Доктор Маріо Паніккія, генеральний директор ANELLO Photonics – Серія інтерв’ю

Доктор Маріо Паніккія – досвідчений генеральний директор у сфері технологій у долині Кремнієвої, співзасновник і голова компанії Anello Photonics, де він очолює місію компанії з революціонізування систем навігації за допомогою передових фотонних технологій. Як піонер у сфері силіконової фотоніки та інерційної навігації, раніше він понад два десятиліття працював у компанії Intel (INTC ), де став феллом Intel і очолював програму силіконової фотоніки компанії, перетворивши її на глобально розгорнуту комерційну технологію. Він має ступінь доктора філософії з фізики твердого стану університету Пердью і є феллом IEEE, SPIE та OSA, а також членом Національної інженерної академії США.

Anello Photonics переозначає інерційну навігацію завдяки своєму оптичному гіроскопу SiPhOG, компактному високоточному сенсору, виготовленому за допомогою силіконової фотоніки. На відміну від традиційних волоконно-оптичних гіроскопів, рішення Anello повністю інтегровано на фотонній пластині, забезпечуючи виняткову точність при зменшенні розміру, ваги, потужності та вартості. Розроблено для середовищ, де відсутній сигнал GPS, ця технологія підтримує автономну навігацію в таких галузях, як робототехніка, аерокосмічна промисловість, оборона та промислової автоматизації.

Що рухає вашим інтересом до інновацій, особливо на перетині силіконової фотоніки та автономності?

Моя мотивація походить від довічного захоплення можливістю силіконової фотоніки вирішувати критичні реальні проблеми та порушувати галузі. Коли ми почали розробку силіконової фотоніки в Intel, це була дивна ідея – створення оптичних пристроїв з силікону. Ми довели всім, що ми не помиляємося, і розробили не тільки технологію силіконової фотоніки, а й цілу галузь, і сьогодні ця технологія використовується у всіх центрах даних світу. У компанії ANELLO ми знову почали з сміливої ідеї привнести інтегровану силіконову фотоніку для порушення ринку навігації.

З створенням першого у світі силіконового фотонного гіроскопа – SiPhOG ми змогли розробити зовсім нові продукти та рішення для ринків, яким потрібна високоточна навігація, яка раніше була недоступна через високу вартість існуючих рішень.

Ми переозначаємо можливості високоточної навігації, привносяючи високоточні, низькодriftові оптичні гіроскопічні сенсори з радикальним покращенням розміру, ваги та потужності на автономний ринок. Це відкриває зовсім нові застосування та випадки використання в усіх галузях – від будівництва, сільського господарства, транспортних засобів, робототехніки, БПЛА – безпілотних літальних апаратів, УСВ – безпілотних поверхневих суден, автономних транспортних засобів та, звичайно, в галузі оборони.

Як засновницька вісь ANELLO та як середовища без сигналу GPS вплинули на вашу дорожню карту?

Компанія ANELLO Photonics була заснована для вирішення зростаючої прогалини в галузі: сучасні волоконно-оптичні гіроскопи (FOG) дуже точні, але великі, громіздкі та дуже дорогі. Тому вони використовуються лише для дуже високих застосунків, таких як винищувачі, підводні човни, міжконтинентальні балістичні ракети тощо. З іншого боку, у споживчих пристроїв використовуються гіроскопи на основі МЕМС (мікроелектромеханічних систем), які дуже дешеві, але мають великий дрейф через температуру, вібрацію та ЕМІ-ефекти.

Як наслідок, вони не можуть бути використані для високоточної навігації. Коли зростала потреба в автономності за останні кілька років, з’явилася зростаюча прогалина посередині. Ми побачили цю можливість і сказали: “А що, якщо ми зможемо створити волоконно-оптичний гіроскоп за допомогою силіконової фотоніки?” – тоді ви можете привнести високовиступну здатність у компактний форм-фактор на масовий ринок.

Це призвело до розробки гіроскопа ANELLO SiPhOG. Потім ми почали розглядати навігаційні рішення, які можна було створити за допомогою SiPhOG, і ми зрозуміли, що можемо доставити ефективні продукти при високій об’ємності з винятковою продуктивністю, яка дозволить навігацію в середовищах без сигналу GPS. Коли почалося активне глушіння сигналу GPS, компанія ANELLO була готова скористатися цим і створила продукти та дорожню карту, орієнтовану на доставку систем навігації без сигналу GPS як на промисловому, так і на оборонному рівнях.

Як гіроскоп ANELLO SiPhOG відрізняється від традиційних FOG і систем МЕМС?

Основна фізика роботи FOG і SiPhOG подібна, тобто заснована на ефекті Саньяка. Однак для SiPhOG ми взяли всі окремі оптичні компоненти, які використовуються в FOG сьогодні (розгалужувачі, куплери, фазові модулятори, детектори, поляризаційні фільтри, волоконні спайки тощо), і інтегрували їх усі на крихітній фотонній пластині з силікону, виготовленій так само, як і стандартні інтегральні електронні схеми. Ця фотонна плата замінює всі ручні збірки та вирівнювання, є більш надійною і може бути виготовлена у великих об’ємах. Ми також створили нову надзвичайно чутливу та низькопотужну електронну систему, яка контролює фотонну пластину та вимірює оптичні сигнали та фазу Саньяка та швидкість обертання.

