и создала продукты и дорожную карту, ориентированную на предоставление систем навигации без GPS как в промышленной, так и в оборонной сфере.

Как ANELLO SiPhOG отличается от традиционных FOG и систем МЭМС?

Основная физика работы FOG и SiPhOG одинакова, т. е. основана на эффекте Саньяка. Однако для SiPhOG мы взяли все дискретные оптические компоненты, найденные в FOG, (разделители, соединители, фазовые модуляторы, детекторы, поляризационные фильтры, волоконные соединения и т. д.) и интегрировали их все на крошечную фотонную пластину, производимую как стандартные интегральные электронные схемы. Эта фотонная пластина заменяет все ручное сборка и выравнивание, более надежна и может быть произведена в больших масштабах. Мы также создали новую, чрезвычайно чувствительную и низкопотребляющую электронную систему, которая управляет фотонной пластиной и измеряет оптические сигналы и фазу Саньяка и скорость вращения.

Все это производится и собирается с помощью тех же высокообъемных методов “подбор и установка”, которые используются в электронной промышленности сегодня. Когда собирается, наш SiPhOG обеспечивает ту же низкую производительность гироскопа, что и FOG, но в гораздо более компактном, меньшем, низкомощном и масштабируемом решении, которое практически помещается в ладони. Это почему мы называем его “волоконным гироскопом на кристалле”. В отличие от гироскопов МЭМС, которые часто дрейфуют в течение секунд и подвержены температуре и вибрации, ANELLO SiPhOG – поскольку он основан на фотонах – не подвержен никаким из этих эффектов. Когда объединены в систему, это позволяет обеспечить прочную, долгосрочную инерциальную навигацию в средах без GPS или с нарушением сигнала, что делает его идеальным решением для автономности на суше, в воздухе и на море.

Какие риски представляют собой растущее глушение и нарушение GPS, и почему зависимость от GPS неустойчива?

Инциденты глушения и нарушения GPS резко возросли во всем мире, представляя серьезные угрозы для автономных платформ, военных операций и критической инфраструктуры. Например, в 2025 году мы уже увидели 500% увеличение случаев нарушения глобально. Мы также увидели около 700 случаев глушения и нарушения в день, и около 1 500 рейсов подвергаются нарушению ежедневно во всем мире. Системы, которые зависят только от GPS, уязвимы для ошибок позиционирования или полного отказа в спорных или ослабленных средах сигнала GPS – они просто не работают. Будь то в городских каньонах, подземных туннелях или зонах боевых действий, зависимость только от GPS представляет высокий риск.

Если вы потеряете GPS, вы не знаете, где вы находитесь, и тогда вы не знаете, куда идете. Это представляет серьезные проблемы безопасности для систем навигации, которые зависят от GPS. Хотя системы на основе FOG, конечно, доступны, они часто слишком дорогие и большие, чтобы развертывать на массовый рынок. Однако теперь с высокопроизводительными инерциальными системами от ANELLO – на основе SiPhOG – мы можем предоставить прочный слой устойчивых решений для работы, когда GPS не работает или недоступен.

Как система ANELLO предлагает альтернативу “правдивому” решению в средах с ограниченным GPS?

Системы инерциальной навигации ANELLO используют наш уникальный оптический гироскоп SiPhOG, в сочетании с ЦП, алгоритмами слияния датчиков на основе ИИ, акселерометрами и другими датчиками для предоставления реального решения позиционирования навигации. Поскольку наш SiPhOG имеет такую высокую точность, наши продукты не зависят от внешних факторов и это обеспечивает реальную “правду”. То, что мы можем сделать, – это предоставить прочную и непрерывную навигацию без GPS, когда и где сигнал GPS недоступен. Кроме того, мы отслеживаем в реальном времени нашу позицию, сравниваем ее с позицией GPS, и если наше решение обнаруживает нарушение или глушение GPS, оно без проблем перейдет к навигации с помощью ANELLO, обеспечивая непрерывное, надежное и точное отслеживание позиции.

