Dr. Mario Paniccia, generálny riaditeľ spoločnosti ANELLO Photonics – Séria rozhovorov

Dr. Mario Paniccia je skúsený generálny riaditeľ, spoluzakladateľ a predseda spoločnosti Anello Photonics so sídlom v Silicon Valley, kde vedie misiu spoločnosti, ktorou je revolúcia v navigačných systémoch pomocou pokročilej fotonickej technológie. Ako priekopník v oblasti kremíkovej fotoniky a inerciálnej navigácie predtým strávil viac ako dve desaťročia v spoločnosti Intel, kde sa vypracoval na Intel Fellow a viedol program kremíkovej fotoniky spoločnosti, ktorý transformoval na globálne nasadenú komerčnú technológiu. Je držiteľom doktorátu z fyziky pevných látok z Purdue University a je členom IEEE, SPIE a OSA, ako aj členom Americkej národnej akadémie inžinierstva.

Anello Photonics nanovo definuje inerciálnu navigáciu prostredníctvom svojho optického gyroskopu SiPhoG™, kompaktného, vysoko presného senzora vyrobeného s použitím kremíkovej fotoniky. Na rozdiel od tradičných gyroskopov s optickými vláknami je riešenie spoločnosti Anello plne integrované na fotonickom čipe, ktorý ponúka výnimočnú presnosť so zníženou veľkosťou, hmotnosťou, výkonom a nákladmi. Táto technológia, navrhnutá pre prostredia bez GPS, podporuje autonómnu navigáciu v rôznych odvetviach, ako je robotika, letecký priemysel, obrana a priemyselná automatizácia.

Čo poháňa vašu vášeň pre inovácie – najmä na priesečníku kremíkovej fotoniky a autonómie?

Moja motivácia pramení z celoživotnej fascinácie tým, ako kremíková fotonika dokáže riešiť kritické problémy reálneho sveta a narúšať priemyselné odvetvia. Keď sme v spoločnosti Intel začínali s kremíkovou fotonikou, bol to šialený nápad stavať optické zariadenia z kremíka. Dokázali sme, že sa všetci mýlia, a vyvinuli sme nielen technológiu kremíkovej fotoniky, ale celé odvetvie a dnes je táto technológia vo všetkých dátových centrách sveta. V spoločnosti ANELLO sme opäť začali s odvážnou myšlienkou priniesť integrovanú kremíkovú fotoniku, ktorá naruší trh s navigáciou.

Vďaka vytvoreniu prvého optického gyroskopu na svete s technológiou Silicon Photonics – SiPhoG™ sme boli schopní vyvinúť úplne nové produkty a riešenia pre trhy, ktoré potrebujú vysoko presnú navigáciu, ktorá bola predtým nedostupná kvôli vysokým nákladom na existujúce riešenia.

Prinášame na trh autonómnych vozidiel vysokovýkonné, presné optické gyroskopické senzory s nízkym driftom a radikálnym zlepšením veľkosti, hmotnosti a výkonu. To otvára úplne nové aplikácie a prípady použitia vo všetkých odvetviach od stavebníctva, poľnohospodárstva, nákladnej dopravy, robotiky, UAV – bezpilotných lietadiel, USV – bezpilotných povrchových vozidiel, autonómnych vozidiel a samozrejme v celom obrannom priemysle.

Čo inšpirovalo zakladajúcu víziu ANELLO a ako prostredie bez GPS ovplyvnilo váš plán?

Spoločnosť ANELLO Photonics bola založená s cieľom riešiť rastúcu medzeru v tomto odvetví: Dnešné gyroskopy s optickými vláknami (FOG) sú veľmi presné, ale sú veľké, objemné a veľmi drahé. Preto sa používajú iba vo veľmi náročných aplikáciách, ako sú stíhačky, ponorky, medzikontinentálne balistické rakety atď. Na druhom konci spektra sú gyroskopy založené na MEMS (mikroelektromechanické systémy), ktoré sú súčasťou všetkých spotrebiteľských zariadení, ako sú telefóny, slúchadlá do uší, hodinky atď. Ide o zariadenia s veľmi vysokou produkciou (ročne sa vyrobia miliardy kusov), ale trpia driftom v dôsledku teploty, vibrácií a EMI efektov.

