FEBRUARI 2017EDITIE

Voorwoord februari 2017 Een assistent aan je zijde

Grote evenementenpublieksvriendelijker en veiliger maken

Zonnelicht aan beide zijden vanzonnecellen oogsten kan zonneparkeneen flinke energieboost geven

SpotCrowd: Met z’n allen winkeldievenvangen

Consumptie van digitale media neemttoe; maar vanaf wanneer wordt het nuécht problematisch?

Naar een betere dataretentie inOxRRAM-geheugens

Een smartwatch om patiënten snellervan plaats A naar B te brengen

Imec MagazineEditie | februari 2017

1/34

Het nut én gevaar van apps

Spiegelglad was het. Die donderdagochtend 5 januari op weg naar de lancering van het ‘City ofThings’ slimme stad-project in Antwerpen. En druk ook. Ook al was het kerstvakantie, de meestenzaten in hun auto in plaats van rond de kerstboom. Tijd genoeg dus om weg te dromen van onsnieuw laboratorium. Want dat gaat Antwerpen worden: een gigantische proeftuin voor slimmestadsdiensten – het grootste van Europa. We gaan er sensoren, draadloze technologie, slimmealgoritmes en apps uittesten, samen met de meest innovatieve ondernemers. Nu al rijden er bpost-bestelwagens rond met sensoren om de luchtkwaliteit op hun route te meten. Zo krijg je eenoverzicht van de luchtkwaliteit overal in de stad. Voeg daar een app-ontwikkelaar aan toe die voorfietsers een app maakt met de ‘meest gezonde’ rit van A naar B, en we zijn vertrokken richting eenaangenamer en gezonder leven.

Ook in dit nummer van imec magazine vind je weer verschillende voorbeelden terug van wat dieslimme toekomst voor ons in petto heeft. Collega Valerio Panzica La Manna vertelt bijvoorbeeldover een radiotechnologie en software voor ‘proximity services’; technologie die ontwikkeld wordtbinnen imec/Holst Centre. Via een app op je smartphone weten alle slimme toestellen in jeomgeving wanneer je hen nadert en proberen ze je leven makkelijker te maken. Bijvoorbeeld: dehotelbalie checkt je automatisch in, de loopband stelt de juiste snelheid en tijdspanne in, hetscherm aan het bed van de patiënt opent het patiëntendossier wanneer de dokter nadert, etc.

Editie | februari 2017

imec.cityofthings, Smart Cities, Smart Health, imec.livinglabs

Voorwoord februari 2017Elke maand blikt onze CEO terug op gebeurtenissen uit zijn(professionele) leven en beschrijft enkele van de onderwerpen diedie maand aan bod komen in imec magazine.

2/34

Ook het artikel over het iFest-project toont hoe technologie op festivals, congressen,loopwedstrijden – kortom: overal waar een grote massa mensen aanwezig is – kan worden ingezetom de gebruikservaring te verbeteren. Met een sensorarmband en app kan de massa op haar wenkenbediend worden (waar staat mijn favoriete eetstand, naar welke zaal moet ik, hoeveel minuten nogvan de waterbevoorrading), en bovendien biedt dit organisatoren een tool om de mensenmassa inrealtime te volgen en de veiligheid te garanderen. Uitdaging in dit project was om een stabieldraadloos netwerk op te zetten, wat niet eenvoudig is in een ‘chaotische’ situatie als bv. een festivalwaar allerlei draadloze systemen door elkaar werken.

En zoals Bart De Wever, burgemeester van Antwerpen, terecht opmerkte in zijn speech tijdens deCity of Things-lancering: een slimme stad wordt niets zonder de burger. We hebben ‘de crowd’nodig om er een succes van te maken. Net zoals Alexander en Roderick van de start-up SpotCrowdde crowd nodig hebben om van hun product een succes te maken. Ze combineerden bestaandebewakingscamera’s met slimme algoritmes en machine learning technieken en zetten een onlineplatform op waarop je kan intekenen om realtime beelden van veiligheidscamera’s in winkels tebekijken. Bedoeling is dat je (onherkenbaar gemaakte) winkeldieven spot en dit doorgeeft via hetplatform zodat de winkelverantwoordelijke de dief kan vatten. Via spel-elementen worden despotters gemotiveerd – je kan punten verdienen per dief die je aanbrengt – om regelmatig te kijken.Maar hopelijk raken de deelnemers er niet aan verslaafd.

Want dat blijkt toch een probleem te zijn; velen van ons zijn verslaafd aan het constant checken vansociale media, YouTubefilmpjes en nieuwsalerts. In het artikel over de imec digimeter ontdek je eenwoord voor deze verslaving: digibesitas. Volgens mijn vrouw lijd ik aan deze ziekte. Maar dat wordtmijn goed voornemen voor 2017: van mijn digibesitas af raken.

Luc Van den hove,Algemeen directeur en CEO imec

3/34

Stel je even voor dat je altijd en overal een assistent aan je zijde zou hebben, die de deur voor jeopent, de lift bedient, de juiste lichtintensiteit en kamertemperatuur instelt in je hotelkamer, jefitnesschema kent, ... Neen, dit artikel gaat niet over de perfecte butler à la Downton Abbey, maarover een nieuwe technologie die imec-onderzoekers aan het ontwikkelen zijn. Valerio Panzica LaManna is één van deze onderzoekers. Hij vertelt hoe ‘proximity services’ ons zullen bijstaan en datmisschien al binnen vijf jaar.

Wat zijn ‘proximity services’?

‘De juiste dienst voor de juiste persoon op de juiste plaats’, dat draait het om bij ‘proximity services’.Panzica La Manna legt het verder uit: “In de toekomst zullen we omringd zijn door slimme toestellendie we kunnen bedienen met onze smartphone. Denk bv. aan een wasmachine, de verlichting in jehuis enz. Maar wat als er steeds meer slimme toestellen gaan zijn? Je kan toch moeilijk voor elktoestel en elke dienst een aparte app installeren.”

“Proximity services zijn hier de oplossing. Je moet dan maar één app installeren, een algemeneproximity app, en afhankelijk van je locatie ontvang je boodschappen op je smartphone, oortjes ofeen scherm in de buurt om je bij te staan in wat je aan het doen bent. De slimme toestellen in jeomgeving zullen uitgerust zijn met proximity technologie en kunnen informatie uitwisselen met jesmartphone. Bovendien zijn proximity services niet enkel nuttig om met je omgeving te interageren,maar zijn ze ook de perfecte manier om de veiligheid van online diensten en toestellen teverhogen.”

Editie | februari 2017

Internet of Things

Een assistent aan je zijdeImec-onderzoekers ontwikkelen een nieuwe technologie voorproximity services.

4/34

Enkele voorbeelden?

Er zijn ontelbare voorbeelden van proximity services te bedenken. Welke dagelijkse activiteit zou jijbv. willen verbeteren met proximity services? Panzica La Manna geeft zijn favoriete voorbeeld: eencheck-in in een hotel en een bezoekje aan de fitness. Laten we een reisje maken naar de toekomst:

Beeld je even in dat je op business trip gaat. Zodra je in het treinstation bent, vertelt je smartphoneje welke trein je moet nemen naar de luchthaven. Je betaalt automatisch een ticket zodra je op detrein stapt, en je smartphone laat je weten aan welk station je moet afstappen. In de luchthavenwordt je naar de juiste gate begeleid, door instructies die je hoort via je koptelefoon (die je maar ineen oor draagt omdat je ondertussen graag wat praat met je collega die meegaat op business trip).Wanneer je aankomt in je hotel, weet men automatisch dat je er bent. De concierge verwelkomt jeen vraagt of hij je met iets kan helpen. Met de check-in moet hij je alvast niet helpen want diegebeurt automatisch. Zo kan jij je focussen op de leuke dingen en kan je een praatje maken met deconciërge. Als je in de lift stapt, wordt de verdieping van je kamer automatisch ingesteld (als je eersteven langs de bar wil gaan, druk je gewoon ‘2’ in op de ouderwetse manier). Als je de hotelkamernadert, opent de deur automatisch. De kamertemperatuur en de lichtintensiteit zijn ingesteld net alsthuis. Later ga je naar de fitnesszaal in het hotel en wanneer je op de loopband stapt wordtonmiddelijk de juiste snelheid en afstand ingegeven. De app op je smartphone kent deze immers vanwanneer je de fitness in jouw buurt bezoekt. De volgende dag, na de vergadering, heb je nog wat tijdom de stad in te trekken. In het toeristkantoor (inderdaad, je gaat daar nog graag naartoe voor face-to-face contact) duidt de medewerker haar favorieten plaatsen aan op de digitale kaart. Terwijl jehiernaartoe wandelt, krijg je gedetailleerde info over de monumenten en plaatsen die je passeert,via de oortjes van je smartphone. Op deze manier kan je volop genieten van je wandeling door destad!

