國防信息技術發(fā)展研究

嵌入式計算

智能化與普適化開展西北工業(yè)大學計算機學院周興社2021年5月23日嵌入式智能計算及其應用應用需求(1)

應用需求(2)智能化民用系統(tǒng)智能駕駛輔助系統(tǒng)IDAS幫助司機更平安舒適駕駛,減少交通事故發(fā)生率，提供最正確行駛路線，進行最優(yōu)速度控制和油耗控制;智能照明控制系統(tǒng)ILCS通過感知信息的交互，計算空間光能分布，自動調節(jié)照明亮度和方向，實現(xiàn)光能均勻分布和減低能耗。主要研究內容(1)實時智能計算理論實時智能計算機制嵌入式實時智能化軟件嵌入式多態(tài)智能計算平臺嵌入式智能計算應用系統(tǒng)一體化設計建議研究內容(2)主要研究實時智能計算模型、多態(tài)計算模型、多智能體協(xié)同策略、智能體狀態(tài)可控性分析以及實時智能計算系統(tǒng)性能評價等。實時智能計算理論實時智能計算方法實時Agent設計方法、多Agent通信及其自主協(xié)同機制；實時知識表示及其實時推理；實時任務自主規(guī)劃與執(zhí)行，環(huán)境自適應的智能任務執(zhí)行與管理機制；軟件自愈策略與機制。建議研究內容(3)實時智能計算平臺面向典型的嵌入式智能計算國防和民用系統(tǒng),研究系統(tǒng)一體化設計以及集成化驗證,系統(tǒng)仿真等.

普適計算新開展普適計算的主要特性無所不在的計算無處不有的網絡，無所不在的計算，創(chuàng)造出一個充滿計算和通信能力的環(huán)境以人為中心的計算普適計算是以人為中心的計算模式，計算環(huán)境力求依據(jù)使用者的意圖提供效勞,為使用者提供自然的交互方式.普適計算帶動傳統(tǒng)研究方向開展最新研究開展〔1〕由單一封閉智能空間向多開放智能空間擴展智能空間的應用逐漸呈多尺度化、復雜化;智能空間正由物理上相對封閉的環(huán)境〔如智能房間〕，逐步面向相對開放的環(huán)境〔如智能購物中心);由小規(guī)模走向大規(guī)模。信息交互也由單個孤立智能空間的內部交互，逐漸開展到涉及多個智能空間之間的信息交互。涉及動態(tài)用戶任務遷移,泛化普適資源管理,自適應多模式信息效勞等最新研究開展〔2〕最新研究開展〔3〕最新研究開展〔4〕智能作為普適計算的一個重要終端型載體智能具有普及率高、用戶根底好、便攜性佳、計算能力相對較強、隨時隨地的無線通信能力等優(yōu)勢?；谥悄艿母叨诵诳梢詫崿F(xiàn)許多人們日常急需的信息效勞，3G智能已是首選的普適信息效勞終端;最新研究開展〔5〕越來越重視人機交互中的自然、和諧問題分析近兩年普適計算一流會議論文，已越來越重視普適環(huán)境中的自然人機交互問題以及用戶研究，而關于設備、硬件方面的文章逐漸減少。AwareHome提供的烹調效勞交互最新研究開展〔6〕Cyber-PhysicalSystems

CPS概念Cyber-PhysicalSystem是一個綜合計算、網絡和物理環(huán)境的系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，計算通過反響環(huán)路控制物理過程，同時物理環(huán)境的變化也在影響計算。它的設計不僅要考慮計算對物理過程的控制,還要考慮計算對物理環(huán)境的適應性。-S.ShankarSastry,UCBerkeley翻譯:計算-物理系統(tǒng);虛擬物理系統(tǒng);CPS主要特點離散的計算/信息處理與連續(xù)的物理過程緊密交互為一體;無法判定CPS的行為屬性為那一個或兩個共同作用所產生的結果;CPS的功能與特點通過計算對象與物理過程互動所表達;系統(tǒng)自主適應內部和環(huán)境變化;CPS中的嵌入式計算與網絡設備與其所處環(huán)境之間的交互具有特定的物理性能和資源消耗以及對系統(tǒng)行為的不同作用.航空航天,武器裝備,能源系統(tǒng),工業(yè)自動化系統(tǒng),保健醫(yī)療設備,重大根底設施等;均可構造成CPS系統(tǒng).美國CPS研究方案NSFWorkshoponCPS;NationalMeetingonNetworkedEmbeddedControlforCPS;NationalWorkshoponHighConfidenceSoftwarePlatformsforCPS;NSFIndustryRound-TableonCPS

……計算系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的別離開展傳統(tǒng)模式

計算系統(tǒng)設計者對計算機相連的物理環(huán)境特性和要求僅有籠統(tǒng)概念;主流編程語言的抽象中一般缺乏明確的時間和物理參數(shù)表示,將物理特性籠統(tǒng)認為是非功能特性(時間,功耗,可靠性);物理系統(tǒng)工程師設計的物理系統(tǒng)模型將計算機作為一個嚴格執(zhí)行算法的設備,忽略了嵌入式計算與通信平臺的物理特性以及主要性能(任務調度,資源管理,通信延遲),將這些性能認為是次要的執(zhí)行問題;嵌入式計算系統(tǒng)的研究與努力主要集中于解決物理環(huán)境對NIT帶來的挑戰(zhàn);CPS不是簡單地在傳統(tǒng)產品中植入計算與通信設備,而是將計算和網絡融入物理系統(tǒng)中,以產生新功能并提升系統(tǒng)質量;主要研究內容(1)CPS設計方法論及其工具20世紀為計算系統(tǒng)和物理系統(tǒng)設計分別提出了有效的設計方法和工具,但CPS設計難度遠超過兩個領域的簡單疊加;需求分析和設計更加復雜化;需要抽象能力更強的系統(tǒng)模型表達離散計算與連續(xù)物理實體的統(tǒng)一語義和銜接;CPS設計集成,仿真與驗證方法及其工具;將高風險的