Ako také ich nemožno použiť na vysoko presnú navigáciu. S rastúcou potrebou autonómie v posledných rokoch sa zväčšovala priepasť medzi nimi. Videli sme túto príležitosť a povedali sme si: „Čo keby sme mohli zostrojiť gyroskop s optickými vláknami pomocou kremíkovej fotoniky?“ – potom by sme mohli priniesť na masový trh vysokovýkonné možnosti v malom prevedení.

To viedlo k vývoju systému ANELLO SiPhoG. Začali sme hľadať navigačné riešenia, ktoré by sa dali vytvoriť so systémom SiPhoG, a uvedomili sme si, že by sme mohli dodávať cenovo dostupné produkty vo veľkom objeme s výnimočným výkonom, ktoré by umožnili navigáciu v prostrediach bez signálu GPS. Keďže rušenie a odmietanie signálu GPS sa začalo stávať čoraz bežnejším javom, spoločnosť ANELLO bola tu, aby túto skutočnosť využila, a vytvorili sme produkty a plán zameraný na dodávanie navigačných systémov bez signálu GPS, ktoré prinášajú výkon na úrovni priestoru pre okolie (FOG) na masový trh v priemyselných aj obranných aplikáciách.

V čom sa ANELLO SiPhoG líši od tradičných FOG a MEMS systémov?

Princíp fyziky fungovania FOG a SiPhOG je podobný, t. j. založený na Sagnacovom efekte. Avšak pre SiPhOG sme vzali všetky diskrétne optické komponenty, ktoré sa dnes nachádzajú vo FOGoch (rozdeľovače, spojky, fázové modulátory, detektory, polarizačné filtre, spoje vlákien atď.), a integrovali sme ich do malého fotonického integrovaného kremíkového čipu, ktorý sa vyrába rovnako ako štandardné integrované elektronické obvody. Tento fotonický čip nahrádza všetku manuálnu montáž a zarovnávanie, je spoľahlivejší a možno ho vyrábať vo veľkom meradle. Okrem toho sme vytvorili nový, mimoriadne citlivý a nízkoenergetický elektronický systém, ktorý riadi fotonický čip a meria optické signály, Sagnacovu fázu a rýchlosť otáčania.

Toto všetko sa vyrába a montuje pomocou rovnakých veľkoobjemových montážnych techník „pick and place“, ktoré sa dnes používajú v elektronickom priemysle. Po zostavení poskytuje náš SiPhOG rovnaký výkon gyroskopu s nízkym driftom ako FOG, ale v oveľa menšom, kompaktnom, energeticky úspornom a škálovateľnom riešení, ktoré sa v podstate zmestí do dlane. Preto ho nazývame „vláknový gyroskop na čipe“. Na rozdiel od MEMS gyroskopov, ktoré často driftujú v priebehu niekoľkých sekúnd a sú citlivé na teplotu a vibrácie, ANELLO SiPhOG – keďže je založený na fotónoch – nie je náchylný na žiadny z týchto efektov. V systéme to umožňuje robustnú a dlhodobú inerciálnu navigáciu v prostrediach s odmietnutým alebo falošným GPS signálom, čo z neho robí ideálne riešenie pre autonómiu v pozemných, vzdušných a námorných aplikáciách.

Aké riziká predstavuje rastúce rušenie a falšovanie GPS signálu a prečo je GPS...-závislosť neudržateľná?

