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FPGA-Streaming-Analytik · Pilot

Merkmale, gerechnet im Takt der Daten.

Ein Prozessor bearbeitet Ereignisse nacheinander und wird dabei von Betriebssystem, Cache und Speicherverwaltung gestört. Ein FPGA ist eine Schaltung, die genau eine Aufgabe erledigt — jedes Ereignis in einer festen Zahl von Takten, ohne Zittern in der Laufzeit.

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Lichtströme fliessen über die Leiterbahnen einer FPGA-Platine

So funktioniert es

Die Technik dahinter, ohne Marketingnebel.

Rekonfigurierbare Logik

Ein FPGA besteht aus hunderttausenden kleinen Logiktabellen, Registern, Speicherblöcken und Multiplizierern, die per Konfiguration zu einer Schaltung verdrahtet werden. Die Rechnung ist damit Hardware, keine Folge von Befehlen.

Pipeline mit fester Latenz

Jedes Ereignis durchläuft dieselben Stufen, und in jedem Takt tritt ein neues ein. Gleitende Fenster, Summen, Verhältnisse und Volatilitätsschätzer entstehen so im Strom — die Laufzeit ist vorhersagbar statt nur im Mittel schnell.

Festkomma mit Nachweis

Die Schaltung rechnet in Festkomma. Ein Software-Zwilling rechnet dieselben Formeln Bit für Bit nach, jede Abweichung wäre sichtbar. Belegt wird Korrektheit, nicht nur Tempo.

Rohdaten, Merkmale, Prüfsummen

Zu jedem Ereignis liefern wir das Merkmal und eine Prüfsumme — so bleibt nachvollziehbar, was die Hardware aus welchem Eingang berechnet hat.

Ein Teilchenstrom durchläuft ein Gitter aufleuchtender Logikwürfel

Das Forschungsfeld: Streaming-Analytik in Hardware

Online-Statistik — Mittelwerte, Varianzen, Quantile und Korrelationen, die sich mit jedem Datenpunkt aktualisieren — ist mathematisch gut verstanden. In Hardware wird sie zur Ingenieurfrage: wie viele Bits braucht ein Merkmal, damit Rundungsfehler über Millionen Schritte nicht wandern, und wie legt man Fenster so an, dass sie in schnellen Speicher passen?

Die zweite Frage ist eine der Daten, nicht der Hardware: welche Merkmale tragen überhaupt Signal? In Märkten, Maschinen oder Netzen ist das von Strom zu Strom verschieden — Hardware macht die Rechnung schnell und nachweisbar, sie erfindet keine Vorhersagekraft.

Offene Fragen

  • Welche Merkmale eines Datenstroms sagen ein Ereignis voraus, bevor es eintritt?
  • Wie wenige Bits reichen, damit Hardware und Referenz über lange Läufe identisch bleiben?
  • Wie verbindet man feste Latenz mit Modellen, die sich an neue Daten anpassen?

Wenn der Durchbruch gelingt

Ausblick, kein Versprechen: was möglich würde, wenn die offenen Fragen beantwortet sind.

Ausblick

Frühwarnung in der Maschine

Fände man in Schwingungs- oder Stromsignalen verlässliche Vorboten eines Lagerschadens, könnte die Erkennung direkt am Sensor laufen — Mikrosekunden nach dem ersten Anzeichen statt beim nächsten Wartungsintervall.

Ausblick

Netze und Stromversorgung

Ein Angriff auf ein Netzwerk oder ein Frequenzereignis im Stromnetz würde im Leitungstakt erkannt, bevor Software-Systeme die Daten überhaupt gesammelt haben.

Ausblick

Risikokontrolle im Takt

Im Handel würde eine Schutzregel nicht erst nach dem Software-Stapel greifen, sondern im selben Takt, in dem die Marktdaten eintreffen.

Wo wir stehen

Dieselben Belege wie auf der Übersicht — jede Zahl mit ihrer Art.

Pilot, Festpreis je Strom und Monat
  • Eigene Merkmalsmaschine auf FPGA, bitgleich zum Software-Zwilling geprüft
  • Für Markt-, Sensor- und Telemetrieströme
  • Rohdaten, Merkmale und Prüfsummen je Ereignis
gemessen3,27 Mio. Ereignisse, 0 verloren, 0 Abweichungen zum Zwilling; Rundlauf p99 0,88 ms

Für wen

  • Betreiber von Sensor-, Telemetrie- und Marktdatenströmen
  • Industrie mit Echtzeitanforderungen an Überwachung
  • Forschungsgruppen, die Merkmale reproduzierbar in Hardware prüfen wollen

Mit uns daran arbeiten.

Wir öffnen Piloten einzeln. Beschreib kurz, was du rechnen möchtest — keine Zahlung, keine Zusage, eine ehrliche Einschätzung.

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