Cyber Physical System(信息物理融合系統(tǒng))

1、信息物理融合系統(tǒng) Cyber Physical System （CPS） 介紹人：南郵匯報內容nCPS簡介n基于CPS的漢諾塔介紹什么是CPSnCPS是集成計算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)，是計算進程和物理進程的統(tǒng)一體。nCPS是在環(huán)境感知的基礎上，深度融合計算、通信和控制能力的可控可信可擴展的網絡化物理設備系統(tǒng) nCPS包含了將來無處不在的環(huán)境感知、嵌入式計算、網絡通信和網絡控制等系統(tǒng)工程，使物理系統(tǒng)具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)作和自治功能。與物聯(lián)網的關系n物聯(lián)網是在計算機互聯(lián)網的基礎上，利用RFID、無線數據通信等技術，把世界上萬事萬物連接起來的網絡（無需人的干預）n物聯(lián)網所擅長

2、的基于RFID的連接，對于CPS來說太過簡單。在很多應用中，CPS對接入網絡的設備的計算能力的要求遠非RFID能比。 n物聯(lián)網技術讓人類主動地全方面感知，實現(xiàn)智慧的感知生活 nCPS是環(huán)境感知的基礎上實現(xiàn)人、機、物的互聯(lián)互通與深度融合 nCPS在物與物互聯(lián)的基礎上，還強調對物的實時、動態(tài)的信息控制與信息服務 電影少數派報告與軟件系統(tǒng)相比n軟件系統(tǒng)是一組狀態(tài)轉換的序列，其目標是實現(xiàn)數據處理。nCPS更加注重功能性需求，最終目標是協(xié)調物理進程，即實現(xiàn)信息處理和物理控制，強調實時性、可靠性、安全性、私密性、可適應性等。 與嵌入式系統(tǒng)相比n嵌入式系統(tǒng)側重在處理器上運行，是一種在有限資源環(huán)境下的優(yōu)化技術

3、。nCPS是計算與物理成分的集成，相當于嵌入式系統(tǒng)+網絡+控制，是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向和研究熱點。nCPS將計算和通信能力嵌入到傳統(tǒng)的物理系統(tǒng)之中，導致了計算對象的變化。它作為計算進程和物理進程的統(tǒng)一體，集成了計算、通信與控制于一體，是一個智能系統(tǒng)。 CPS 重要性nPCAST在挑戰(zhàn)下的領先競爭世界中的信息技術研發(fā)中列為8大關鍵的信息技術之首nCPS不僅會催生出新的工業(yè)，甚至會重新排列現(xiàn)有產業(yè)布局。不亞于一場工業(yè)革命CPS的前景的前景n廣闊的應用領域 智能交通系統(tǒng) 醫(yī)療設備系統(tǒng) 能源保護 環(huán)境監(jiān)控 航空航天軟件 關鍵基礎設施（電力、水） 節(jié)能建筑 生物系統(tǒng)等。CPS所面臨的挑戰(zhàn)n計算速度 由于

4、很多CPS需要海量運算，當前嵌入式系統(tǒng)的計算速度還無 法滿足這一要求 n網絡通信效率 互聯(lián)網時常出現(xiàn)網絡擁堵遲延，難以保證穩(wěn)定性n研究條件 CPS是一個橫跨多個學科的領域 CPS技術還剛剛興起，還需較長時間的發(fā)展和培育 目前進展n歐盟計劃從2007年到2013年在嵌入智能與系統(tǒng)的研究與技術(ARTMEIS)上投入54億歐元(超過70億美元)，以期在2016年成為智能電子系統(tǒng)的世界領袖。n美國2008年成立CPS指導小組，把CPS應用放在交通、國防、能源、醫(yī)療、農業(yè)和大型建筑設施等方面。n列入美國國家科學基金會(NSF)和歐洲第七框架(FP7)的大型科研資助計劃中n國內，CPS技術還剛剛興起，還

5、需較長時間的發(fā)展和培育。n目前上海已在智能交通領域開展類似試點。 The Towers of Hanoi as a Cyber Physical System Education Case Study nI. INTRODUCTIONnII. TOWERS OF HANOI AS A CYBER-P HYSICAL SYSTEMCASE STUDYnIII. TEACHING OPPORTUNITIES IN THE CASE STUDYnIV. MULTI- DOMAIN DIRECTION OF INQUIRYnV. CONCLUSIONINTRODUCTIONnCDIO conceive design implement operatenPBL Progect-based Learning 基于CPS的漢諾塔案例研究傳統(tǒng)模式npink and place machinenone OEM 最初位置 原始順序 方塊的個數 最終擺放的位置 最終的順序CPS 模式nOne pick and place machinenMany OEMnsituational awarenessCps模式具有環(huán)境感知能力n每個模塊都含有一個OEMn每個小方塊都是智能的n方塊與控制系統(tǒng)，各個方塊之間都存在信息交互n每個模塊都會根據收集到的信息生成相應的