cps的含義_cps的特征

　　cps的含義

　　信息物理系統(tǒng)（CPS，Cyber-Physical Systems）是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computation、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時(shí)協(xié)同，具有重要而廣泛的應(yīng)用前景。

　　信息物理系統(tǒng)（cyber physical systems，簡(jiǎn)稱CPS）作為計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程的統(tǒng)一體，是集成計(jì)算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)。信息物理系統(tǒng)通過人機(jī)交互接口實(shí)現(xiàn)和物理進(jìn)程的交互，使用網(wǎng)絡(luò)化空間以遠(yuǎn)程的、可靠的、實(shí)時(shí)的、安全的、協(xié)作的方式操控一個(gè)物理實(shí)體。

　　信息物理系統(tǒng)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。它注重計(jì)算資源與物理資源的緊密結(jié)合與協(xié)調(diào)，主要用于一些智能系統(tǒng)上如設(shè)備互聯(lián)，物聯(lián)傳感，智能家居，機(jī)器人，智能導(dǎo)航等。

　　cps的特征

　　與物聯(lián)網(wǎng)相比，CPS在物與物互聯(lián)的基礎(chǔ)上，還強(qiáng)調(diào)對(duì)物的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的信息控制與信息服務(wù)。何積豐院士認(rèn)為，CPS的意義在于將物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，特別是連接到互聯(lián)網(wǎng)上，使得物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治五大功能。

　　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)變換數(shù)據(jù)。而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(shí)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(duì)象的變化。它將計(jì)算對(duì)象從數(shù)字的變?yōu)?a href="http://ttokpm.com/analog/" target="_blank">模擬的，從離散的變?yōu)檫B續(xù)的，從靜態(tài)的變?yōu)閯?dòng)態(tài)的。它作為計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程的統(tǒng)一體，是集成計(jì)算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)。

　　CPS系統(tǒng)的發(fā)展與挑戰(zhàn)

　　從上述中，我們不難看到，CPS系統(tǒng)的價(jià)值與當(dāng)前炙手可熱的物聯(lián)網(wǎng)一樣，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，如可用在智能交通系統(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）、普適自適應(yīng)通信、節(jié)能建筑，生物系統(tǒng)等。

　　何積豐院士在有關(guān)會(huì)議上指出CPS的重大意義，他認(rèn)為CPS不僅會(huì)催生出新的工業(yè)，甚至?xí)匦屡帕鞋F(xiàn)有產(chǎn)業(yè)布局。下一代工業(yè)將建立在CPS之上，隨著CPS技術(shù)的發(fā)展和普及，使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展的物理設(shè)備無處不在，并將推動(dòng)工業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)的升級(jí)換代，極大地提高汽車、航空航天、國防、工業(yè)自動(dòng)化、健康/醫(yī)療設(shè)備、重大基礎(chǔ)設(shè)施等主要工業(yè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　專家分析都認(rèn)為，到2020年前后，信息技術(shù)將會(huì)遭遇到漸進(jìn)是改進(jìn)難以持續(xù)發(fā)展的重大障礙，而在應(yīng)用當(dāng)中，新的模式所帶來的重大規(guī)模的應(yīng)用技術(shù)和集成性技術(shù)或者是系統(tǒng)集群技術(shù)的突破，CPS技術(shù)概念的應(yīng)用將成為重要突破口。

　　但是，傳統(tǒng)的方法并不能滿足CPS系統(tǒng)的開發(fā)需求。CPS系統(tǒng)的開發(fā)需求包括：輸入/輸出的內(nèi)在聯(lián)系，從執(zhí)行指令到實(shí)現(xiàn)意圖，人與系統(tǒng)交互，信息系統(tǒng)的深度嵌入。傳統(tǒng)的系統(tǒng)預(yù)定 I/O 結(jié)構(gòu)，而CPS系統(tǒng)I/O取決于場(chǎng)景；傳統(tǒng)系統(tǒng)“執(zhí)行指令”，CPS系統(tǒng)“實(shí)現(xiàn)意圖”；傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行信息反饋，CPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“物理反饋”；傳統(tǒng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，CPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開放控制（與物理系統(tǒng)多層次交互）。

　　如何突破發(fā)展的瓶頸，這就需要我們繼續(xù)做一些探索性的研究工作，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。當(dāng)然，這種創(chuàng)新不是標(biāo)新立異，而是以應(yīng)用需求為原動(dòng)力，以科學(xué)理論為奠基石，理論與實(shí)際相結(jié)合。

　　國家科技部高新司副司長(zhǎng)楊咸武表示，為了將技術(shù)應(yīng)用造福于社會(huì)、造福于人民，我們不能停留在炒概念上，要面向社會(huì)發(fā)展的需求，利用信息技術(shù)真正解決我們現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中遇到的問題，隨著應(yīng)用量的擴(kuò)大，應(yīng)用場(chǎng)景的變化，應(yīng)用環(huán)境的變化又會(huì)給技術(shù)發(fā)展帶來推動(dòng)作用。

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