David Crandall is universitair hoofddocent aan de School of Informatics, Informatica en engineering aan de Indiana University Bloomington. Hij, Sara Skrabalak en Martin Swany zijn de eerste IU-onderzoekers wiens werk wordt bevorderd door het Indiana Innovation Institute, of IN3.

IN3, een landelijk instituut voor toegepast onderzoek, bestaat uit topleiders uit de academische wereld, overheid en industrie. Het is bedoeld om problemen uit de echte wereld die van invloed zijn op de industrie en het Amerikaanse ministerie van Defensie op een snellere, efficiëntere en kosteneffectievere manier. Momenteel, het is betrokken bij projecten gericht op vertrouwde micro-elektronica, hypersonische, elektro-optica en target machine learning.

Crandall was zo vriendelijk om vragen te beantwoorden over zijn werk met computer vision en machine learning en over de voordelen van verbinding met IN3.

V:Vertel ons over uw werk aan vertrouwde micro-elektronica.

David Crandall:Onze rol in dit project is het gebruik van computervisie en machine learning-technieken om de integriteit van de toeleveringsketen rond micro-elektronica te helpen waarborgen. Eén manier is om computervisie te gebruiken om geïntegreerde schakelingen te inspecteren om te zien of er iets verdachts is dat erop zou kunnen wijzen dat ze beschadigd of nagemaakt zijn.

Het doel van computervisie is dat computers de visuele wereld kunnen begrijpen zoals mensen dat doen. Computers kunnen al tientallen jaren foto's maken en opslaan, maar ze hebben niet kunnen weten wat er op een foto staat - welke objecten en mensen erop staan, wat is er aan de hand, en wat er gaat gebeuren. Mensen doen dit automatisch, bijna onmiddellijk, en we denken er niets van. Het is echt moeilijk voor een computer. Maar computervisie verandert dat, en het veld heeft de afgelopen jaren enorme vooruitgang geboekt.

De uitdaging van het computervisiewerk dat we doen met IN3 - en met veel echte problemen - is dat het zeer fijnmazige analyse vereist. We proberen geen katten van honden te onderscheiden of auto's van voetgangers; we proberen zeer subtiele verschillen te vinden in geïntegreerde schakelingen die een probleem kunnen signaleren. Dat is echt de uitdaging:technieken die de afgelopen jaren succesvol zijn geweest in consumentenfotografie naar dit nieuwe veld met unieke uitdagingen brengen.

V:Waarom is het belangrijk om geïntegreerde schakelingen te bewaken?

DC:Geïntegreerde circuits vormen de basis van alle apparaten die we dagelijks gebruiken, van mobiele telefoons tot kritieke nationale infrastructuur. Het is erg belangrijk dat de circuits in deze apparaten betrouwbaar zijn, dat ze doen wat ze zeggen en dat ze zijn gebouwd volgens de specificaties waarvoor we ze nodig hebben.

Elektronische apparaten en geïntegreerde schakelingen worden in fabrieken over de hele wereld vervaardigd. Ze doorlopen een ingewikkelde toeleveringsketen om te komen tussen waar ze zijn vervaardigd en waar ze in apparaten worden geplaatst. In dat proces kan veel mis gaan. Geïntegreerde circuits kunnen om verschillende redenen worden verwisseld of vervangen:mensen die wat winst willen maken door een goedkoper apparaat te vervangen door een duurder apparaat, of om meer snode redenen, zoals hacken. We willen de integriteit van de geïntegreerde schakelingen waarborgen, zodat de apparaten die eruit zijn opgebouwd doen wat ze moeten doen.

Het probleem is echt belangrijk. De moderne samenleving is afhankelijk van de veilige, zeker, betrouwbare werking van digitale apparaten. Als ze niet te vertrouwen zijn, dat verscheurt veel van waar onze samenleving op is gebaseerd. Wij - onderzoekers in de staat Indiana - bevinden zich in een unieke positie om dit probleem aan te pakken vanwege de expertise van Purdue op het gebied van micro-elektronica; De mogelijkheden van Naval Surface Warfare Center Crane; en IU's expertise met chemie, machine learning en engineering. We zijn op het juiste moment op de juiste plaats om een ​​echte impact op dit probleem te hebben.

Vraag:Hoe bewaakt u geïntegreerde schakelingen? Welke uitdagingen zijn er?

DC:Ik heb begrepen dat de huidige benaderingen voor het detecteren van vervalste apparaten ofwel beperkt zijn in hun nauwkeurigheid of met de hand moeten worden gedaan, wat duur en tijdrovend is. Als we nieuwe geautomatiseerde technieken kunnen creëren die deze benaderingen kunnen aanvullen of verbeteren, we kunnen er mogelijk voor zorgen dat meer apparaten worden geïnspecteerd.

Er zijn veel mogelijke benaderingen. Een daarvan is om computervisie te gebruiken om het oppervlak van een pakket van een geïntegreerd circuit te inspecteren, het onderdeelnummer controleren en zoeken naar verdachte visuele kenmerken die erop kunnen wijzen dat het is gewijzigd. Een andere benadering maakt gebruik van het werk van Sara Skrabalak door niet-kloonbare vingerafdrukken toe te voegen aan pakketten met geïntegreerde schakelingen en door computervisietechnieken te gebruiken om te verifiëren dat ze authentiek zijn. We kunnen ook de interne schakelingen van de geïntegreerde schakeling inspecteren met behulp van verschillende beeldvormingstechnieken.

V:Hoe hebben uw connecties met IN3 uw werk ten goede gekomen?

DC:Een opwindende visie van IN3 is om groepen mensen samen te brengen die op verschillende gebieden werken, die er anders niet aan hadden gedacht om met elkaar samen te werken, om samen grote problemen op te lossen die niemand van ons individueel zou kunnen oplossen. Het brengt niet alleen groepen bij elkaar op IU, maar ook het creëren van sterkere verbindingen tussen IU en Purdue, Notre Dame en NSWC Crane.

Ik werk in computervisie en kunstmatige intelligentie. We zoeken naar manieren om deze technieken toe te passen op nieuwe, belangrijk, spannende problemen. Als we ze toepassen, we ontdekken nieuwe technische uitdagingen, wat ons ertoe brengt terug te gaan naar de tekentafel om nieuwe, betere algoritmen. Ik heb geen diepgaande expertise in micro-elektronica, dus ik zou dit veld niet alleen kunnen beïnvloeden. Samenwerken met experts via IN3 zal de manier zijn waarop we hun vakgebied beïnvloeden en belangrijke, ook voor ons interessante problemen om aan te werken.

Vraag:Wat kunnen enkele eindresultaten zijn als de technologie algemeen wordt toegepast?

DC:Het einddoel is om de beveiliging van micro-elektronica te helpen transformeren, zodat we meer vertrouwen kunnen hebben in de apparaten waarvan we afhankelijk zijn. van stemmachines tot mobiele telefoons tot laptops tot kritieke infrastructuur in het hele land. Er was onlangs een verhaal in Bloomberg over kritieke hardware die misschien was gehackt. Of dat verhaal waar was of niet, de motivatie achter ons project is ervoor te zorgen dat zoiets in de toekomst niet meer gebeurt.