Digital twin for firmware and artificial intelligence prototyping

The fourth industrial revolution has risen the born of new mega trends for the improvement of the time to market and the spare of resources in the development and manufacturing of a new product. Among these trends, the Digital Twin (DT) is the one of major interests for developers and strategy analysts. The perfect transposition of a real entity into a digital environment enables the exploration and testing of the different components within the defined object, taking a further step towards a perfect correct-by-design approach. STMicroelectronics is exploring the benefits that this technology offers to the developers. The company's primary focus revolves around the creation of SystemC models for the manufactured components so that a co-simulation between an HW/SW platform and a kinematic simulator is possible. This innovative approach facilitates the comprehensive validation of the designed FW, relying on the intricate interplay with sensory aspects influenced by both device behaviour and environmental circumstances. Furthermore, many applications nowadays implement an Artificial Intelligence (AI) algorithm: its performance is strictly dependent on the quality of the signals sensed and on the dataset on which the model is built. The creation of a proper DT allows to implement its development during the design phase, creating not only a valid AI for the real product, but also improving the quality and the performance of the model built. This conclusion is proven through the construction of a simple robotic arm implementing an anomaly detection algorithm based on a Machine Learning model.

La quarta rivoluzione industriale ha portato alla nascita di nuovi mega-trend per migliorare il time-to-market e il risparmio di risorse durante la fase di sviluppo e produzione di un nuovo prodotto. Tra questi trend, il Digital Twin (DT) è quello di maggior interesse per sviluppatori e strateghi aziendali. La perfetta trasposizione di un'entità reale in un ambiente digitale consente di esplorare e testare i diversi componenti propri dell'oggetto definito, compiendo un ulteriore passo avanti nell'approccio correct-by-design. STMicroelectronics sta esplorando i vantaggi che questa tecnologia offre agli sviluppatori. L'obiettivo principale dell'azienda è la creazione di modelli SystemC per i componenti fabbricati, in modo da rendere possibile la co-simulazione tra una piattaforma HW/SW e un simulatore cinematico. Questo approccio innovativo facilita la validazione completa del FW progettato, basandosi sull'intricata interazione con gli aspetti sensoriali influenzati sia dal comportamento del dispositivo che dalle circostanze ambientali. Inoltre, molte applicazioni oggi implementano una Intelligenza Artificiale (AI): le sue prestazioni dipendono strettamente dalla qualità dei segnali rilevati e dal dataset su cui è costruito il modello. La creazione di un appropriato DT permette di implementare il suo sviluppo durante la fase di progettazione, creando non solo una AI valida per il prodotto reale, ma anche migliorando le prestazioni del modello. Questa conclusione viene dimostrata attraverso la costruzione di un semplice braccio robotico che implementa un algoritmo di anomaly detection basato su un modello Machine Learning.