Počet incidentov rušenia a falšovania GPS signálu prudko vzrástol na celom svete a predstavuje vážnu hrozbu pre autonómne platformy, vojenské operácie a kritickú infraštruktúru. Napríklad v roku 2025 sme už zaznamenali 500 % nárast prípadov falšovania signálu na celom svete. Denne sme zaznamenali aj približne 700 prípadov rušenia a falšovania signálu a denne je na celom svete falšovaných približne 1,500 XNUMX letov. Systémy, ktoré sú závislé výlučne od GPS, sú náchylné na chyby v určovaní polohy až po úplné zlyhanie v napadnutom prostredí alebo prostredí so zhoršeným signálom GPS – jednoducho nefungujú. Či už v mestských kaňonoch, podzemných tuneloch alebo vojnových zónach, spoliehanie sa iba na GPS je vysoko rizikové.

Ak stratíte GPS, neviete, kde sa nachádzate, a potom neviete, kam idete. To predstavuje vážne bezpečnostné problémy pre navigačné systémy, ktoré sú závislé od GPS. Hoci systémy založené na FOG sú určite dostupné, často sú príliš drahé a veľké na nasadenie na masový trh. Teraz však s vysoko výkonnými inerciálnymi systémami od spoločnosti ANELLO – založenými na SiPhoOG – vieme poskytnúť robustnú vrstvu odolných navigačných riešení pre prevádzku, keď GPS zlyhá alebo nie je k dispozícii.

Ako systém ANELLO ponúka alternatívu „ground true“ v prostrediach s problémami s GPS?

Inerciálne navigačné systémy ANELLO využívajú náš unikátny optický gyroskop SiPhOG™ v kombinácii s CPU, algoritmami fúzie senzorov založenými na umelej inteligencii, akcelerometrami a ďalšími senzormi na poskytovanie riešenia navigácie a určovania polohy v reálnom čase. Vďaka vysokej presnosti nášho SiPhOG nie sú naše produkty závislé od ničoho externého, čo poskytuje skutočnú „pravdu presnú informáciu o polohe“. Vďaka tomu dokážeme poskytovať robustnú a neprerušovanú navigáciu bez GPS signálu, kedykoľvek a kde nie je signál GPS k dispozícii. Okrem toho monitorujeme našu polohu v reálnom čase, porovnávame ju s polohou GPS a ak naše riešenie zistí falšovanie alebo rušenie GPS, bezproblémovo prejde na navigáciu s presným výpočtom od ANELLO, čím zabezpečí nepretržité, spoľahlivé a presné sledovanie polohy.

V podstate technológia optických gyroskopov ANELLO poskytuje akémukoľvek pohybujúcemu sa systému dôveryhodné riešenie pre zistenie pravdy o stave zeme bezproblémovo a spoľahlivo – vždy, keď sú satelitné signály ohrozené. To neplatí len pre autonómne vozidlá, ale aj pre vozidlá s posádkou, ktoré nemajú GPS. Predstavte si miesta vo vojnových konfliktných oblastiach a v ich okolí, kde dochádza k rušeniu a falšovaniu GPS signálu. Ako sa zdravotnícki záchranári orientujú pri záchrane ľudí, keď nemajú GPS alebo nevedia, kam ísť?

Ktorý súčasný prípad použitia posúva hranice a kde je príležitosť pre takmer– dlhodobá škála?

V priemyselných aplikáciách, ako je stavebníctvo, presné poľnohospodárstvo, robotika a samozrejme v obranných aplikáciách na pevnine, vo vzduchu a na mori, pozorujeme vysoký dopyt. V sadoch, baniach a terénnych prostrediach, kde je GPS obmedzený alebo prerušovaný – alebo úplne zlyháva, riešenia INS a IMU od spoločnosti ANELLO zabezpečujú prevádzku autonómnych systémov s presnosťou na centimeter. V oblasti obrany platformy ako USV – bezpilotné povrchové vozidlá alebo drony, ktoré sa pri navigácii spoliehajú na GPS, profitujú z integrácie systému ANELLO s bežnými autopilotmi alebo inými relevantnými senzormi, ktoré umožňujú navigáciu bez GPS po dlhšiu dobu v náročných prostrediach.