Welke technologieën zijn hiervoor nodig?

Er bestaan verschillende technologieën voor proximity services, en er zijn ook al verschillendetestcases uitgewerkt door bedrijven wereldwijd. Zo is er bv. de beacon-technologie die getestwordt in een Amerikaanse winkelketen om specieke boodschappen te sturen naar de klanten,afhankelijk van de plaats waar ze zich bevinden in de winkel (vlak bij de fruitmarkt ontvang je bv eenbericht over een nieuw soort vrucht die ze aanbieden). Beacons zijn kleine elektronische ‘stickers’die een Bluetooth low-energy (BLE) signaal uitsturen. De klanten installeren een app, in dit geval deapp van de winkelketen, en krijgen zo pushberichten wanneer ze bepaalde beacons passeren.Beacon-technologie is gebaseerd op de signaalsterkte om de locatie te bepalen. Het is hierdoor nieterg nauwkeurig en kan enkel een indicatie geven voor de afstand tot de beacon: vlakbij, middelmatigdichtbij of veraf. Maar dus geen preciese lokalisatie.

5/34

Een andere oplossing gebruikt slimme LED-lichten om een indoor GPS-systeem op te zetten. Hetwerd o.a. getest in een Franse winkelketen. Op basis van het licht dat wordt opgevangen op desmartphone van de klant, kan die gelokaliseerd worden en worden specifieke boodschappenverstuurd via de geïnstalleerde app (opnieuw de app van die winkelketen). LED-gebaseerdeoplossingen hebben het nadeel dat de klant zijn smartphone steeds zo moet leggen dat het lichtkan opgevangen worden. Dus niet in de handtas of broekzak.

Een ander nadeel van bestaande oplossingen is dat de interactie met de omgeving beperkt is tot hetontvangen van boodschappen (bv. pushberichten, kortingsbonnen). Je kunnen geen toestellen meeaangestuurd worden. Om deze reden zijn onderzoekers van imec – Holst Centre, samen metpartnerbedrijven, een nieuwe technologie aan het ontwikkelen voor proximity services: RF-gebaseerde ranging & lokalisatietechnieken in combinatie met innovatieve software. Het gaat hierom een uiterst nauwkeurige ranging met traditionele smalband-radio. Op deze manier is hetconform de gestandaardiseerde communicatieprotocollen voor goedkope en zuinige toestellen. Detechnologie bepaalt de afstand tussen de gebruiker (= de smartphone) en het object (= eenwinkelrek, de inkomhal van een hotel) op basis van een meting van de fase van het gereflecteerdeRF-signaal. Op deze manier is deze techniek 5x nauwkeuriger dan de bestaande oplossingen.

Ook wordt speciale software ontwikkeld. Deze is gebaseerd op een nieuwe techniek omautomatisch de proximity service op de smartphone te installeren. Er moet dan maar een generischeapp geïnstalleerd worden die een ander gedrag zal hebben afhankelijk van waar de gebruiker zichbevindt. En dit door dynamische software updates. Zo zorgt de software ervoor dat je verschillendesoorten toestellen en objecten kan bedienen, en dit op een intuïtieve manier.

En dan is er nog een laatste – zeer belangrijk – voordeel van proximity services: security, een topicwaar onderzoekers van imec - COSIC - KU Leuven aan werken. Het toevoegen van secure proximityinformatie (dus secure ranging) kan een extra laag beveiliging toevoegen aan je fysieke en digitaleleven. Veilige en nauwkeurige proximity ranging en lokalisatie kan gebruikt worden om gebruikers teidentificeren die ook fysiek aanwezig zijn op een bepaalde plaats. Deze fysieke aanwezigheid kan alsextra voorwaarde toegevoegd worden om toegang te krijgen tot bepaalde systemen of diensten.Dergelijk mechanisme zal een veilige en intuïtieve interactie mogelijk maken tussen de gebruiker, enhet internet der dingen. Denk maar aan toegangscontrole voor auto’s en slimme gebouwen, en hetin gebruik nemen en onderhouden van slimme toestellen.

6/34

Biografie Valerio Panzica LaManna

Valerio Panzica La Manna is onderzoeker bijimec Nederland / Holst Centre. In zijnonderzoek gaat hij op zoek naar innovatieveoplossingen voor een intuitief internet derdingen dat gemakkelijk te instaleren, teonderhouden en te gebruiken is. Voordat hij bijimec begon te werken (2016), werkte hij bij hetMIT Media Lab (VS), Politecnico di Milano(Italië) en IBM R&D Labs (Israël). Hij heeft eenPhD in Software Engineering en een MSc inComputer Science and Engineering van dePolitecnico di Milano, en een MSc in ComputerScience van de University of Illinois (Chicago,VS).

7/34

Steeds meer mensen bezoeken evenementen zoals muziekfestivals, stadsmarathons of kerstmarkten.Leuk, maar de logistieke en veiligheidsaspecten bezorgen de organisatoren vaak slapeloze nachten.Kan technologie een oplossing bieden? Samen met enkele partners werkte imec aan degrootschalige inzet van slimme technologie op een muziekfestival, in het kader van het iFestimec.icon-project. En wat bleek? Deelnemers met een polsbandje dat draadloos communiceerdemet een slimme, schaalbare infrastructuur voelden zich in de watten gelegd en de gemoedsrust vande organisatoren nam toe. De technologie is klaar voor toepassing in veel andere situaties,bijvoorbeeld in winkelcentra, om mensen en verkeer te monitoren in steden, of voor een vlottedoorstroming op piekuren.

Het muziekfestival als proeftuin

Wie weleens een concert of festival bezoekt, krijgt steevast een stoffen polsbandje om detoegangscontrole te vereenvoudigen. Zin in een drankje of hapje op het festival? Daarvoor betaal jewaarschijnlijk met bonnetjes of cash geld. En aan de ingang ontvangen bezoekers soms een gedruktfoldertje met het programma en een plattegrond. Dus terwijl de artiesten optreden met denieuwste hightech-instrumenten, moet het publiek het nog stellen zonder de voordelen vangeavanceerde oplossingen voor toegangscontrole, sociale interactie en een meer verrijkendefestivalervaring.

Editie | februari 2017

imec.icon, imec.livinglabs

Grote evenementenpublieksvriendelijker enveiliger makenIn het kader van het iFest imec.icon-project werd een polsbandjeontwikkelt dat draadloos communiceert met een slimme,schaalbare infrastructuur.

8/34

De technologie die in snel tempo ontwikkeld wordt voor het Internet of Things (IoT) gaf imec enenkele partners het idee om een proeftuin op te zetten met innovaties om de bezoekerservaring enveiligheid op grote events te verbeteren. De aanzet was de 2014-editie van Tomorrowland, eenfestival dat op vele vlakken baanbrekend is. Op dat festival kregen festivalgangers een slimmepolsband die RFID-technologie voor communicatie op korte afstand combineert met draadlozecommunicatie op langere afstand. De ingebouwde trackingcapaciteit zorgde voor een vlottetoegangscontrole en extra (communicatie)diensten. Met ledjes konden de pilootgebruikers zelfsactief deelnemen aan een indrukkende lichtshow.

“Een van de grote uitdagingen van het iFest-project bestond erin om van die slimme polsbandjeseen echt IoT-netwerk te maken. En daarvoor is een betrouwbaar en robuust draadloos netwerk eenbelangrijke vereiste,” zegt David De Wever, CEO van projectpartner PlayPass. “Eenvoudig was hetopzetten van zo’n netwerk echter niet: festivals en concerten zijn de meest chaotische omgevingendie je kan bedenken om draadloze netwerken op te zetten en te laten functioneren. Het is een heleuitdaging om tienduizenden slimme festivalbandjes te ondersteunen en de bezoekers enorganisatoren een robuuste draadloze connectie te garanderen. Maar als het lukt, verandert dat defestivalervaring volledig.”

Een nieuw draadloos netwerk met hoge densiteit

Festivalgangers zijn maar tevreden als hun digitale ervaring vlekkeloos is en dat kan alleen met eensterk en stabiel netwerk. Bovendien moet zo’n netwerk heel snel te configureren zijn (meestalbinnen 24 tot 12 uur vóór het concert), en moet het functioneren voor een groot aantal gebruikersen dat op een plaats met geen of weinig netwerkfaciliteiten (zoals een grote festivalweide). Ooknadat het draadloos netwerk is opgezet, is een festival of concert de slechtst denkbare omgevingom het goed te laten functioneren: er is voortdurend interferentie met de smartphones van hetpubliek, de metalen structuur van de podia en de vele draadloze toestellen die het geluid, despeciale effecten, enz. bedienen. Kortom, op een festival heerst draadloze chaos!