По сути, технология оптического гироскопа ANELLO обеспечивает любую движущуюся систему надежным решением “правды” без проблем и надежно – всякий раз, когда сигналы спутников нарушены. Это не только для автономных транспортных средств, но и для пилотируемых транспортных средств, которые не имеют GPS. Подумайте о местах в и вокруг зон конфликта, где происходит глушение и нарушение GPS. Как медицинские работники ориентируются, чтобы спасти людей, когда у них нет GPS или не знают, куда идти?

Какой текущий случай использования толкает границы, и где есть возможность для масштабирования в ближайшем будущем?

Мы видим высокий спрос в промышленных случаях использования, таких как строительство, точное сельское хозяйство, робототехника и, конечно, в оборонных приложениях. В садах, шахтах и вне дорог, где GPS ограничен или периодический – или вообще не работает, решения INS и IMU от ANELLO поддерживают автономные системы, работающие с точностью на уровне сантиметров. В оборонной сфере платформы, такие как БПС – беспилотные суда или беспилотники, которые полагаются на GPS для навигации, получают пользу от интеграции ANELLO с распространенными автопилотами или другими соответствующими датчиками, что позволяет осуществлять навигацию без GPS в течение длительного времени в сложных средах.

Глядя вперед, более экстремальные случаи, такие как гиперзвуковые летательные аппараты, требуют еще большей точности из-за скоростей, с которыми они движутся – но все еще хотят низкой мощности и компактного размера. Когда мы смотрим на автономные беспилотники для будущих приложений, таких как беспилотники-доставщики, или потребительские беспилотники, и/или носимые устройства, отрасль будет хотеть еще более компактные форм-факторы и более низкую мощность. Это одно из преимуществ, обеспечиваемых интегрированной кремниевой фотоникой. Мы можем продолжать интегрировать, уменьшать размер, уменьшать мощность, но обеспечивать высокую производительность. Когда случаи использования автономности растут, возможность предоставления SiPhOG в больших масштабах и по доступной цене будет иметь решающее значение. Это ключевое преимущество того, что мы разработали в ANELLO.

Как системы инерциальной навигации ANELLO поддерживают безопасность в контекстах, таких как развертывание роботакси Tesla ?

Когда автономные транспортные средства становятся массовыми, безопасность в регионах без GPS становится критической. Системы инерциальной навигации ANELLO обеспечивают отказоустойчивую производительность, поддерживая точную локализацию, когда сигналы спутников падают или компрометируются. В случае отказа GPS и нарушения наши решения, работающие на основе SiPhOG от ANELLO, гарантируют, что транспортное средство остается пространственно осведомленным и знает, что реально, а что компрометировано. Это позволяет обеспечить безопасное маневрирование или контролируемую навигацию, что является ключом для нормативного одобрения и реального развертывания роботакси, автономных грузовиков и систем будущей мобильности. Наши решения были разработаны с учетом ASIL (Автомобильного уровня безопасности интеграции) и мы готовы к их развертыванию, когда эти рынки будут расти и развиваться. Мы считаем, что ANELLO будет в основе автономности в будущем.

Как двигатель слияния датчиков ANELLO на основе ИИ улучшает устойчивость в длинных сценариях без GPS?

Во всех наших продуктах и решениях наш проприетарный двигатель слияния датчиков на основе ИИ обрабатывает и отслеживает в реальном времени инерциальное положение и положение GPS каждые ~10 мс. Благодаря этому наши решения могут динамически выявлять аномалии, такие как нарушение, глушение или дрейф, вызванный ударами. Система автоматически корректирует и переключает режимы датчиков без человеческого вмешательства – всегда определяя, что правильно, а что нет. Двигатель слияния датчиков ANELLO на основе ИИ постоянно тестируется и оптимизируется нашей командой в различных промышленных и оборонных приложениях в полевых условиях и по всей земле, в воздухе и на море. Это позволяет обеспечить более быструю реализацию и реальные случаи использования для наших клиентов. Результатом является не только беспрецедентная надежность и производительность для этих сложных автономных приложений, но и более быстрая развертываемость для наших клиентов, чтобы быстро решить их проблемы.

