理论教育 物联网实践:的信息物理系统

物联网实践:的信息物理系统

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:CPS是在环境感知的基础上,深度融合计算、通信和控制能力的可控、可信、可扩展的网络化物理设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互,来增加或扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式检测或控制一个物理实体。而在CPS中,人成为CPS网络的“接入设备”,这种信息的交互可能是通过芯片与人的神经系统直接互联实现的。

物联网实践:的信息物理系统

信息物理系统(Cyber Physical System,CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的复杂系统,通过3C(Computation,Communication,Control)技术的融合与深度协作,实现现实世界与信息世界的相互作用,提供实时感知、动态控制和信息反馈等服务。

CPS是在环境感知的基础上,深度融合计算、通信和控制能力的可控、可信、可扩展的网络化物理设备系统,它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互,来增加或扩展新的功能,以安全、可靠、高效和实时的方式检测或控制一个物理实体。

CPS中的物理设备指的是自然界中的客体,因此不仅指的是冷冰冰的设备,还包括活生生的生物。现有互联网的边界是各种终端设备,人们与互联网之间是通过这些终端来进行信息交换的。而在CPS中,人成为CPS网络的“接入设备”,这种信息的交互可能是通过芯片与人的神经系统直接互联实现的。我们可以用一个实例来描述,当智能交通系统感知到高速行驶的汽车与将要穿越马路的行人之间有发生碰撞的可能时,系统通常的做法是让汽车来个急刹车,或者告诉行人“留步”,而更直接的方法是通过脑-机接口(Brain Machine Inter-face)让人“不走脑子”就来个“立定”,从而避免事故的发生。海量运算往往是很多CPS接入设备的特征,因此,接入设备通常具有强大的计算能力。如果从计算性能的角度出发,把一些高端的CPS应用比作胖客户机/服务器架构的话,那么物联网可视为超级瘦客户机/服务器,因为物联网中的物体不具备控制和自治能力,通信也大都发生在物体与服务器之间,因此物体之间无法进行协同联系。(www.daowen.com)

物联网强调网络的连通作用,而CPS更强调网络的虚拟作用。应该说,物联网是CPS的一种简约应用,或者说,CPS让物联网的定义和概念明晰起来。物联网其实就是以数据流通领域为主的应用。物与物之间的互联远非“各报家门,知道对方何许人也”这么简单。

感知在CPS中十分重要。自然界中各种物理量的变化绝大多数是连续的,或者说是模拟的,而信息空间则充斥着离散量,或者说是数字的。从物理空间到信息空间的信息流动,首先必须通过各种类型的传感器将各种物理量转变成模拟量,再通过A-D转换器变成数字量,从而为信息空间所接受。从这个意义上说,传感器网络也可视为CPS的一部分。

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