“We waren verbaasd toen we merkten dat geavanceerde modellen om wifi-prestaties in zo’nomgeving te voorspellen de situatie grotendeels onderschatten,” zegt projectleider Steven Latré(imec - IDLab - UAntwerpen). “Een van de belangrijke resultaten van het iFest-project is bijgevolgeen nieuw protocol om duizenden mensen in een dergelijke chaotische omgeving draadloos teverbinden via hun polsbandje. Bovendien vervingen we de huidige gateways met kabelaansluitingdoor nieuwe draadloze gateways met een laag stroomverbruik, die wij specifiek hebben ontwikkeldvoor omgevingen waar veel mensen op een kleine oppervlakte opeengepakt staan.Festivalnetwerken zijn hiermee sneller te installeren en te configureren. Op basis van de signalen diede polsbandjes uitzenden, ontwikkelden wij ten slotte accuratere en beter schaalbare algoritmesom zowel een individuele gebruiker als een massa mensen nauwkeurig te lokaliseren.”

Een ander belangrijk resultaat van het project is het platform dat alle soorten gegevens kanverzamelen en combineren. Deze data worden in realtime geanalyseerd en als input voor diversetoepassingen gebruikt.

9/34

Een slim platform om kennis uit realtime data te halen

David De Wever: “Festivalbezoekers kan je op allerlei manieren identificeren: via hun tickets,accounts op sociale media, enz. Al die gegevens combineerden wij in één gast-ID. Tijdens eenevenement vullen wij dit ID aan met nieuwe gegevens, zoals de plaats waar iemand zich bevindt, zijnof haar favoriete hapjes of muziekgroepen, enz. Het centrale platform verwerkt die gegevens enbiedt sponsors de mogelijkheid om berichten te versturen en reacties te verwerken. Wij besteeddenbij het ontwikkelen van dit systeem vooral aandacht aan data retention, onsite en online replicatieen privacy-aspecten.”

De unieke ID’s boden ook de kans om een app te ontwikkelen die gebruikersprofielen openstelt.Voor de bezoekers gaat er vervolgens een wereld aan mogelijkheden open: ze ontvangen vouchersof aanbevelingen voor restaurants in de buurt van het evenement, verkeersinformatie en updatesover de snelste weg ernaartoe, aanwijzingen om zich naar het evenement te begeven of zelfs naarvoor hen gereserveerde zitplaatsen. Meer in het algemeen wordt het mogelijk om concertbezoekersrealtime aanbevelingen te verstrekken – precies op het juiste tijdstip en de juiste plaats – op basisvan hun interactie op het evenement en de context (welke groep speelt waar, het weer, de tijd...).

Unieke en schaalbare lokalisatietechnieken maken festivals interessanter

Accurate lokalisatie is een van de belangrijkste parameters om deelnemers aan een evenementwaardevolle informatie te bezorgen. Dat geldt ook voor de organisatoren: zij willen graag wetenwaar mensen zich bevinden, waar de massa opeengepakt is of waar groepen zich naartoe bewegen.Steven Latré: “Voor dergelijke scenario’s ontwikkelden wij een hele reeks lokalisatietechnieken ommensen te traceren, tot op een meter nauwkeurig. De technieken verschillen van elkaar innauwkeurigheid, schaalbaarheid en de hardware die de gebruiker moet dragen. Een van onzetechnieken brengt zelfs mensenmassa’s zonder slimme polsbandjes in beeld dankzij radiotomografie.De densiteit van een menigte in een bepaalde zone is immers te meten aan de hand van radiogolvenen hun reflecties. Dit is belangrijke informatie voor de organisator en het veiligheidspersoneel. Wijzijn de eersten die deze technologie op zo’n grote schaal hebben ontwikkeld voor omgevingen waarveel mensen verzameld zijn.”

Van proeftuin naar realiteit

De iFest-partners hebben heel wat opgestoken van hun experimenten. Zij werken nu hunbevindingen verder uit en verfijnen de technologie. Ze onderzoeken in welke gevallen dietechnologie nog nuttig kan zijn en dat zijn er nogal wat: in feite elke situatie waarin individueleprofilering personen een betere ervaring bezorgt en het traceren van massa’s de veiligheid verbetert.Denk aan congressen, voetbalstadions, pretparken, vakantiedorpen, of shoppingcentra enwinkelstraten.

10/34

Biografie Steven Latré

Steven Latré is professor aan de Universiteitvan Antwerpen en hoofd van de imec – IDLab -UAntwerpen onderzoeksgroep. Steven haaldeeen MSc en PhD in computerwetenschappenaan de UGent. Zijn onderzoek spitst zich toe ophet managen van grootschalige, heterogeneIoT-netwerken. Hij heeft in dat domeinmeegewerkt aan talrijke nationale en Europeseprojecten, waarvan hij er ook een aantal heeftgecoördineerd. Steven Latré is auteur of co-auteur van 80 papers en bijdrages ininternationale wetenschappelijke tijdschriftenen conferenties. Hij kreeg de IEEE COMSOCaward voor beste PhD in netwerk- endienstenmanagement 2012, de IEEE COMSOCYoung Professional award 2015, en is lid van deYoung Academy Belgium.

Biografie David De Wever

David De Wever is CEO van PlayPass, eenbedrijf met een innovatieve softwaretoepassingdie RFID-technologie gebruikt om polsbandjesintelligent te maken. Zo kunnen zeorganisatoren toelaten om de toegang vanartiesten en toeschouwers te managen. Hetpubliek kan op nieuwe manieren interageren,zowel persoonlijk als op sociale media. En detoepassing kan zelfs zorgen voor een veiligebetaalomgeving zonder cash. Met zijn ervaringals manager en als stichter van Playout!, eenvan Belgiës grootste managementbureaus voorcreatieve talenten, werk David aan deondersteuning van festivals en anderegrootschalige evenementen, vooral op gebiedvan het verbeteren van de digitale beleving.

11/34

Het is de laatste jaren aanzienlijk goedkoper geworden om elektriciteit op te wekken metzonnepanelen. In veel regio’s kan dat nu zelfs al voordeliger dan met fossiele brandstoffen. Datmaakt het zonneparken bouwen aantrekkelijk voor energieleveranciers. Maar het kan nog beter,bijvoorbeeld door zonnecellen te gebruiken die het licht aan de vóór- en de achterzijde opvangen,de zogeheten tweezijdige of bifaciale zonnecellen. Imec ontwikkelde onlangs zo’n cel die tot 25%meer energie opwekt dan een éénzijdige cel. Als industriële zonneparken dergelijke panelen zoudengebruiken, dan kan hun jaarlijkse elektriciteitsproductie tot 15% stijgen.

Momenteel wordt meestal maar één zijde van zonnecellen gebruikt om elektriciteit op te wekken,uiteraard de zijde die naar de zon is gekeerd. Maar ook op de achterzijde valt er licht, met namediffuus licht en licht dat wordt gereflecteerd door de bodem of de wolken. Je kan je dus afvragenwaarom wij de achterzijde van zonnecellen afsluiten, in plaats van ze als extra elektriciteitsbron tegebruiken.

“Het idee om tweezijdige cellen te maken is niet nieuw,” zegt Jozef Szlufcik, directeur van deafdeling zonnecellen bij imec. “Meer dan twintig jaar geleden is het al uitgeprobeerd. Maar depiekefficiëntie aan de voorzijde van tweezijdige zonnecellen ligt iets lager dan bij vergelijkbareéénzijdige cellen. Als je de achterzijde van de modules openlaat, dan ontsnapt er langs daar namelijkeen beetje licht, het licht met een langere golflengte.

Editie | februari 2017

Photovoltaics

Zonnelicht aan beide zijdenvan zonnecellen oogstenkan zonneparken een flinkeenergieboost gevenImec ontwikkelde een bifaciale zonnecel die tot 25% meer energieopwekt dan een éénzijdige cel.

12/34

Hierdoor is de maximale celefficiëntie die aan de voorzijde wordt gemeten en uitgedrukt inWattpiek iets kleiner dan bij vergelijkbare, geoptimaliseerde éénzijdige cellen. En omdat demaximale efficiënte van een zonnecel altijd het belangrijkste verkoopargument was, bleef hetsucces van tweezijdige zonnecellen uit. Want wie zou er nu zonnecellen met lagere piekprestatieskopen?”