S výhľadom do budúcnosti si extrémnejšie prípady, ako napríklad hypersonické drony, vyžadujú ešte väčšiu presnosť kvôli rýchlostiam, ktorými sa pohybujú – no stále chcú nízky výkon a malé rozmery. Keďže sa pozrieme na autonómne drony pre budúce aplikácie, ako sú doručovacie drony alebo spotrebiteľské drony a/alebo nositeľné zariadenia a zariadenia prenosné človekom, priemysel bude chcieť ešte menšie tvarové faktory a nižší výkon. Toto je jedna z výhod, ktoré poskytuje integrovaná kremíková fotonika. Môžeme pokračovať v integrácii, znižovaní veľkosti, znižovaní výkonu a zároveň poskytovať vysoký výkon. S rastúcim počtom prípadov autonómneho použitia bude kľúčová schopnosť dodávať SiPhOG vo veľkom a vo veľkom meradle. Toto je kľúčová výhoda toho, čo sme vyvinuli v spoločnosti ANELLO.

Ako inerciálne systémy, ako napríklad ANELLO, podporujú bezpečnosť v kontextoch, ako je nasadenie robotaxíkov od Tesly?

Keďže sa autonómne vozidlá stávajú bežnou súčasťou, bezpečnosť v oblastiach bez GPS sa stáva kritickou. Inerciálne navigačné systémy ANELLO poskytujú bezporuchový prevádzkový výkon a udržiavajú presnú lokalizáciu pri výpadku alebo ohrození satelitných signálov. V prípade zlyhania GPS a falšovania signálu naše riešenia ANELLO s technológiou SiPhOG zabezpečujú, že vozidlo si udržiava priestorové vedomie a vie, čo je skutočné a čo je ohrozené. To umožňuje bezpečné manévrovanie alebo riadenú navigáciu, čo je kľúčové pre schválenie regulačnými orgánmi a reálne nasadenie robotických taxíkov, autonómnych nákladných vozidiel a systémov mobility novej generácie. Naše riešenia boli navrhnuté s ohľadom na ASIL (úroveň integrity automobilovej bezpečnosti), aby sme boli pripravení nasadiť ich s rastúcim a vyvíjajúcim sa trendom na týchto trhoch. Veríme, že ANELLO bude v budúcnosti jadrom autonómie.

Ako zlepšuje systém fúzie senzorov s umelou inteligenciou od spoločnosti ANELLO odolnosť v situáciách s dlhodobým odmietnutím GPS signálu?

Vo všetkých našich produktoch a riešeniach náš vlastný systém fúzie senzorov s umelou inteligenciou spracováva a sleduje v reálnom čase inerciálnu polohu a polohu GPS každých približne 10 ms. Vďaka tomu dokážu naše riešenia dynamicky identifikovať anomálie, ako je falšovanie, rušenie alebo rozdiely v driftovaní vyvolané otrasmi. Systém automaticky opravuje a prepína medzi režimami senzorov bez akéhokoľvek ľudského zásahu – vždy určuje, čo je správne a čo nesprávne. Systém fúzie senzorov s umelou inteligenciou ANELLO je neustále testovaný a optimalizovaný naším tímom v rôznych priemyselných a obranných aplikáciách v teréne, na pevnine, vo vzduchu a na mori. To umožňuje rýchlejšiu implementáciu a nasadenie v reálnych prípadoch použitia pre našich zákazníkov. Výsledkom je nielen bezkonkurenčná spoľahlivosť a výkon pre tieto náročné autonómne aplikácie, ale aj rýchlejšie nasadenie pre našich zákazníkov, aby mohli rýchlo vyriešiť svoje problémy.

Čo prinesie ďalších 5 – 10 rokov pre kremíkovú fotoniku v autonómii, umelej inteligencii a robotike?

