Cyber Physical System(信息物理融合系統(tǒng))

信息物理融合系統(tǒng)

CyberPhysicalSystem（CPS）

介紹人：南郵匯報內(nèi)容CPS簡介基于CPS的漢諾塔介紹什么是CPSCPS是集成計(jì)算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)，是計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程的統(tǒng)一體。CPS是在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)CPS包含了將來無處不在的環(huán)境感知、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，使物理系統(tǒng)具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。

與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，把世界上萬事萬物連接起來的網(wǎng)絡(luò)（無需人的干預(yù)）物聯(lián)網(wǎng)所擅長的基于RFID的連接，對于CPS來說太過簡單。在很多應(yīng)用中，CPS對接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的計(jì)算能力的要求遠(yuǎn)非RFID能比。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓人類主動地全方面感知，實(shí)現(xiàn)智慧的感知生活CPS是環(huán)境感知的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的互聯(lián)互通與深度融合CPS在物與物互聯(lián)的基礎(chǔ)上，還強(qiáng)調(diào)對物的實(shí)時、動態(tài)的信息控制與信息服務(wù)電影《少數(shù)派報告》與軟件系統(tǒng)相比軟件系統(tǒng)是一組狀態(tài)轉(zhuǎn)換的序列，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。CPS更加注重功能性需求，最終目標(biāo)是協(xié)調(diào)物理進(jìn)程，即實(shí)現(xiàn)信息處理和物理控制，強(qiáng)調(diào)實(shí)時性、可靠性、安全性、私密性、可適應(yīng)性等。

與嵌入式系統(tǒng)相比嵌入式系統(tǒng)側(cè)重在處理器上運(yùn)行，是一種在有限資源環(huán)境下的優(yōu)化技術(shù)。CPS是計(jì)算與物理成分的集成，相當(dāng)于嵌入式系統(tǒng)+網(wǎng)絡(luò)+控制，是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。CPS將計(jì)算和通信能力嵌入到傳統(tǒng)的物理系統(tǒng)之中，導(dǎo)致了計(jì)算對象的變化。它作為計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程的統(tǒng)一體，集成了計(jì)算、通信與控制于一體，是一個智能系統(tǒng)。CPS重要性 PCAST在《挑戰(zhàn)下的領(lǐng)先——競爭世界中的信息技術(shù)研發(fā)》中列為8大關(guān)鍵的信息技術(shù)之首

CPS不僅會催生出新的工業(yè)，甚至?xí)匦屡帕鞋F(xiàn)有產(chǎn)業(yè)布局。不亞于一場工業(yè)革命

CPS的前景廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域

智能交通系統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)能源保護(hù)環(huán)境監(jiān)控航空航天軟件關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施（電力、水）節(jié)能建筑生物系統(tǒng)等。CPS所面臨的挑戰(zhàn)計(jì)算速度

由于很多CPS需要海量運(yùn)算，當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算速度還無法滿足這一要求網(wǎng)絡(luò)通信效率

互聯(lián)網(wǎng)時常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵遲延，難以保證穩(wěn)定性研究條件

CPS是一個橫跨多個學(xué)科的領(lǐng)域

CPS技術(shù)還剛剛興起，還需較長時間的發(fā)展和培育

目前進(jìn)展歐盟計(jì)劃從2007年到2013年在嵌入智能與系統(tǒng)的研究與技術(shù)(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(lǐng)袖。美國2008年成立CPS指導(dǎo)小組，把CPS應(yīng)用放在交通、國防、能源、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和大型建筑設(shè)施等方面。列入美國國家科學(xué)基金會(NSF)和歐洲第七框架(FP7)的大型科研資助計(jì)劃中國內(nèi)，CPS技術(shù)還剛剛興起，還需較長時間的發(fā)展和培育。目前上海已在智能交通領(lǐng)域開展類似試點(diǎn)。TheTowersofHanoiasaCyberPhysicalSystemEducationCaseStudy

I.

INTRODUCTIONII.

TOWERSOFHANOIASACYBER-PHYSICALSYSTEMCASESTUDYIII.

TEACHINGOPPORTUNITIESINTHECASESTUDYIV.

MULTI-DOMAINDIRECTIONOFINQUIRYV.CONCLUSIONINTRODUCTIONCDIOconceivedesignimplementoperatePBL

Progect-basedLearning

基于CPS的漢諾塔案例研究

傳統(tǒng)模式pinkandplacemachineoneOEM

最初位置原始順序方塊的個數(shù)最終擺放的位置最終的順序CPS模式OnepickandplacemachineManyOEMsituationalawarenessCps模式具有環(huán)境感知能力每個模塊都含有一個OEM每個小方塊都是智能的方塊與控制系統(tǒng)，各個方塊之間都存在信息交互每個模塊都會根據(jù)收集到的信息生成相應(yīng)的計(jì)劃向控制系統(tǒng)