Projektanslag

Teori för det sammankopplade samhället

I framtiden kommer vi människor att samverka med datorer, maskiner och miljöer på ett helt nytt sätt. Vi blir en del av stora cyberfysiska system. Fem forskargrupper på KTH slår sina kloka huvuden ihop för att öka förståelsen för människans roll i det sammankopplade samhället. Säkra och robusta system är målet.

I transportforskningslabbet ITRL på KTH är det riggat för experiment. Ett par helikopterdrönare med griparmar ska tillsammans utföra en uppgift. Skyddsnät och madrasser på golvet ramar in testområdet.

– Vi vill bygga en matematisk teori för det uppkopplade, cyberfysiska, samhället. För att kunna göra det tar vi hjälp av experiment som simulerar enklare samspel mellan självkörande fordon och människor, till exempel i en stadsmiljö, säger Karl Henrik Johansson som är professor i reglerteknik.

Sätten på vilka vi kommunicerar och utbyter information har förändrats radikalt med den snabba utvecklingen av datorer och informationsteknologi. Nästa jättekliv i utvecklingen är det som kallas sakernas internet och cyberfysiska system, där miljarder saker och system förväntas kopplas upp och kopplas samman. Datorer i olika former, digitala prylar, transporter, sjukvård, tvättstugor och elkraftsystem, ja i stort sett allt kommer att vävas ihop.

– Den här typen av samarbetande system kommer att dominera samhället helt och hållet. I alla dessa system kommer det alltid att finnas människor, datorkraft samt någon slags maskin, något fysiskt som samverkar med omgivningen.

Problemet är att dagens ingenjörsverktyg och teorier inte kan hantera de här stora mängderna av komplex information, mänsklig interaktion och beslutsfattande.

Karl Henrik Johansson är ansvarig för ett projektet som med stöd av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse vill ta fram nya vetenskapliga metoder som man hoppas kan effektivisera det sammankopplade samhället och göra det mer tillförlitligt. Fem forskargrupper på KTH deltar i projektet och experiment utförs även i labbet Mobile Life i Kista, berättar han.

– Vårt samarbete blir väldigt intressant eftersom vi har så olika bakgrund. Här kopplar vi ihop frågor om nätverksteknik med interaktionsdesign, psykologi och matematik. Det är nytt och vi vet inte riktigt var det ska sluta.

System av system

Forskarna försöker tänka sig de tekniska lösningar och system vi har om 30 år och vad det kan finnas för grundläggande begränsningar.

– Det är jätteviktigt att förstå, så att man kan utveckla teknik som är så bra som möjligt för den samhällsutveckling vi vill se. Den största utmaningen är att förstå system där olika tekniska lösningar samverkar, hur de här systemen av system ska se ut, och framförallt deras interaktion med människan.

Ökad kunskap om hur samverkande system påverkar varandra kan bland annat komma till nytta i stadsplanering. Om några år kommer till exempel bilarna på våra gator vara helt självkörande, konstaterar Karl Henrik Johansson, men de kommer kommunicera med varandra. I våra smarta hus kommer det finnas både en interaktion mellan olika apparater och med kraftsystemet.

– I övergången från att system är delvis autonoma till att bli helt autonoma får man mycket intressanta vetenskapliga frågeställningar som ingen egentligen har studerat. 

Man ser framför sig att tekniken kommer att vara mer dold i framtiden, inbyggd överallt som i science fictionfilmer. Forskargrupperna vill undersöka vad som händer när människan inte är en betraktare, pilot eller operatör, utan en del i systemet. När människan, datorn och maskinen är en enhet.

Säkerhet och integritet är förstås viktiga aspekter när internet kopplas ihop med existerande infrastruktur. Med cybersystemen ökar komplexiteten både ur tekniskt och socialt perspektiv, många olika system och människor är inblandande.

Det måste finnas garantier för hur systemen kommer att uppföra sig, menar Karl Henrik Johansson. Konsekvenserna när något går fel kan bli stora. Och om någon lyckas hacka sig in ett system, till exempel, får de inte bara tillgång till information, utan kan också påverka den fysiska världen, stanna trafiken i Stockholm till exempel.

– Det krävs en ny syn på människans roll när vi blir en del av systemet.

Matematik och psykologi

Hur vi människor beter oss, både som individer och i grupp, är en viktig pusselbit för att kunna skapa de nya teorierna, inte minst när det gäller olika beslutssituationer. Ingenjörsmässigt finns det mycket precisa sätt att mäta digital information, det är svårare att mäta hur vi människor kommunicerar, säger Karl Henrik Johansson.

– Vi vill formalisera mänskligt informationsutbyte på samma sätt.

Drönaren fastnar i skyddsnätet och en av de unga forskarna får ta loss den. Så ser vår verklighet ofta ut idag. Så länge saker och ting fungerar som det ska är det frid och fröjd. Men rätt var det är händer något man inte räknat med.

– I praktiken måste då ofta en människa komma in och lösa problemet. Vi vill nu systematisera den typen av lösningar, försöka sätta matematik på mänskligt beteende för att kunna få robusta och säkra cybersystem.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström