ダニエル・シャドック の共同創設者です 革新的なソフトウェア定義テスト／計測ソリューションのリーディングプロバイダーであるLiquid Instruments キャンベラのオーストラリア国立大学の物理学教授。 彼はハミッシュ・ジョンストンと、試験および測定業界のイノベーションについて話しました。
テストおよび測定機器を備えています。 （提供：Liquid Instruments）
あなたの研究キャリアの多くは、重力波を含む重力の小さな変化を測定するために光学を使用することに重点を置いてきました。 あなたの学業について説明できますか？
私の主な研究対象は光学計測であり、 LIGO & LISA 重力波検出器。 私は非常に目標指向の人間であり、1996 年に大学院生としてこの分野で働き始めたとき、重力波検出の大きな測定課題に非常に惹かれました。 世界で最も感度の高い測定装置をどのように作っていますか? 私は何百人もの他の研究者と一緒に仕事をしていたので、私たち全員が狂気を感じていなかったと思います. 2015年にLIGOで重力波が検出されたときは、とてもうれしかったです。
キャリアの早い段階で、私は測定の問題解決の側面に非常に興味を持つようになりました。 私たちは LIGO テクノロジーの構築に多大な時間と労力を費やしてきました。私は、他の測定の課題を解決するために、LIGO テクノロジーを世界中の人々と共有する方法を考え始めました。 それが、非常に基本的で科学的なレベルで測定技術をより深く理解するよう私を駆り立てた理由です。
2014 年に Liquid Instruments を設立したのは、テストおよび測定業界にイノベーションが欠けていることに不満を感じていたからです。 当時提供されていたキットにはどのような問題がありましたか?
何十年も変わっていない業界の一つです。 1970 年代、さらには 1960 年代にオシロスコープを使用していた人は、最新の計測器になじみがあるでしょう。 テスト機器は、テクノロジーとのやり取りに追いついていませんでした。使用するのが楽しくありませんでした。 他の多くの業界が最新のデジタル技術に照らして製品を改善し、適応させてきたので、人々が機器とやり取りする方法を改善すれば、ラボでの生活が改善されることに気づきました.
その頃、私の重力波研究は、LIGO のような地上ベースの検出器から、 リサパスファインダー. これは、測定方法を変更する必要があることを意味していました。 LIGO には 100,000 の測定チャネルがあり、それを維持するには多数の大学院生とポスドクが必要です。 宇宙ではそれができないので、課題は、ロケットで打ち上げて XNUMX 年間遠隔操作できる新しいタイプの測定システムを作成することでした。 私たちは、テストと測定への物理的で配線されたアプローチから、インテリジェントなソフトウェアを使用するコンピューターベースのシステムに移行する必要があることに気付きました。
フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) コンピューター チップを使い始めたのはその頃ですか?
はい。 従来のコンピュータでテストと測定を行おうとする際の問題は、正確な測定を行うために必要な現実世界への物理的な接続がないことです。 しかし、1990 年代後半にカリフォルニア工科大学にいたときに聞いた、新しいタイプのコンピューター チップ、FPGA がありました。 FPGA は、ほんの一瞬で完全に再構成および再配線できるコンピューターです。 FPGA は、コンピューターの世界とハードウェアの世界を融合し、その部分の合計よりも優れたものを作成するための有用なプラットフォームのように思えました。
FPGA を使用して、オシロスコープ、スペクトラム アナライザ、信号発生器、ロックイン アンプなどの従来の計測器の大部分を置き換えることができることに気付きました。 FPGA を使用して作成できるデバイスの種類は数十種類、場合によっては 100 種類以上あります。
Moku-Pro は一度に多くの機器を実行できます。 互いに通信できる
FPGA アプローチの利点は何ですか?
FPGA を使用して、LISA 重力波検出器用の位相計を作成し始めました。 柔軟性があるため、FPGA ベースのアーキテクチャを選択しませんでした。 当時、LISA が必要とするパフォーマンスを得るにはそれしか方法がなかったので、それを選択しました。
しかし、FPGA を再構成してオシロスコープとして、またはおそらくスペクトル アナライザーとして実行できることにすぐに気付きました。 重要なことに、このアプローチには多くの利点があることに気付きました。 つまり、スペクトル アナライザーが XNUMX 台しかないラボで、他の研究者と機器を争う必要がありませんでした。 また、機器を切り替えるためにケーブルを物理的に抜き差しする必要がなかったため、リモートで実験を実行できることも意味しました。
私たちの FPGA アプローチのもう XNUMX つの重要な利点は、ソフトウェアを使用して計測器をカスタマイズし、まさに私たちが望んでいたことを実行できることです。 たとえば、ロックインアンプのフィルターを変更したい場合、箱を割って開けてはんだごてを取り出す必要はありませんでした。
XNUMXつのデバイスで非常に多様な楽器を作成できます。 そして、そのデバイスは信じられないほど便利だったので、私たちはそれを高水準に設計する努力をしました. 私たちは楽器を世界中の同僚に貸し出し始めましたが、彼らが決して返してくれないことに気付きました。 彼らはそれらを返すことを拒否します。 そして、「ああ、それは面白い」と思いました。
そのとき、FPGA アプローチの商業的可能性に気付きましたか?
はい、ソフトウェア定義のアプローチにより、柔軟性、スケーラビリティ、およびアップグレード可能性が実現しました。 この技術は急速に進歩しており、10 年か XNUMX 年で試験および測定業界を席巻することは明らかでした。 同時に、コンピューティング業界はユーザー エクスペリエンスの向上に重点を置いていたため、非常に魅力的な製品があることに気付きました。
最初の製品である Moku:Lab を 2016 年に立ち上げましたが、それはどのようなものでしたか?