Все це виготовляється та збирається за допомогою тих самих високовольних методів збірки “взяти та покласти”, які використовуються в галузі електроніки сьогодні. Коли зібрано, наш SiPhOG доставляє ту саму низькодрейфову продуктивність гіроскопа, як і FOG, але у вигляді значно меншого, компактного, низькопотужного та масштабованого рішення, яке фактично поміщається в долоню руки. Це саме той випадок, коли ми називаємо його “волоконним гіроскопом на чипі”. На відміну від гіроскопів МЕМС, які часто дрейфують уже через кілька секунд і чутливі до температури та вібрації, гіроскоп ANELLO SiPhOG – оскільки він заснований на фотонах – не чутливий до жодного з цих ефектів. Коли поєднано в системі, це забезпечує надійну, довгострокову інерційну навігацію в середовищах без сигналу GPS або зі спойлерами, що робить його ідеальним рішенням для автономності на землі, в повітрі та на морі.

Які ризики несуть у собі зростаюче глушіння та спойлеринг сигналу GPS, і чому залежність від GPS є недопустимою?

Інциденти глушіння та спойлерингу сигналу GPS зростають усьому світі, становлячи великі загрози для автономних платформ, військових операцій та критичної інфраструктури. Наприклад, у 2025 році ми вже бачимо зростання на 500% кількості інцидентів спойлерингу усьому світі. Ми також бачимо близько 700 інцидентів глушіння та спойлерингу на добу, і близько 1 500 польотів щодня спойлюються усьому світі. Системи, які залежать виключно від сигналу GPS, вразливі до помилок у позиціонуванні та навіть до повної відмови в середовищах з контрастованим або поганим сигналом GPS – вони просто не працюють. Чи то в міських каньйонах, підземних тунелях чи зонах бойових дій, залежність лише від сигналу GPS є високим ризиком.

Якщо ви втрачаєте сигнал GPS, ви не знаєте, де ви знаходитеся, і тоді ви не знаєте, куди йдете. Це становить великі питання безпеки для систем навігації, які залежать від сигналу GPS. Хоча системи на основі FOG безумовно доступні, вони часто занадто дорогі та великі для розгортання на масовий ринок. Однак тепер з високопродуктивними інерційними системами від ANELLO – на основі SiPhOG – ми можемо доставити надійний шар стійких рішень для операцій, коли сигнал GPS втрачено або недоступний.

Як система ANELLO пропонує альтернативу “ґрунтової правди” у середовищах з проблемами сигналу GPS?

Системи інерційної навігації ANELLO використовують наш унікальний оптичний гіроскоп SiPhOG, поєднаний з процесором, алгоритмами сенсорної фузії на основі штучного інтелекту, акселерометрами та іншими сенсорами для доставки реального рішення навігації у режимі реального часу. Оскільки наш SiPhOG має таку високу точність, наші продукти не залежать від нічого зовнішнього, що забезпечує реальну “ґрунтову правду”. Що ми можемо зробити потім, так це доставити стійку та безперервну навігацію без сигналу GPS, коли та де сигнал GPS недоступний. Крім того, ми моніторимо нашу позицію в режимі реального часу, порівнюємо її з позицією сигналу GPS, і якщо наше рішення виявляє спойлеринг або глушіння сигналу GPS, воно безперечно перейде до режиму навігації ANELLO, забезпечуючи безперервне, надійне та точне відстежування позиції.

Який поточний випадок використання перевищує межі, і де є можливість для масштабування у найближчі 5-10 років?

Ми бачимо високий попит у промислових випадках використання, таких як будівництво, точне сільське господарство, робототехніка та, звичайно, оборонні застосування. На фермах, шахтах та поза дорогами, де сигнал GPS обмежений або періодичний – або зовсім відсутній, рішення INS і IMU від ANELLO підтримують автономні системи, забезпечуючи точність на рівні сантиметрів. У галузі оборони платформи, такі як УСВ – безпілотні поверхневі судна або БПЛА, які залежать від сигналу GPS для навігації, отримують вигоду від інтеграції ANELLO з поширеними автопілотами або іншими відповідними сенсорами, що дозволяє здійснювати навігацію без сигналу GPS протягом тривалого часу в складних середовищах.

Як інерційні системи, такі як ANELLO, підтримують безпеку в контекстах, таких як розгортання роботаксі компанії Tesla ?

Когда автономні транспортні засоби стають масовими, безпека в регіонах без сигналу GPS стає критичною. Системи інерційної навігації ANELLO доставляють продуктивність, безпечну для експлуатації, підтримуючи точне визначення місця розташування, коли сигнал супутника втрачено або компрометований. У разі втрати сигналу GPS або спойлерингу наші рішення, потужені гіроскопом SiPhOG, забезпечують, що транспортний засіб залишається просторово усвідомленим і знає, що є реальним, а що компрометованим. Це дозволяє здійснювати безпечну маневреність або контрольовану навігацію, що є ключовим для регулювання затвердження та реального розгортання роботаксі, автономних вантажівок та систем мобільності наступного покоління. Наші рішення були розроблені з урахуванням ASIL (Автомобільного рівня безпеки), щоб бути готовими до розгортання, коли ці ринки зростатимуть та еволюціонуватимуть. Ми вважаємо, що ANELLO буде у центрі автономності в майбутньому.