V priebehu nasledujúceho desaťročia sa integrovaná kremíková fotonika stane základom budúcnosti autonómie, najmä v prostrediach bez GPS alebo v prostredí, kde je GPS problematické. S rastúcim dopytom po odolných navigačných systémoch v robotickom, obrannom, leteckom a priemyselnom sektore budú fotonické senzory, ako napríklad ANELLO SiPhoOG, viesť prechod od veľkých, objemných, vysokovýkonných a nákladových riešení k menším, objemnejším, kompaktným a ľahko integrovateľným riešeniam pre masový trh. Rovnako ako v elektronickom priemysle budeme naďalej integrovať stále viac a viac funkcií do nášho kremíkového fotonického čipu, čím poskytneme viac funkcií a nižšie náklady.

Okrem toho budeme pokračovať v integrácii elektroniky s ďalšími funkciami a menšou zastavanou plochou a jedného dňa bude toto všetko na malom čipe menšom ako váš necht. Tento plne integrovaný malý čip prinesie rovnakú úroveň výkonu na spotrebiteľský trh. Zamyslite sa nad tým, ANELLO nebude len v každom autonómnom vozidle, ale bude aj v každých inteligentných hodinkách, každom inteligentnom telefóne – vo všetkom, čo sa hýbe alebo je dôležitá jeho poloha. Či už máte GPS alebo nie, už sa nemusíte báť, že sa stratíte alebo nebudete vedieť, kde sa nachádzate, pretože viete, že ANELLO je s vami stále.

Čo vás najviac nadchýna a ako sa môžu inžinieri alebo vlády zapojiť do projektu ANELLO?

Som nadšený, ako rýchlo sa naša technológia zavádza – od poľnohospodárstva cez robotiku až po obranu. Tvrdo sme pracovali na tom, aby sa naše systémy ľahko inštalovali, boli užívateľsky prívetivé a fungovali bezchybne. Niektoré z týchto systémov je možné dodatočne namontovať do vozidla za menej ako 15 minút. Spätná väzba od zákazníkov o tom, ako rýchlo riešime ich problémy, nám skutočne dáva pocit, že pomáhame spoločnosti. Naši inžinieri pracujú a rozprávajú sa priamo s našimi zákazníkmi. Sme s našimi zákazníkmi vonku, sme na ich lodiach, testujeme s nimi v reálnom čase, lietame na ich dronových platformách a sme s nimi bok po boku, analyzujeme údaje a vylepšujeme naše algoritmy, aby sme zabezpečili, že naše riešenia fungujú na ich platformách.

Vďaka tomu v reálnom čase vidíme, ako naše riešenia posilňujú našich zákazníkov a riešia ich výzvy. Vidíme, ako sa na nás čoraz viac zákazníkov obracia so slovami: „Hej, povedali mi, že potrebujeme ANELLO.“ To nakoniec robí všetku tú tvrdú prácu a úsilie hodnotnými. A robíme to vo viacerých odvetviach. Inžinieri milujú túto priamu interakciu so zákazníkmi, ktorá umožňuje našim tímom riešiť problémy reálneho sveta. Prijali sme odvážnu výzvu vytvoriť niečo, čo sa ešte nikdy predtým nestalo. Dokázali sme to, ale ako inžinieri v srdci sme len na začiatku a pred nami je ešte veľa vzrušujúcich zmien. Budeme naďalej meniť oblasť navigácie a prinášať riešenia, ktoré svetu poskytnú navigačné možnosti bez GPS. Pozývame našich partnerov – inžinierov, systémových integrátorov, vládne agentúry atď. – aby s nami spolupracovali, získali naše hodnotiace súpravy, otestovali naše produkty, otestovali ich na svojich platformách a dovolili nám pomôcť vám. Spojte sa s nami – Spoločne môžeme budovať budúcnosť navigácie.

Ďakujeme za skvelý rozhovor, čitatelia, ktorí sa chcú dozvedieť viac, by mali navštíviť Anello Photonics.