Maar nu worden er steeds meer grootschalige zonneparken in bedrijf genomen. Als een operatorvan zo’n park zonnepanelen selecteert, houdt hij met veel meer parameters rekening dan alleen depiekprestaties. Hij kijkt vooral naar de totale kosten om elektriciteit in het zonnepark te produceren,de zogeheten “levelized cost of electricity”. Deze LCOE wordt berekend door alle kosten van eensysteem – de investeringen en het onderhoud – te delen door de output, d.w.z. de feitelijkejaarlijkse energieproductie maal de levensduur van de installatie in jaren. Waar het voor hen opaankomt, is dus de gemiddelde output per jaar, en niet de maximale piek op een zonnige dag

Jozef Szlufcik: “Energiebedrijven zijn bijgevolg op zoek naar installaties die beter dan gemiddeldpresteren, bij elke lichtinval en onder alle weersomstandigheden. Dit is een totaal andere maniervan redeneren, ook voor R&D-organisaties. Wij hoeven niet langer uitsluitend op piekprestaties inideale, artificiële omstandigheden te focussen. We kunnen nu ook andere technieken toepassen omde gemiddelde elektriciteitsproductie over langere periodes te verbeteren, dus ook bij een niet-optimale lichtinval door bewolking, bij lagere temperaturen, periodes met sneeuw… Hierdoor steegopnieuw de belangstelling voor technologieën zoals tweezijdige zonnecellen.”

De meeste zonnecellen zijn nu aan de achterzijde gesloten met een reflecterendemetalen elektrode. Maar om een goede tweezijdige zonnecel te maken moet ermeer gebeuren dan de achterzijde verwijderen.

Jozef Szlufcik: “Bij een standaard zonnecel zijn er nogal wat verschillen tussen de voor- enachterzijde. Aan de voorzijde moeten de contacten bv. zo klein mogelijk zijn, om zo weinig mogelijkvan het lichtopvangende oppervlak te bedekken. Maar bij een tweezijdige cel moeten die contactenminimaal zijn aan beide zijden, en dat zonder dat de productiekosten al te veel stijgen. Wijgebruiken daarom zogenaamde vingers in plaats van de klassieke busbars. Dat zijn heel smalle endunne contacten (minder dan 15 micrometer breed en ongeveer 2 micrometer dik), bekleed met eenlaagje nikkel/zilver. Wij voegen ze toe met een dubbelzijdig plating-proces dat wij specifiek voor debifaciale technologie hebben ontwikkeld en gepatenteerd.”

Met het nieuwe bekledingsproces halen de imec-cellen een bifacialiteit van meer dan 96%.Bifacialiteit is een maatstaf voor de verhouding tussen de efficiëntie aan de voor- en achterzijde vaneen zonnecel. En met nog enkele extra ingrepen is bijna 100% haalbaar.

13/34

“In een zonnecel ligt de p-n-overgang traditioneel dicht tegen de voorzijde,” zegt Jozef Szlufcik.“Deze overgang is de interface tussen twee polariteitszones waar de energiedragers opgewekt doorde invallende fotonen worden gescheiden en opgevangen. De energiedragers die afkomstig zijn vande achterzijde van een tweezijdige cel moeten bijgevolg een langere weg door het materiaalafleggen vóór ze de p-n-overgang bereiken. Maar onderweg kunnen ze recombineren en dan gaathun energie verloren. Dat effect is te bestrijden met materialen van de hoogste kwaliteit, met eenhogere gemiddelde diffusielengte. De energiedragers reizen dan langer door het materiaal zonder terecombineren. De beste bifacialiteit die wij met deze technieken tot nu toe hebben gehaald, is99,5%.”

Met behulp van zelf ontwikkelde productietechnieken heeft imec nieuwe tweezijdige n-PERT(BiPERT) zonnecellen gecreëerd met een piekefficiëntie aan de voorkant van ongeveer 22,4%. Hunequivalente efficiëntie bedraagt 26%, wat betekent dat de tweezijdige cellen bij een gemiddeldebodemreflectiefactor (albedo) van 15% evenveel elektriciteit opwekken als éénzijdige cellen meteen efficiëntie van 26%.

Tweezijdige cellen functioneren optimaal als er ook op de achterzijde van demodules voldoende licht invalt. Ze zullen bijgevolg voor weinig extra opbrengstzorgen als ze op een hellend dak op enkele centimeters van een zwartedakbedekking worden geïnstalleerd. Maar er zijn een aantal toepassingendenkbaar, zelfs bij kleinschalig gebruik, waar tweezijdige cellen wel het verschilmaken.

Er zal bij zonnepanelen nooit veel rechtstreeks zonlicht op de achterzijde vallen. Maar er is wel veellichtreflectie uit de omgeving: van de bodem, van andere gebouwen en zelfs van de wolken. Hoemeer reflecterende oppervlakken in de omgeving (dus een hogere albedo), des te beter.Zonneparkuitbaters kunnen de panelen dus beter op wit beton of witte steen installeren dan opdonkergrijs materiaal. Maar zelfs gras reflecteert nog tot 15% van het licht. En ook bij installatie opeen plat dak breng je beter een reflecterende dakbedekking aan.

“Maar je zou tweezijdige zonnepanelen ook verticaal kunnen installeren, in plaats van één zijde naarde zon te richten,” zegt Jozef Szlufcik. “Denk aan een installatie in de woestijn: tweezijdige cellenprofiteren daar enorm van de zeer krachtige reflecties. Door de panelen verticaal te plaatsen,vermijd je bovendien dat er op de voorzijde van de modules een laag zand en stof komt te liggen.Ook gebieden met veel sneeuw tijdens een groot gedeelte van het jaar hebben baat bij verticaletweezijdige zonnecellen: er is heel veel reflectie en de sneeuw dekt de panelen niet af. Een anderetoepassingsmogelijkheid is een oost-westopstelling van de panelen, waardoor deelektriciteitsproductie tijdens de dag gelijkmatiger wordt dan bij een noord-zuidopstelling. En tenslotte kunnen verticale panelen ook dienst doen als bouwelementen, bijvoorbeeld in balkons.”

Alvorens de energieleveranciers zo'n nieuwe technologie omarmen, willen ze weten hoeveel extraenergie ze uit de zonnecellen zullen kunnen halen. Bij zo’n berekening komen veel parameters kijken.Naast de bodemreflectie is dat bv. ook de ruimte tussen de modules, de hoogte boven de grond,het licht dat verloren gaat door de paneelsteunen en de bekabeling...

14/34

Jozef Szlufcik: “Om de prestatievoordelen van tweezijdige zonnecellen nauwkeuriger te berekenenontwikkelen de energiemaatschappijen nu verfijnde modellen. Hiermee voorspellen ze deenergiewinst op het niveau van één enkele tweezijdige module, van een groep modules en zelfs vancomplete zonneparken.”

Een dergelijk model houdt rekening met alle relevante parameters en berekent vervolgens voor elkwat de bijdrage is. Daaruit komt dan de optimale mix die de grootste energieopbrengst tegen delaagste kosten garandeert. Zo is de opbrengst van de modules bijvoorbeeld groter als ze verder vanelkaar staan opgesteld en er dus minder schaduwen zijn. Maar dan lopen de vastgoedkosten permodule op, wat de elektriciteitskost weer verhoogt. Het komt er dus op aan de optimale afstand tebepalen.

De rekenmodellen laten zien dat een zonnepark met tweezijdige cellen gemiddeld tot 15% extraenergie kan opleveren. Dat is natuurlijk minder dan de winst die per zonnecel te behalen is, maarnog altijd veelbelovend voor de LCOE van grootschalige projecten.”

Imec werkt niet alleen aan optimale zonnecellen, maar verbetert ook voortdurend de modellen enprognoses van de energieopbrengst. In combinatie met onze knowhow over zonnecellen stellenbetere modellen ons in staat om volledige zonnecelsystemen te ontwikkelen die voor lageelektriciteitskosten (LCOE) zijn geoptimaliseerd. Daarom nodigen wij de energieproducenten graaguit om samen met ons te bekijken hoe wij als partners de best mogelijke technologie kunnenontwikkelen.

Biografie Jozef Szlufcik

Jozef Szlufcik is directeurzonneceltechnologie bij imec. Jozef behaaldeeen M.Sc. en Ph.D. in deingenieurswetenschappen aan de universiteitvan Wroclaw, Polen. Hij kwam bij imec in 1990om uiteindelijk de afdeling kristallijn-siliciumzonnecellen te leiden. Jozef Szlufcik was eenvan de medestichters van de zonnecelfabrikantPhotovoltech waar hij van 2003 tot 2012 deR&D- en technologiemanager was. In 2013kwam hij terug bij imec alsdepartementsdirecteur. Hij is auteur en mede-auteur van meer dan 100 artikelen en 14patenten. Hij is regelmatig voorzitter vaninternationale PV-conferenties en –workshops.