Як двигун сенсорної фузії ANELLO на основі штучного інтелекту покращує стійкість у довготривалих сценаріях без сигналу GPS?

У всіх наших продуктах та рішеннях наш пропрієтарний двигун сенсорної фузії на основі штучного інтелекту обробляє та відстежує в режимі реального часу інерційну позицію та позицію сигналу GPS кожні ~10 мс. Через це наші рішення можуть динамічно визначати аномалії, такі як спойлеринг, глушіння або дрейф, індукований ударами. Система автоматично виправляє та перемикається між режимами сенсорів без будь-якого людського втручання – завжди визначаючи, що є правильним, а що неправильним. Двигун сенсорної фузії ANELLO на основі штучного інтелекту постійно тестується та оптимізується нашою командою у різних промислових та оборонних застосуваннях на полі та у повітрі. Це дозволяє швидше впровадження та реальне розгортання рішень для наших клієнтів. Результатом є не тільки неперевершена надійність та продуктивність для цих складних автономних застосунків, але й швидше розгортання для наших клієнтів, щоб швидко вирішити свої проблеми.

Що очікує силіконову фотоніку в автономності, штучному інтелекті та робототехніці у найближчі 5-10 років?

За наступне десятиліття інтегрована силіконова фотоніка стане основою майбутнього автономності, особливо у середовищах без сигналу GPS або зі спойлерами. Коли зростає попит на стійкі системи навігації у галузях робототехніки, оборони, аерокосмічної промисловості та промислової автоматизації, фотонні сенсори, такі як гіроскоп ANELLO SiPhOG, будуть лідерами переходу від великих, громіздких, високопотужних та дорогих рішень до менших, більш масових, компактних та легко інтегрованих рішень для масового ринку. Як і в галузі електроніки, ми продовжимо інтегрувати все більше функцій на нашій фотонній пластині з силікону, забезпечуючи більше функцій та нижчу вартість.

Крім того, ми продовжимо інтегрувати електроніку з більшими функціями та меншим розміром, і колись все це буде на крихітній пластині, меншій за вашого нігтя. Ця повністю інтегрована крихітна плата принесе той самий рівень продуктивності на ринок споживчих товарів. Подумайте про це, ANELLO не буде тільки у кожному автономному транспортному засобі, але й у кожному розумному годиннику, кожному смартфоні – у всьому, що рухається чи позиція якого важлива. Чи є сигнал GPS, чи ні, більше немає турбот про те, що ви загубились або не знаєте, де ви знаходитеся, тому що ви знаєте, що ANELLO завжди з вами.

Що вас найбільш приваблює, і як інженери чи урядові організації можуть взаємодіяти з ANELLO?

Мене приваблює, як швидко наша технологія приймається – від сільського господарства до робототехніки та оборони. Ми працювали над тим, щоб наші системи були легкими у встановленні, зручними у використанні та працювали бездоганно. Деякі з цих систем можуть бути встановлені на транспортному засобі менше ніж за 15 хвилин. Відгуки клієнтів про те, як швидко ми вирішуємо їхні проблеми, справді роблять нас переконаними, що ми допомагаємо суспільству. Наші інженери працюють та спілкуються безпосередньо з нашими клієнтами. Ми працюємо з клієнтами, ми на їхніх суднах, тестуємо в режимі реального часу з ними, ми летимо на їхніх платформах БПЛА та аналізуємо дані поряд з ними, доробляючи наші алгоритми, щоб наші рішення працювали на їхніх платформах.

Це дозволяє нам бачити в режимі реального часу, як наші рішення надають нашим клієнтам можливості та вирішують їхні проблеми. Ми бачимо все більше клієнтів, які приходять до нас і кажуть: “Мені сказали, що мені потрібно ANELLO”. Це в кінцевому підсумку робить всю нашу важку роботу та зусилля вартими того. І ми робимо це в декількох галузях. Інженери люблять цю безпосередню взаємодію з клієнтами, яка дозволяє нашим командам вирішувати реальні проблеми. Ми прийняли на себе сміливе завдання створити щось, чого ніколи не було раніше. Ми зробили це, але як інженер у душі ми тільки на початку, і перед нами лежить багато цікавих розробок. Ми продовжимо змінювати галузь навігації та доставляти рішення, які забезпечать можливості навігації без сигналу GPS усьому світу. Ми запрошуємо наших партнерів – інженерів, системних інтеграторів, урядових організацій тощо – до співпраці з нами, отримання наших оцінювальних комплектів, тестування наших продуктів, тестування на ваших платформах та дозволу нам допомогти вам. Зв’яжіться з нами – Разом ми можемо побудувати майбутнє навігації разом.

Дякуємо за чудовий інтерв’ю, читачам, які бажають дізнатися більше, слід відвідати Anello Photonics.