Что ждет кремниевую фотонику в автономности, ИИ и робототехнике в течение следующих 5-10 лет?

В течение следующего десятилетия интегрированная кремниевая фотоника станет основой для будущего автономности, особенно в средах без GPS или с нарушением сигнала. Когда растет спрос на прочные системы навигации в робототехнике, обороне, аэрокосмической промышленности и промышленной сфере, фотонные датчики, такие как ANELLO SiPhOG, будут лидировать в переходе от больших, громоздких, высокомощных и дорогих решений к более компактным, высокообъемным и легко интегрируемым решениям для массового рынка. Как и в электронной промышленности, мы будем продолжать интегрировать все больше и больше функций на нашу кремниевую фотонную пластину, обеспечивая больше функций и более низкую стоимость.

Кроме того, мы будем продолжать интегрировать электронику с большим количеством функций и меньшим размером, и однажды все это будет на крошечной пластине, меньшей, чем ваш ноготь. Эта полностью интегрированная крошечная пластина принесет тот же уровень производительности на рынок потребителей. Подумайте об этом, ANELLO не будет только в каждом автономном транспортном средстве, но и в каждых умных часах, каждом смартфоне – во всем и всяком, что движется или где важна позиция. Будете ли вы иметь GPS или нет, больше не нужно беспокоиться о том, чтобы заблудиться или не знать, где вы находитесь, потому что вы знаете, что ANELLO всегда с вами.

Что вас больше всего вдохновляет, и как инженеры или правительства могут взаимодействовать с ANELLO?

Меня вдохновляет, насколько быстро наша технология принимается – от сельского хозяйства до робототехники и обороны. Мы работали усердно, чтобы обеспечить, что наши системы легко устанавливаются, удобны в использовании и работают безупречно. Некоторые из этих систем могут быть установлены в транспортном средстве менее чем за 15 минут. Обратная связь от клиентов о том, как быстро мы решаем их проблемы, действительно заставляет нас чувствовать, что мы помогаем обществу. Наши инженеры работают и разговаривают напрямую с нашими клиентами. Мы находимся с нашими клиентами, мы на их лодках, тестируем в реальном времени с ними, мы летаем на их платформах беспилотников и находимся рядом с ними, анализируя данные и корректируя наши алгоритмы, чтобы обеспечить, что наши решения работают на их платформах.

Это позволяет нам видеть в реальном времени, как наши решения расширяют возможности наших клиентов и решают их проблемы. Мы видим все больше и больше наших клиентов, которые приходят к нам и говорят: “Мне сказали, что мне нужно ANELLO”. Это в конечном итоге делает всю нашу тяжелую работу и усилия достойными. И мы делаем это в нескольких отраслях. Инженеры любят это прямое взаимодействие с клиентами, которое позволяет нашим командам решать реальные проблемы. Мы приняли на себя смелый вызов – создать что-то, чего никогда не было раньше. Мы сделали это, но как инженер по сердцу, мы только начинаем, и впереди еще много интересных разработок. Мы продолжим менять поле навигации и предоставлять решения, которые обеспечивают возможности навигации без GPS для мира. Мы приглашаем наших партнеров – инженеров, системных интеграторов, правительственных агентств и т. д. – сотрудничать с нами, получить наши оценочные комплекты, протестировать наши продукты, протестировать на ваших платформах и позволить нам помочь вам. Свяжитесь с нами – вместе мы можем построить будущее навигации вместе.

Спасибо за отличное интервью, читатели, которые хотят узнать больше, должны посетить Anello Photonics.