Tåg i tid med tankekraft


Från utmaningar i datorns inre värld kan steget tyckas långt till vardagens prövningar, som försenade tåg och missade anslutningar. Men smart utnyttjande av parallella datorer kan vara just det verktyg Trafikverkets (tidigare Banverkets) trafikledare behöver.
– Våra program hjälper dem att fatta rätt beslut i rätt tid, säger Håkan Grahn, professor vid BTH.

Trafikledarna på Trafikverket har en tuff uppgift. En mindre störning på en sträcka kan få stora konsekvenser för flera andra, även på avlägset håll. Situationen blir inte enklare av att den svenska järnvägstrafiken håller på att avregleras, med ett stort antal operatörer som ska konkurrera om utrymmet.
     Det gäller att snabbt kunna ge tågtrafikledarna förslag på hur trafiken ska hanteras när förutsättningar ändras och det blir trångt på spåret. För att få hjälp med lösningar har Trafikverket inlett ett 3-årsprojekt i samarbete med BTH.
     – Idag överblickar till exempel trafikledare i Norrköping ett område mellan Mjölby och Södertälje och använder till stor del fingertoppskänsla när de fattar beslut. Med våra lösningar vill vi utöka området och den tidshorisont man tar hänsyn till. Det gör problemet alltmer komplext, man kan jämföra med en schackdator som måste beakta varje möjlig kombination av pjäser på brädet, berättar Håkan Grahn.

Valet av drag beror på vilken konsekvens av trafikstörningen man vill komma åt. En resenär på ett tåg mellan Karlskrona och Stockholm bryr sig kanske bara om att komma fram till sitt möte i tid. Ska däremot alla anslutande förbindelser vägas in, måste man ta hänsyn till förseningar på de olika delsträckorna. Man räknar i timmar och minuter, men också ekonomiska följder av förseningar kan komma att vägas in. Till bilden kan till exempel höra avtal om godsleveranser med olika skadeståndsklausuler.
 - Vi kommer att ha tillgång till Trafikverkets karta och tidtabeller. Med hjälp av en virtuell järnväg kan vi sedan göra simuleringar av verkliga förlopp. Trafikledarna fattar besluten, men vi kan ge dem hjälp och förslag till tågordning som är optimal under olika alternativa villkor.



Tuffa uppgifter kräver kraftfulla datorer, men framför allt gäller det att använda dem listigt. Förr hade datorer normalt en enda processor och man ökade datorers prestanda genom att öka klockfrekvensen, det vill säga snabbheten.  Så småningom fick man problem, främst på grund av värmeutvecklingen, som kan bli kritisk när komponenterna sitter tätt på kretskorten.

- Problemet blir tydligt i handdatorer och mobiltelefoner. Nya arbetssätt behöver utvecklas för att spara på batterier och för att användaren inte ska bränna fingrarna.

Sedan några år har man börjat använda flera processorer, så kallad multicore-teknik, där det inte är ovanligt med 2-4 processorer i en och samma dator. Arbetet delas mellan processorerna och på så sätt kan prestandan ökas, utan varmkörning. Håkan Grahns forskning handlar om att utveckla programvara som bland annat sköter just arbetsfördelningen mellan processorerna.
- Programvara och hårdvara måste vara anpassade för varandra, annars uppstår det köer och flaskhalsar i datorn, liksom på järnvägsspåret.

Projekten drivs i samarbete med ledande tillverkare och användare av datorintensiv teknik. Nya specialiserade grupper och nätverk har även vuxit fram i samarbete mellan högskolor och näringslivet. Ett sådant forum är Swedish Multicore Initiative som blivit en årligen återkommande aktivitet, med såväl svenska som utländska deltagare. Nästa workshop äger rum i höst på Chalmers i Göteborg, med Håkan Grahn i programkommittén.

Med nära 20 års forskning på parallella system välkomnar han det nya språnget i datorns utveckling.

- All utveckling av mjukvara måste ske med parallellitet och multicore i åtanke. Det är den väg industrin har valt för att kunna öka prestandan i framtidens datorer.

Juni 2010

Håkan Grahn

Professor i datorteknik

Virtuellt nummer 21, juni 2010
 

 

Share Dela
Redigera