15/34

Gemiddeld verliest een supermarkt 5.000 euro per maand door winkeldiefstallen. Alexander Siera,Roderick Lindner en Johnny Mills wilden dit probleem aanpakken! Ze combineerden bestaandebewakingscamera’s, slimme algoritmes, machine learning technieken en ‘de massa’ om een systeemte ontwikkelen dat winkeldieven op heterdaad betrapt. SpotCrowd is een recente pupil van deimec.istart portfolio.

Het oorspronkelijke idee

Alexander Siera heeft een bedrijf dat parkeergarages bezit. In december 2014 werd een van dezegarages geteisterd door diefstallen in geparkeerde wagens. Siera bleef niet bij de pakken zitten enbekeek de urenlange bewakingsbeelden tijdens het weekend. Zo kon hij de dief uiteindelijk vatten.Maar er zijn leukere manieren om je weekend door te brengen. Hij besloot op zoek te gaan naar eenmeer eenvoudige en vooral snellere manier om een gebouw of locatie te bewaken.

Na heel wat marktonderzoek leerde Siera dat het vooral supermarkten zijn die het meest te lijdenhebben onder winkeldiefstallen. Ze verliezen er zo’n 5.000 euro per maand door. Hij kwam op hetidee om – met gebruik van verschillende bewakingscameratechnieken – een online community opte zetten die door de bestaande beelden van supermarkten kunnen gaan en zo dieven op heterdaadkunnen betrappen.

Editie | februari 2017

imec.istart

SpotCrowd: Met z’n allenwinkeldieven vangenSpotCrowd, ondersteund door imec.istart, ontwikkelde eenbewakingssysteem om winkeldieven op heterdaad te betrappen.

16/34

In februari 2016 besloot Alexander Siera om hiervoor samen te werken met Roderick Lindner, eenervaren startup-adviseur en marketing expert. Lindner geloofde direct in het idee en samen werktenze het SpotCrowd concept verder uit. In april van datzelfde jaar voegde ook Johnny G. Mills zich bijhet team als medeoprichter en IT-ontwikkelaar.

Van concept tot product

SpotCrowd is een onlineplatform dat bestaande, realtime beelden van de bewakingscamera’s insupermarkten streamt. Geregistreerde gebruikers (de ‘crowd’) krijgen toegang tot deze beelden omverdachte handelingen te spotten en winkeleigenaars hierover op de hoogte te brengen. Hetplatform bevat ook een vorm van ‘Gamification’ zodat de gebruikers gemotiveerd blijven om huntaak uit te voeren; ze krijgen beloond (met punten) voor elke echte diefstal die ze zien, maarverliezen credits als het een valse melding blijkt te zijn. Pas wanneer meerdere spotters eenhandeling als verdacht doorgeven, wordt de winkeleigenaar verwittigd. Die kan dan zelf beslissenhoe hij dit verder aanpakt.

De winkels die beroep doen op het online platform, betalen een vast bedrag per bericht dat zekrijgen – bevestigd door meerdere spotters – van een potentiele winkeldief. Ze kunnen kiezen uitverschillende pakketten en kunnen dit elke 6 maand herzien.

En wat met privacy?

“Er bestaan al verschillende oplossingen voor bewaking van gebouwen en supermarkten, maar geenenkele combineert de ‘crowd’, camera’s, videosoftware en slimme algortimes,” aldus Lindner.

Maar de strenge Europese privacywetten vormen een probleem. Daarom ontwikkelt SpotCrowd –samen met imec - IDLab - UGent – een geavanceerde, real-time, blurring technologie die ervoorzorgt dat de winkeldieven onherkenbaar zijn op de camerabeelden. Ook kunnen spotters niet kiezenwelke winkel ze ‘bewaken’ en krijgen ze geen info over de beelden (plaats, tijdzone enz.).

Alexander Siera benadrukt de innovatie op het vlak van de blurring technologie: “Bedrijven alsGoogle en Youtube gebruiken dergelijke technieken al in hun plattegronden en video’s. Maar er zitnog een serieuze vertraging op het blurren met bestaande technieken. Dat pakken wij aan met onzenieuwe technologie zodat de gebruikers de beelden (bijna) in realtime kunnen bekijken. Dit isimmers essentieel om met ons platform ook echt winkeldieven te kunnen vatten.”

17/34

Het imec.istart ‘kwaliteitslabel’

SpotCrowd werd aanvaard in imec.istart programma in oktober 2016. Er was natuurlijk de financielesteun en de workshops, maar het was vooral ‘het netwerk’ dat Roderick Lindner zeer op prijs stelde:SpotCrowd kwam zeer snel in contact met de juiste mensen die hen konden helpen bij deontwikkeling van een prototype. Dit waren onder andere onderzoekers van imec - CiTiP - KULeuven. “Maar een paar telefoontjes waren nodig om een echt dream team van experten samen tebrengen, en dat in elk domein dat we nodig hadden,” aldus Lindner.

Alexander Siera vult aan: “Het feit dat imec geloofde in ons idee, gaf ons direct meergeloofwaardigheid als bedrijf. Imec.istart is een kwaliteitslabel.”

Wat brengt de toekomst?

SpotCrowds focus is momenteel het verzamelen van extra fondsen voor verdereproductontwikkeling. “We willen een marktrijp product hebben tegen mid 2017,” zegt Lindner. EnSiera vult aan: “We mikken op 50 pilootprojecten in Belgische winkels, dit jaar nog.”

En op korte termijn wil SpotCrowd ook internationaal gaan. Daarvoor zullen ze een aanvraagindienen bij US incubator en accelerator programma’s – zoals TechStars Retail, eendriemaanddurend intensief start-up acceleration programma opgericht door TechStars en gerichtop het brengen van nieuwe technologie, ervaringen en producten naar winkelketens.

18/34

Biografie

Alexander Siera is de oprichter vanSpotCrowd. Hij is er verantwoordelijk voorstrategie en management, en voor de relatiesmet investeerders. Hij heeft meer dan 25 jaarervaring in operational management en richttemeerdere succesvolle bedrijven op, waaronderUnicorn Parking Group en Chateau Valcreuse.Bij beide bedrijven is hij nog steeds CEO.

Roderick Lindner is mede-oprichter en hoofdvan Marketing & Sales bij SpotCrowd. Hij heeftmeer dan 20 jaar ervaring in Marketing,Communications en Branding. In 2011 richtte hijA41 op, een consultancy bedrijf voor KMO’s inde Benelux. He is ook start-up coach bijimec.istart, start.it @kbc en impulse.brussels.

Johnny G Mils is mede-oprichter en R&D enProduct Manager bij SpotCrowd. Hij is eenervaren ontwikkelaar met ook ervaring in hetoprichten van bedrijven, waaronder SassyBot,een studio voor de ontwikkeling van games, inNederland. Voordat hij het SpotCrowd teamversterkte, werkte hij als business developer bijThe House of Indie, een non-profit gameontwikkelaars community.

19/34

Uit pas gelanceerd imec - UGent onderzoek blijkt dat bijna alle Vlamingen over een of meerderetoestellen beschikken om altijd en overal online te zijn: minder dan 7% zegt thuis geen enkel slimdigitaal toestel te hebben. Keerzijde van de medaille is dat meer dan één op drie aangeeftafhankelijk te zijn van sociale media of hun smartphone. En 13% voelt zich zonder meer ‘digibees’(afhankelijk van beide, én met een significant grotere rapportering van impact op hun dagelijksfunctioneren – bijvoorbeeld meer gerapporteerd tijdverlies op het werk of op school). We vroegenLieven De Marez (imec - mict - UGent), de auteur van het jaarlijkse imec digimeter-rapport, om extratoelichting bij de manier waarop de ‘homo digitalis’ digitale media gebruikt. Zijn collega Tony vanRooij (ook imec - mict - UGent) legt op zijn beurt uit wat het gebruik van digitale media met onsdoet, en hoe we er op een verantwoorde manier mee kunnen omgaan.

Digitaal is het nieuwe normaal…

“Elk jaar peilen we met de digimeter – een initiatief van imec.livinglabs en de onderzoekgroepMedia, Innovatie & Communicatietechnologie van imec - UGent – naar het mediagebruik inVlaanderen. Een eerste opvallende vaststelling van de nieuwe digimeter is dat quasi elke Vlamingondertussen over de mogelijkheden beschikt om altijd en overal online te zijn. Minder dan 7% geeftaan thuis geen enkel slim, geconnecteerd toestel te hebben,” zegt Lieven De Marez.

