Architetture software sicure per lo sviluppo di applicazioni a criticità miste: AMD invita team della Scuola Sant’Anna a New Orleans, alla conferenza ROSCon2023, come esempio eccellente di realizzazione di dimostratore robotico multi-dominio
Edoardo Cittadini, dottorando del Real-Time Systems Laboratory (RETIS) dell’Istituto di Tecnologie di Comunicazione, Informatica e Fotonica (TeCIP) della Scuola Superiore Sant’Anna, è stato invitato da Advanced Micro Devices (AMD Xilinx) di Santa Clara California, uno dei principali produttori di processori al mondo, a presentare un’implementazione della sua ricerca alla conferenza internazionale ROSCon 2023 a New Orleans in Luisiana, una delle più importanti conferenze di robotica a livello mondiale, quella di maggior rilievo sulla piattaforma ROS (Robot Operating System) un insieme di librerie software e strumenti per lo sviluppo di applicazioni robotiche.
L’invito di forte interesse per la AMD, ha permesso al dottorando di presentare i risultati del lavoro "Supporting AI-powered real-time cyber-physical Systems on heterogeneous platform via hypervisor technology", pubblicato sulla rivista scientifica Real-Time Systems da Edoardo Cittadini in collaborazione con Alessandro Biondi e Giorgio Buttazzo, docenti dell’area Embedded System, Giorgiomaria Cicero, assegnista di ricerca e Mauro Marinoni, tecnico esperto del Laboratorio, frutto di una collaborazione tra la spin-off Accelerat Srl e il RETIS Lab, che adotta i risultati delle attività di ricerca condotte da Edoardo Cittadini sul Software Stack CLARE di proprietà della spin-off.
AMD ha voluto presentare nel proprio stand di promotore platinum di ROSCon 2023 la demo realizzata da Edoardo Cittadini come esempio eccellente delle potenzialità dei prodotti di gamma dell'azienda, in quanto i risultati della ricerca mostrano uno scenario applicativo in cui vengono esaltate le proprietà di safety e security della piattaforma multi-dominio di AMD, in presenza di applicazioni a criticità miste.
La demo valida l'approccio proposto dal Dottorando mediante il caso d'uso costituito da un veicolo con guida autonoma, un drone senza pilota, in grado di seguire bersagli in movimento, tracciandoli utilizzando una rete neurale che sfrutta le capacità di accelerazione hardware messe a disposizione dalla piattaforma. Un quadricottero semi-autonomo, alimentato dalla piattaforma AMD Kria KR260 e dallo stack software, ovvero un gruppo di programmi che lavorano in tandem per produrre un obiettivo comune, denominato CLARE prodotto da Accelerat Srl, presentato come applicazione complessa basata su sistemi ROS che richiede elevati livelli di sicurezza e cybersecurity.
Lo studio nasce dalla necessità di realizzare un'architettura sicura per lo sviluppo di applicazioni a criticità miste, dovuto all’utilizzo sempre più ingente di algoritmi di apprendimento automatico nei sistemi critici che pone seri interrogativi relativi a problemi di sicurezza informatica e richiede nuovi approcci architettonici per garantire tali proprietà. Per risolvere queste problematiche è stata ideata una soluzione architetturale che sfrutta piattaforme eterogenee e tecnologie di virtualizzazione per supportare applicazioni basate sull'intelligenza artificiale costituite da diversi moduli, con criticità e requisiti di sicurezza misti.
La soluzione proposta consente a più domini di esecuzione ROS, con diversi livelli di sicurezza e protezione, di funzionare insieme sullo stesso chip, sfruttando un forte isolamento basato su software e hardware. Più istanze, basate su sistemi operativi diversi quali Linux e FreeRTOS, un altro dei più popolari kernel di sistema operativo real-time utilizzato nei dispositivi embedded, possono essere così eseguite contemporaneamente in modo isolato, comunicando in modo sicuro e protetto e in modo trasparente.
La demo utilizza un hypervisor di nuova generazione, un software di virtualizzazione che consente di eseguire diversi sistemi in modo fortemente isolamento condividendo la stessa piattaforma hardware, parte dello stack CLARE prodotto dalla spin-off Accelerat Srl, che sfrutta le funzionalità di sicurezza delle architetture AMD per creare due ambienti di esecuzione isolati: un dominio ad alte prestazioni che esegue algoritmi di deep learning (reti neurali) nel sistema operativo Linux e un dominio sicuro che esegue funzioni di controllo e monitoraggio in un sistema operativo per applicazioni critiche in tempo reale.
Al link è possibile visualizzare il video realizzato per la presentazione a ROSCon 2023
Copertina: Edoardo Cittadini allo stand AMD di ROSCon2023 con il dimostratore dell'architettura che esegue il tracciamento delle persone in tempo reale e mostra i risultati sullo schermo.
Gallery: Edoardo Cittadini e la scheda che supporta l'architettura ideata per applicazioni basate sull'intelligenza artificiale costituite da diversi moduli con criticità e requisiti di sicurezza misti, ed alcuni frame del video dimostrativo.