Moku:Lab を最小限の実行可能な製品としてリリースし、12 つの計測器を搭載しました。オシロスコープです。 スペクトル分析器; そして波形発生器。 今日、これらの最初の顧客は、iPad でアプリを更新するだけで XNUMX の機器を実行できるようになりました。 このアプローチは、テクノロジー セクター全体で一般的になりつつあります。製品は時間の経過とともに改善されます。 これは、一度購入すると簡単にアップグレードできない従来のテスト機器とは異なります。
Moku:Lab はどのように受け入れられましたか?
私たちが会社を始めたとき、私のチームと私は計測器の開発でかなりの評判を得ていました。 そのため、人々は解雇されるのではなく、「Liquid Instruments の背後にはかなり真面目な人たちがいます。彼らがそれを良いアイデアだと考えるなら、もう一度検討する価値があるでしょう」と考えました。 私は一流の大学である ANU で物理学の教授をしていたので、大学市場での最初の評判は特に高かったです。
実験物理学者とエンジニアは前向きな傾向があり、新しい技術を喜んで試してくれることがわかりました。 これらは、友人の中で新しい個人用テクノロジーを最初に採用した人である傾向があります。または、子供の頃、家族の VCR タイマーのプログラミングを担当していた可能性があります。 初期の頃、私たちのアプローチの潜在的な利点をすぐに見て、最初の試みが完璧ではないことに気づいた多くの支持者がいました.
新しい市場に参入するにつれて、さまざまなセクターが新しいテクノロジーを採用する際のリスクに対する欲求が異なることがわかりました。 また、人々が新しいテクノロジーに出会うとき、非常に興味深い心理学が関係しています。 これは、位相計とロックインアンプを含む Moku:Lab の最初の新しい機器をリリースしたときに発見されました。 当時、私たちはデバイスを 5000 ドルで販売していましたが、XNUMX つの非常に異なることを耳にしていました。 XNUMXつ目は、「これらの楽器をすべて使用しているわけではないので、割引をお願いします」というものでした。 XNUMX 番目のグループの人々は私たちにこう言いました。 これらすべての楽器を本当にその価格で提供している場合、それらは非常に優れているとは言えません。 それらはすべてゴミに違いない。」
そのため、Moku:Lab の安価なバージョンではインストゥルメントの数が少なくなり、より高価なバージョンでは 12 のインストゥルメントが付属するようになりました。 商業的には、これは私たちが下した最良の決定のXNUMXつであることが判明しました.
これらのバージョンの XNUMX つは、学部の研究室で使用するために設計されています。 その市場はどのようにして生まれたのですか？
多くの人が元の Moku:Lab を学部の研究室で使用していることに気付きましたが、実際にはその用途向けに設計されたものではありませんでした。価格が高すぎ、パフォーマンスが高すぎたからです。 しかし、大学は学生がそれを本当に楽しんで使用していることに気付きました。 彼らは、パーソナル テクノロジー デバイスと対話する方法に対応しているため、魅力的で、説得力があり、威圧感を感じずに使用できると感じました。 もう XNUMX つの利点は、Moku:Lab によって実験室での測定が簡素化されたため、学生は学習すべき概念に集中できるようになったことです。
しかし、元のバージョンは高すぎたので、昨年 Moku:Go を出しました。 費用は約 600 ドルで、典型的な電気工学または物理学の実験室の学部生のベンチトップ全体を置き換えます。 これは大ヒットで、会社の歴史上、Moku:Labs よりも多くの Moku:Gos を販売しています。 私たちは、世界中の科学教育を民主化し、学生の経験を向上させる可能性があると信じています。 実際、生徒たちは、Moku:Go を使い始めるまで、自分たちの研究室での作業を楽しんだり理解したりできなかったと私たちに書いてきました。これは非常に喜ばしいことです。
Moku:Labのハイエンド版もリリースされましたね
2016 年以来、私たちは多くの経験を積んできました。私たちははるかに大きな会社になり、チームにはより多くのエンジニアリング能力があります。 これにより、新しい主力製品である Moku:Pro を発売することができました。 これは私たちが最初に作りたかった製品ですが、そこにたどり着くまでに少し時間がかかりました. オシロスコープなどのハイエンド機器と競合することができ、テストと測定の未来がどうなるかを人々に示してきました。
私たちは、FPGA が時間の経過とともにますます大きくなっているという事実を利用してきました。 Moku:Lab は一度に 10 つの機器として実行するように設計されています。 Moku:Pro の FPGA は、Moku:Lab のチップの XNUMX 倍のサイズであり、これは、いくつかのセクションに分割できることを意味します。 XNUMX つの計測器だけを実行する代わりに、一度に多くの計測器を実行できます。
さらに、これらの計測器は、チップから離れることのない高帯域幅、ロスレス、低遅延の信号を使用して相互に通信できます。 Moku:Pro は、世界中のハイエンド ラボやエンジニアリングおよび製造施設で現在普及している大規模な PXI および VXI システムの効果的な代替手段です。
私たちにとってもう XNUMX つの最初のことは、Moku:Pro ユーザーが、私たちが提供するシンプルなツールを使用して、独自の計測器で FPGA をプログラムできることです。 必要なのは Web ブラウザーだけです。ソフトウェアをインストールする必要はありません。独自の機器をゼロから構築し、数分でラボで実行することができます。 これにより、Moku:Pro を使用して必要な測定ソリューションを正確に構築できる可能性に、人々の目が開かれました。
