Carl-Johan Seger
​Chalmers har rekryterat Carl-Johan Seger, professor i datavetenskap, som forskar på verifieringsverktyg inom WASP - Wallenberg Autonomous Systems and Software Program. Foto: Anneli Andersson

Han erbjuder metoder för att säkra autonoma system

Felsökning är ett arbetskrävande och avgörande moment inom både hårdvaru- och mjukvaruutveckling. Den som hittar det smartaste sättet att snabbt verifiera ett system blir hett eftertraktad. Carl-Johan Seger är en av dem.


År 1995 fick Carl-Johan Seger ett telefonsamtal med ett erbjudande som skulle komma att ändra riktningen på hans inledda forskarkarriär på University of British Columbia. Han hade bara några dagar tidigare tillträtt en förmånlig docentanställning med så kallat tenure, en meriteringsbefattning.
– Jag tillträdde min docenttjänst i juni 1995 och i september sa jag upp mig, berättar Carl-Johan Seger och skrattar.

Telefonsamtalet kom från den amerikanska processortillverkaren Intel, som var i stort behov av hans kunskaper.
– Det var katastrofläge på Intel. De hade just rullat ut en ny generation Pentium-processorer när ett allvarligt fel i konstruktionen upptäcktes. Felet hade undgått Intels mycket omfattande felsökningsprocedurer. Slutnotan landade på någonstans i storleken 475 miljoner dollar, motsvarande mer än 6 miljarder i dagens kronor, berättar han.
Problemet var att den traditionella felsökningen inte tillät testning av alla tänkbara värden, det var helt enkelt inte tids- och resursmässigt görbart trots att mycket omfattande felsökningar genomfördes.

Matematiska verktyg för felsökning
Carl-Johan Segers forskning handlar om formella metoder, det vill säga matematiska verktyg för analys och verifiering av system. Mycket användbart för felsökning av hårdvara – i det här fallet kiselkretsar. De verktyg som Carl-Johan Seger arbetat fram i sin forskning kunde erbjuda lösningen på just de problem som Intel drabbats av.
– Med formella metoder utvecklade vi ett verktyg för felsökning som inte bara var mer tillförlitligt, vi kunde dessutom utföra testerna snabbare.

Därmed såg han till att Intel initierade testerna tidigare i utvecklingsprocessen.
– Tidiga tester är oerhört viktigt för att nå resultat. Det är inte förrän vi testar som vi vet, och kan dra slutsatser från arbetet. Man brukar säga att det är av sina misstag man lär sig, och det kan jag skriva under på.
På Intel skapade han verifieringsmiljön Forte, baserat på sin tidigare forskning, och samma modell för verifiering används fortfarande idag, över 20 år senare.
– Köper du en dator idag med en Intelprocessor så är den processorn verifierad med den här metoden.

Återvänder till akademin
Han blev kvar på Intel i 22 år, och har samtidigt publicerat sig vetenskapligt med stort genomslag.
– Det har varit roligt att arbeta i industrin, men där bedrivs inte mycket långsiktig forskning. År 2006-2007 fick jag möjlighet att gästforska på Oxford, berättar han.

Kanske föddes då de första tankarna på att helt återvända till akademin? Så när Intel förra året aviserade personalnedskärningar, och lanserade ett avgångspaket så nappade han direkt.
– Intels erbjudande vände sig till de som med x antal år i företaget, adderat med ens egen ålder, summerade till siffran 75 eller högre. Och det inkluderade mig med 3 månaders marginal.

Carl-Johan Seger verkar nöjd med sitt val att återvända till akademin och Chalmers, han skrattar mycket under intervjun. Vi undrar förstås hur han upplever omställningen?
– Det är en stor förändring, jag kan inte säga att det varken är bättre eller sämre, men däremot – det kräver stor ansträngning och förnyelse och det gör att jag känner mig yngre.

Viktigt i utvecklingen av autonoma system
Carl-Johan Seger är rekryterad som en del av Chalmers medverkan i det stora Wallenberg-projektet WASP – Wallenberg Autonomous Systems and Software Program. En viktig trend inom utvecklingen av autonoma system är att gränsen mellan hårdvara och mjukvara suddas ut, vi ser alltmer av hårdvara som programmeras. Det finns två mycket stora förtjänster med att göra det – ökad prestanda och minskad energiförbrukning.
– När ett stort antal sensorer introduceras för att möjliggöra ett autonomt system, och samtliga sensorer ska skicka sina data till en central processor, då blir det lätt ineffektivt och långsamt. Genom programmerad hårdvara, eller FPGA, Field-Programmable Gate Array, kan vi introducera mer intelligens, säger Carl-Johan Seger.

FPGA (programmerbar grindmatris), är när de integrerade kretsarnas funktion bestäms genom programmering. Det ger bland annat flexibilitet, du behöver inte nödvändigtvis designa om din hårdvara för att introducera ny funktionalitet – det räcker med att rulla ut nya instruktioner. Men det finns en stor utmaning, det blir väldigt mycket svårare att designa och felsöka.
– Ta våra fordon idag till exempel, de innehåller många datorprocessade funktioner och det gäller att systemen svarar snabbt, att de aldrig fallerar och att de är säkra. Det här är vad vi testar med hjälp av formella metoder, säger Carl-Johan Seger.

Vad tror han själv om framtiden för felsäkra autonoma fordon? Han påtalar att det finns flera lager av teknik i fordonen – alla är inte kritiska system.
– Det finns en kärna i systemen som vi måste hitta lösningar för, för att utvecklingen av självkörande fordon ska lyckas. Framtiden handlar om robust teknik, men det handlar minst lika mycket om juridik och vilka konsekvenserna blir om det går fel. Marknaden kommer att avgöra hur stora risker som är rimliga att ta. Om kostnaderna för fel blir för stora, då kommer vi inte ha några självkörande fordon på vägarna.

Carl-Johan Seger påpekar att autonoma system inte bara handlar om fordon. Vi kommer att se alla möjliga nya tjänster, besiktningar, leveranser, fönsterputsning, och mängder av tillämpningar inom industrin.
– Utvecklingen av autonoma system leder till ett ökande behov av att göra rätt från början – och därmed fler och viktigare felsökningar. Det blir helt enkelt snabbare och mindre affärsrisk att göra rätt första gången.

Tillbaka på Chalmers
Carl-Johan Seger är nu rekryterad till Chalmers som professor i Datavetenskap. Därmed är han tillbaka på Chalmers, där han inledde sina studier 1981, efter närmare 34 år i Kanada, USA och Storbritannien.
– Jag säger inte att jag ’flyttar tillbaka’ till Sverige. Jag har varit borta så länge, så jag säger att jag flyttar till Sverige. Det gör det hela faktiskt lite enklare för mig.

Den första arbetsuppgiften blir att bygga upp en verifieringsmiljö. Intel har ägarskydd på Forte-systemet så det kunde Carl-Johan Seger inte ta med sig till Chalmers för fortsatt forskning.
– Min fru brukar säga att Forte är mitt fjärde barn, och det ligger kanske något i det. Jag har spenderat minst lika många timmar med Forte som med mina tre barn.

Däremot har han det gamla systemet att bygga på, det han utvecklade under sin tid som forskare innan han började på Intel.
– Nu bygger vi upp det på nytt, och den här gången går det förstås mycket fortare eftersom vi känner till målet från början.


Kontaktinformation: Carl-Johan Seger, secarl@chalmers.se

Text: Malin Ulfvarson
Foto: Anneli Andersson

Publicerad: ti 17 okt 2017. Ändrad: må 23 okt 2017