Editie | februari 2017

imec.livinglabs

Consumptie van digitalemedia neemt toe; maarvanaf wanneer wordt het nuécht problematisch?

20/34

Tegelijk zit het gebruik van sociale media volop in de lift. Zo gebruikt 79% van de Vlamingenminstens één sociaal mediakanaal per maand (tegenover 72% in 2015); 26% gebruikt er maandelijkszelfs minstens vier. Facebook staat daarbij met stip op nummer een (69% gebruikt Facebookmaandelijks).

Die cijfers zijn trouwens vergelijkbaar met wat we in het buitenland zien gebeuren: uit data van hetPew Research Center blijkt bijvoorbeeld dat – in 2016 – ongeveer zeven op de tien Amerikaansevolwassenen tenminste één sociaal mediakanaal gebruikten. En ook daar is Facebook de grootstespeler: ongeveer 68% van de volwassenen maakt er gebruik van (en meer dan 90% van hen doet datminstens op wekelijkse basis).

Lieven De Marez: “Voor heel wat mensen – in Vlaanderen, maar ook daarbuiten – is digitaal dus hetnieuwe normaal geworden. De vraag is nu: gebruiken we al die slimme diensten en toestellen ookop een intelligente manier?”

… maar ook de digibesitas-trend zet zich verder door

Wat mediawijsheid betreft (de manier waarop we met die nieuwe digitale realiteit omgaan) blijkt eralvast nog wat werk aan de winkel. Door het toenemend aantal smartphones en het stijgend gebruikvan sociale media zet immers ook de digibesitas-trend (gekenmerkt door een overconsumptie vandigitale media) zich verder door.

“In de categorie 15- tot 39-jarigen, bijvoorbeeld, zegt één op de drie digimeter-respondentenafhankelijk te zijn van de smartphone; en vier op de tien voelen zich afhankelijk van sociale media.Een kwart voelt zich zonder meer digibees; over alle leeftijdscategorieën heen is dat 13% van deVlamingen,” duidt Lieven De Marez.

“Ook uit buitenlandse studies blijkt trouwens dat veel mensen positief antwoorden op de vraag ofzij verslaafd zijn aan hun smartphone of sociale media,” vult Tony van Rooij aan. “Anderzijds is hetnatuurlijk ook zo dat je lagere percentages ‘probleemgebruikers’ zal optekenen wanneer je rekeninghoudt met factoren zoals slaapgebrek of het laten liggen van huiswerk als gevolg vansmartphonegebruik. Dan zal het aantal probleemgebruikers eerder rond de 3 à 5% schommelen. Enals je inzoomt op zware functioneringsproblemen ten gevolge van digitale media, zal je ruim onderde 1% zitten. Met andere woorden: die 13% Vlamingen die aangeven digibees te zijn, zijn zeker envast niet allemaal mensen die we plots als patiënten moeten beschouwen.”

Volgens Tony van Rooij zijn de digimeter-resultaten dan ook absoluut geen reden om plots eensoort van ‘morele paniek’ te ontketenen: “Onze kinderen niet langer toegang geven tot het internetof tot digitale toestellen is bijvoorbeeld geen goed idee: het remt hen bij de ontwikkeling vandigitale vaardigheden die ze later hard nodig zullen hebben. Waarmee ik uiteraard niet wil zeggendat ouders geen oogje in het zeil moeten houden. Alles draait om het vinden van een gezondevenwicht…”

21/34

De remedie: vaardigheden en zelfregulatie

Want uiteraard heeft het gebruik van digitale media een impact op ons. Slimme toestellen endiensten maken immers handig gebruik van een aantal mechanismen – zoals pushberichten – diegewoontevorming in de hand werken.

“Door middel van die pushberichten worden we getraind om te reageren op impulsen. En dat heeftzowel een lichamelijke als een psychologische impact. Een binnenkomend bericht verstoort onzeconcentratie en bovendien vraagt het veel wilskracht om er niet onmiddellijk naar te kijken,” zegtTony van Rooij.

“Anderzijds is er nog altijd geen causaal verband aangetoond tussen techno-stress en bijvoorbeeldburn-outklachten. Ook wijst kwalitatief hoogwaardig en open internationaal onderzoek uit datmediagebruik niet per se een rechtlijnige relatie heeft met de aanwezigheid van mentale problemen.Bij matig gebruik heeft het zelfs voordelen, en maakt het deel uit van het leven. Het is gewoon eenkwestie van niet te vervallen in extremen, en mensen de vaardigheden aan te leren om bewuster omte gaan met de technologie die ons omringt. Want laat ons vooral niet vergeten: op vele plekken isdit totaal geen probleem. Voor ons is de digitale revolutie dan misschien wel een wereldinnovatiegeweest, maar voor kinderen bijvoorbeeld is technologie gewoon een onderdeel van het leven, netzoals een auto dat voor ons is – en het interesseert hen eigenlijk net zoveel. Wij zitten toch ookniet de hele dag na te denken over hoe geweldig een auto eigenlijk is? Die is er gewoon – met al zijnvoor- en nadelen.”

Ook Lieven De Marez ziet de toekomst niet zo somber in. Tijdens het voorbije digimeter-onderzoekzagen hij en zijn team immers een vorm van zelfregulering opduiken.

“Tieners, met name, zijn al veel bewuster met deze materie bezig – door zich bijvoorbeeld tijdensexamenperiodes (in de bib) van de digitale tsunami af te sluiten,” zegt hij. “En ook de twintigers endertigers, die vaak een meer problematische relatie hebben met digitale media, gaan actief met hun‘digitale demonen’ aan de slag.”

“Eigenlijk komt het erop neer dat ze moeten leren om die digitale technologie terug de baas teworden. Maar ook zij beginnen dus actief hun gedrag aan te passen, bijvoorbeeld door hunsmartphone weg te stoppen tijdens meetings en gesprekken of door pushberichten uit teschakelen,” besluit hij.

22/34

Meer weten?

Het digimeter-rapport is een initiatief van imec.livinglabs en haar onderzoekers binnen deonderzoeksgroep Media, Innovatie & Communicatietechnologie (mict) van imec - UGent. De imecdigimeter wordt geproduceerd op basis van zelf-gerapporteerde data uit een enquête die elk jaarwordt voorgelegd aan een – statistisch representatieve – groep van meer dan 2.100 Vlamingen(vanaf 15 jaar). De data worden gebruikt in het kader van onafhankelijk wetenschappelijk onderzoek,en worden dus niet vrijgegeven voor commerciële doeleinden. Meer info: www.imec.be/digimeter

Biografie Lieven De Marez

Professor Lieven De Marez isonderzoeksdirecteur bij de onderzoeksgroepvoor Media, Innovatie enCommunicatietechnologie (imec - UGent).Lieven behaalde een Master in decommunicatiewetenschappen (1999) enmarketing (2000) en schreef een doctoraat overde 'Verspreiding van ICT-innovaties:nauwkeuriger gebruikersinzicht voor betereintroductiestrategieën'. Zijn expertise ligt vooralbij de ontwikkeling van 'voorspellendesegmentatie’-tools voor pre-launchadoptiemodellen voor nieuwe media en ICT-innovaties. Als hoofd van imec - mict - UGenten manager van de media-activiteiten vanimec.livinglabs probeert hij voortdurendnieuwe methodologieën te verkennen.Belangrijkste doelen zijn het begrijpen vannieuwe media gebruikspatronen en de impactvan nieuwe media & ICT en het meer user-centric maken van media-innovatie. Binnen deafdeling communicatiestudies van UGentcoördineert hij de Master 'Nieuwe media enmaatschappij'.

23/34

Biografie Tony van Rooij

Tony van Rooij behaalde een doctoraat in dePsychiatrie/Klinische Psychologie van hetErasmus Universitair Medisch Centrum / IVOAddiction Research Institute in Rotterdam(2011). Zijn promotieonderzoek ging over hetovermatig gebruik van videospellen en had alstitel 'Online Video Game Addiction: Exploring aNew Phenomenon’. In zijn lopendeonderzoeksprojecten bij imec - mict - UGentricht hij zich op het gebruik van videospellenvoor gezondheidstoepassingen, verantwoordonline gokken, en ouderlijke controle op hetgamegedrag van kinderen.

24/34

OxRRAM-geheugen, een klasse van resistive RRAM-type geheugens, heeft heel wat potentieel om inInternet-of-Things-toepassingen gebruikt te worden. De technologie is schaalbaar, betrouwbaar eneenvoudig te maken. Maar OxRRAM-geheugens worden nog altijd niet op grote schaalgeproduceerd. Er zijn nog problemen met het databehoud, en de achterliggendefalingsmechanismen zijn nog onvoldoende begrepen. Wetenschappers van imec hebben voor heteerst de impact van zowel de programmeergeschiedenis als de oxide-metaal-interface opdataretentie in OxRRAM-geheugens onderzocht. Op basis van de resultaten van deze studie hebbenze een geoptimaliseerde TaOx/Ta-stapel kunnen maken die het beter doet op gebied vandataretentie. Ze stelden hun resultaten voor tijdens de IEDM-conferentie van eind 2016*.

Editie | februari 2017

Semiconductor technology & processing, Internet of Things

Naar een beteredataretentie in OxRRAM-geheugensImec-onderzoekers bestudeerde de impact deprogrammeergeschiedenis en de oxide-metaal-interface opdataretentie in OxRRAM-geheugens onderzocht en maakten zoeen geoptimaliseerde TaOx/Ta-stapel.

25/34

Resistive RAM, een veelbelovende kandidaat voor embedded geheugens

Resistive random access memory – of RRAM – is een opkomende geheugentechnologie voorembedded-geheugen toepassingen. De geheugens beloven goedkoop te zijn en kunnen werken bijlage spanningen, en dat maakt hen interessant voor Internet-of-Things-toepassingen. Een RRAM-geheugen maakt gebruik van de vorming van een geleidend filament in een dunne diëlektrische laagdie tussen twee elektrodes zit. Wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd, veroorzaken deionische bewegingen en structurele veranderingen in dit isolerend medium een meetbareverandering van de weerstand. De werking van het geheugen maakt gebruik van twee verschillendeweerstandstoestanden: de hoge-weerstandstoestand (HRS) en de lage-weerstandstoestand (LRS).Switchen van de ene naar de andere kan gebeuren door het juiste elektrische veld aan te leggen. Deoperatie waarbij de weerstand van HRS naar LRS verandert wordt ‘set’-proces genoemd, de anderewordt gedefinieerd als ‘reset’. De specifieke weerstandstoestand (HRS of LRS) kan worden bewaardnadat het elektrisch veld is uitgeschakeld, waardoor we van een niet-vluchtig geheugen spreken.

OxRRAM en het probleem van dataretentie

In het oxide-gebaseerd resistive RAM-geheugen (of OxRRAM) is de verandering in weerstandgebaseerd op de migratie van zuurstofvacatures in transitiemetaaloxides. De technologie isschaalbaar en betrouwbaar, en kan met een eenvoudige integratieflow worden gefabriceerd. Maarde mechanismen die verantwoordelijk zijn voor het falen van dataretentie zijn nog niet volledigbegrepen, en dat maakt dat de technologie nog niet grootschalig wordt geproduceerd. Vooral inprogrammeerregimes met lage stromen en snelle pulsen is er een kleine populatie aan bits die snelgewist wordt (ook retentie-tails genoemd). Imec kon deze retentie-tails eerder al toewijzen aan eenovertollige hoeveelheid mobiele zuurstofionen. Tijdens set/reset-cycli kunnen deze zuurstofionenin het geleidend filament geïnjecteerd worden, of eruit worden verwijderd. Wanneer de set-pulsniet voldoende is om deze overtollige ionen uit het filament te verwijderen, recombineren ze metde zuurstofvacatures, met retentie-falen als gevolg.

De imec-onderzoekers hebben deze analyse nu uitgebreid door de impact van de programmeer-geschiedenis op deze tail-bits te onderzoeken. Ze onderzochten ook welke rol de interface tussenhet oxide en het metaal kan spelen in het verbeteren van de stabiliteit van OxRRAM-geheugens.

26/34

Een innovatieve methode voor het evalueren van de retentie

De wetenschappers gebruikten een innovatieve en kost-effectieve methode om dataretentiestatistisch te onderzoeken. Conventionele methodes worden uitgevoerd op een ‘device-to-device’-basis, waarbij men ervan uitgaat dat de retentieproblemen bij snel uitgewiste bits te wijten zijn aanverschillen tussen cellen – bijvoorbeeld door de variaties die optreden bij het processen van degeheugencellen. Imec gaat er echter van uit dat de oorzaak van deze overtollige ionen kantoegeschreven worden aan inherente variaties die optreden tussen verschillende cycli van het set/reset programmeren. Om retentie te bestuderen, wordt daarom een enkele OxRRAM-cel (in plaatsvan een rij van cellen) geprogrammeerd (set), gesampled, en ge-herprogrammeerd (reset) bij hogeretemperaturen, en deze cyclus wordt minstens 1500 keer herhaald. Deze methode wordt ‘single-cellcycle-to-cycle’ retentie-techniek genoemd.

OxRRAM test-geheugens

OxRRAM crossbar-cellen werden voor deze studie geïntegreerd bovenop een transistor in eenzogenaamde 1-transistor-1-resistor (1T1R) configuratie. Een Hf-laag met een dikte van 5nm (hetdiëlektricum) wordt aangebracht tussen een TiN bodem-elektrode (30nm) en een Hf(10nm)/TiNtop-elektrode. De cel heeft een afmeting van 40nmx40nm. Deze TiN/HfO2/Hf-stapel wordtgebruikt om de invloed van programmeercondities na te gaan. Er werden ook andere stapelsgemaakt om te kijken of dataretentie door materiaal-engineering (bijv. de oxide-metaal-interface)kan verbeterd worden.

(Links) OxRRAM crossbar-cel en (rechts) cross-sectional TEM-beeld van de TiN/HfO2/Hfgeheugencel.

27/34

De invloed van programmeergeschiedenis en metaal-oxide interface

De onderzoekers konden voor de eerste keer aantonen dat de retentie in de LRS-toestand afhangtvan de programmeergeschiedenis van de geheugencel. Zo vonden ze bijvoorbeeld dat het gebruikvan een korte reset-puls met grote amplitude, in combinatie met een lange set-puls de LRS-retentiesterk kan verbeteren. Ze toonden ook aan dat het mogelijk is om de overtollige zuurstofionen teverwijderen door korte set/reset-cycli te herhalen. Ook de vertraging tussen set- en reset-pulsenspeelt een belangrijke rol. Wanneer set-programmering onmiddellijk na de reset wordt toegepast, isde retentie slechter dan in geval een vertraging tussen beide wordt voorzien. In de praktijk betekentdit dat slimme schrijfalgoritmes nodig zullen zijn om te vermijden dat dezelfde bit herhaaldelijk opkorte tijd wordt geschreven. Experimenten met de HfO2/Hf-stapel in de HRS-toestand suggererendat retentiefaling in de HRS-toestand niet beheerst wordt door de concentratie van overblijvendezuurstofionen in het geleidend filament. De resultaten werden door modelleerwerk ondersteund(zogenaamde ‘hourglass’ retentie-simulaties).

Daarnaast werden ook oplossingen vanuit de materiaalkant voorgesteld om dataretentie teverbeteren. De experimenten zijn gebaseerd op een eerdere veronderstelling dat retentie sterkafhankelijk is van het profiel van de chemische potentiaal van zuurstof (meer specifiek, deasymmetrie van het profiel) langsheen het geleidend filament. Om dit aan te tonen hebben deonderzoekers een OxRRAM-stapel gemaakt waarin de Hf-elektrode vervangen was door een Ti-‘kap’die een minder goede profiel-asymmetrie vertoont. De testen met de Ti-overkapping resulteerdeninderdaad in een slechtere dataretentie. Dit toont aan dat een stapel met geoptimaliseerd chemischpotentiaal profiel nodig is voor een betere dataretentie.

Een OxRRAM-stapel met betere dataretentie, voor embedded toepassingen

Dit experimenteel en modelleer-werk heeft bijgedragen tot het beter begrijpen van defalingsmechanismen van OxRRAM dataretentie. Op basis van deze resultaten hebben de imec-onderzoekers een geoptimaliseerde OxRRAM-stapel voorgesteld, gebaseerd op een TaOx/Ta-systeem met ideaal chemisch-potentiaal profiel. De nieuwe stapel, in combinatie met eengeoptimaliseerde programmeersequentie, vertoont een veel betere dataretentie in vergelijking metde HfOx-gebaseerde OxRRAM-cel, zowel voor de LRS- als de HRS-toestand. De resultaten werdenbevestigd door conventionele ‘device-to-device’-retentietesten. De nieuwe cel is ook compatibelmet thermische stress in de back-end-of-line.

28/34

Lange-termijn retentietest (device-to-device) tot 30 dagen van (a) een TaOx-gebaseerde stapel voorembedded toepassingen en (b) een referentie HfO2-gebaseerde stapel. De resultaten tonen eenverbeterde dataretentie voor de geoptimaliseerde TaOx-gebaseerde stapel, zowel in de LRS als deHRS toestand.

* ‘Statistical investigation of the impact of program history and oxide-metal interface on OxRRAMretention’, C.Y Chen (imec en KU Leuven); A. Fantini, R. Degraeve, A. Redolfi, G. Groeseneken, L. Gouxen G.S. Kar (imec), 2016 IEDM conferentie.

29/34

De ziekenhuizen van tegenwoordig zijn vaak grote campussen, een dorp in het klein. Achter deschermen transporteren honderden werknemers patiënten en goederen van de ene plaats naar deandere. Onderzoekers van imec ontwikkelden, samen met enkele bedrijven en ziekenhuizen,zelflerende planningsalgoritmes en een smartwatch-interface om dit efficiënter te laten verlopen.Greet Vanden Berghe van imec – ITEC – KU Leuven en haar collega’s uit het imec.icon-projectAORTA vertellen er meer over.

Een ritje naar Radiologie, graag

Tijdens hun verblijf in een ziekenhuis moeten patiënten vele onderzoeken of behandelingenondergaan, en dat op verschillende locaties. Daarom worden er continu patiënten van de ene plaatsnaar de andere gebracht. Hetzelfde geldt voor medisch materiaal. Toestellen moeten wordenovergebracht, voorraden aangevuld. Vandaag gebeurt dit transport gescheiden: verpleegpersoneelzorgt voor patiëntentransport, logistiek personeel zorgt voor het transport van medisch materiaal.En elke stroom heeft zijn eigen centrale dispatching die een planning maakt voor deze transporten.

Editie | februari 2017

imec.icon

Een smartwatch ompatiënten sneller van plaatsA naar B te brengenOnderzoekers van imec ontwikkelden, samen met enkelebedrijven en ziekenhuizen, zelflerende planningsalgoritmes en eensmartwatch-interface.

30/34

Kan technologie dit transport efficiënter maken? Greet Vanden Berghe, onderzoeksleider AORTA:“Twee jaar geleden startten we met het imec.icon-project AORTA met als doelstelling de logistiekeprocessen in ziekenhuizen verder te optimaliseren. Met twee grote ziekenhuizen, de bedrijvenXperthis en Televic Healthcare, en drie imec-onderzoeksgroepen gingen we aan de slag. Hetoorspronkelijk doel was om het patiëntentransport en dat van medisch materiaal te combineren,maar dat bleek in de praktijk (nog) niet mogelijk. Het is met de huidige regelgeving in deziekenhuizen immers niet toegestaan dat iemand die een patiënt overbrengt ook medisch materiaalmeeneemt en vice versa. Maar met onze technologie is het wel perfect mogelijk om – eventueellater – beide te combineren.”

Smartwatch geeft duidelijke instructies

Een verpleger die een patiënt komt ophalen moet verschillende toestellen raadplegen i.v.m. dittransport: verschillende apps op zijn smartphone, een pc in de kamer, enz. Het zou gemakkelijker zijnals alle basisinfo op één scherm kan verschijnen, dat direct zichtbaar is (dus geen smartphone die jeuit je zak moet halen). Na gesprekken met deze medewerkers werd gekozen voor een smartwatch.Het wordt echter niet rond de pols gedragen (want niet toegelaten voor ziekenhuispersoneelvanwege hygiëne) maar het smartwatch-schermpje hangt aan een rekbaar lint aan het borstzakje.

Wim Dereuddre, software-ingenieur bij Televic Healthcare: “We maakten een user interface die zeergebruiksvriendelijk is en – aangezien we maar beschikken over een klein schermpje – telkens eenminimale hoeveelheid aan informatie toont. Vanuit een centrale database wordt een opdracht naarde medewerker verstuurd; en dit verschijnt op zijn of haar schermpje. Bijvoorbeeld: patiënt x moetvan kamer A naar radiologie gebracht worden. Indien men deze opdracht accepteert (bv. omdat menvrij én in de buurt is), verschijnt de nodige info chronologisch op het scherm. Allereerst moet hetarmbandje van de patiënt gescand worden (met de smartwatch) ter identificatie. Vervolgensverschijnt info over wat mee te nemen, enz.”

Vandaag moeten alle medewerkers steeds langs de dispatch passeren om nieuwe opdrachten tekrijgen. Via dit systeem kunnen ze onderweg echter al nieuwe opdrachten aannemen. Dit alleen albespaart hen tijd, en kilometers. En het systeem houdt ook rekening met andere belangrijkeinformatie: in het geval van een zwaardere patiënt, bijvoorbeeld, zullen twee personeelsledengevraagd worden voor de opdracht. Bovendien wordt via het schermpje bijvoorbeeld ookaangegeven of er onderweg een rolstoel moet worden opgehaald.

Peter Beirlaen, Xperthis: “Het meest verrassende in dit project vond ik de makkelijke acceptatie vandit systeem door het personeel. Je zou het immers kunnen zien als een extra ‘controle’ (waar is hetpersoneel, hoeveel opdrachten nemen ze aan, enz.), maar in plaats daarvan gaven de medewerkersaan dat het hun werk veel gemakkelijker maakte. En die meerwaarde woog op tegen de mogelijkevorm van controle. Ook gaven nieuwkomers aan dat het voor hen gemakkelijker was om zich in tewerken, omdat ze via de module heel duidelijke en chronologische instructies kregen.”

31/34

Een dynamische planning

Voor een goede planning van dit soort situaties heb je gespecialiseerde software nodig. WimVancroonenburg, imec – ITEC – KU Leuven: “Onze onderzoeksgroep is gespecialiseerd in algoritmesvoor planningsproblemen. Voor dit specifieke project hebben we dynamische planningsalgoritmesontwikkeld. Die herberekenen de planning telkens er nieuwe info binnenkomt. Bijvoorbeeld: ’smiddags raakt een van de liften defect, dus de berekende route van A naar B gaat beter niet langsdeze liften. De ontwikkelde algoritmes kunnen in ziekenhuizen gebruikt worden, maar ook in anderecontexten waar planning en transport belangrijk zijn.”

Een algoritme dat steeds slimmer wordt

Greet Vanden Berghe: “Bovendien zijn de algoritmes ook zelflerend. Ze ‘leren’ bijvoorbeeld dat ersteeds vertraging is als je de medewerkers via een bepaalde lift stuurt, en bij de berekening van desnelste route wordt dit dan mee als input gebruikt.”

De toekomst

Op 8 maart wordt het imec.icon-project AORTA officieel afgesloten met een voorstelling van deresultaten aan de partners en andere geïnteresseerden. De betrokken partijen gaven al aan zekerverder gebruik te maken van de opgedane kennis. Zo zal de imec – ITEC – KU Leuvenonderzoeksgroep zich meer focussen op dynamische planningssoftware omdat hier een duidelijkenood aan is. Televic zal de opgedane kennis en nieuwe technologie verwerken in hun huidig aanbodvan slimme verpleegoproepsystemen om op deze manier de efficiëntie ervan te verhogen. EnXperthis, als ICT-specialist voor ziekenhuizen, zal de opgedane expertise ook aanwenden voor hetverbeteren van hun service. Maar natuurlijk hoopt iedereen dat deze oplossing uiteindelijk aan hetborstzakje van het verplegend personeel zal hangen.

32/34

Biografie Greet VandenBerghe

Greet Vanden Berghe is professor aan hetDepartement Computerwetenschappen van deKU Leuven. Ze leidt in imec - ITEC - KU Leuvende onderzoeksgroep CODeS op deTechnologiecampus Gent, die zich richt op hetontwikkelen van algoritmen voorpersoneelsplanning, rittenplanning,productieplanning. De resultaten van hetonderzoek zijn geïmplementeerd inbeslissingsondersteunende software voor degezondheidszorg en de industrie.

Biografie Wim Dereuddre

Wim Dereuddre studeerde af in 2005 alsBurgerlijk Ingenieur Computerwetenschappenaan de Universiteit Gent. Momenteel werkzaamhij bij Televic Healthcare in Izegem als Research& Software Engineer. e-mail:w.dereuddre@televic.com

33/34

Biografie WimVancroonenburg

Wim Vancroonenburg is postdoctoraalonderzoeker bij de onderzoeksgroep imec - KULeuven - ITEC & CODeS, waar hij onderzoekverricht naar dynamische en stochastischeoptimalisatieproblemen met toepassingen in degezondheidszorg, logistiek enproductieomgevingen. Sinds 1 oktober 2016wordt zijn onderzoek hiernaar gesteund dooreen postdoctoraal mandaat van het Fonds voorWetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen(FWO).

34/34