Sisteme de sisteme fizice cibernetice eterogene

Titlul original:

Heterogeneous Cyber Physical Systems of Systems

Conținutul cărții:

Sistemele ciberfizice sunt extensia naturală a așa-numitului "internet al obiectelor". Acestea sunt "sisteme de elemente computaționale care colaborează și controlează entități fizice". Sistemele ciberfizice ale sistemelor (CPSoS) sunt considerate "următoarea revoluție informatică" după calculul pe mainframe (anii '60-'70), calculul pe desktop și internetul (anii '80-'90) și calculul omniprezent (anii '00); deoarece toate aspectele vieții cotidiene evoluează rapid către interacțiunea oamenilor între ei și cu mediul lor prin intermediul dispozitivelor de calcul (adesea mobile) și deoarece, în majoritatea cazurilor, sistemele își vor utiliza capacitățile de calcul pentru a interacționa între ele.

CPSoS permit lumii fizice să fuzioneze cu cea cibernetică. Cu ajutorul senzorilor, sistemele integrate monitorizează și colectează date din procesele fizice, cum ar fi direcția unui vehicul, consumul de energie sau funcțiile de sănătate umană. Sistemele sunt conectate în rețea, făcând datele disponibile la nivel global. CPSoS fac posibilă interacțiunea directă a aplicațiilor software cu evenimentele din lumea fizică, de exemplu pentru a măsura și reacționa la modificările tensiunii arteriale sau la vârfurile consumului de energie. Sistemele hardware și software integrate extind în mod esențial funcționalitatea și competitivitatea vehiculelor, aeronavelor, echipamentelor medicale, instalațiilor de producție și aparatelor de uz casnic. Conectarea acestor sisteme la un mediu virtual de servicii și sisteme informatice conectate în rețea la nivel global deschide domenii complet noi de inovare și platforme de afaceri noi.

Viitoarele CPSoS vor avea multe părți sofisticate, interconectate, care trebuie să schimbe, să analizeze și să acționeze instantaneu pe baza unor date detaliate, într-un mod foarte coordonat. Progresele continue în știință și inginerie vor fi necesare pentru a permite realizarea de progrese în proiectarea și dezvoltarea acestor sisteme complexe. Infrastructurile integrate la scară multiplă, multistrat, multidomeniu și multisistem vor necesita noi baze în știința și ingineria sistemelor. Oamenii de știință și inginerii care înțeleg altfel sistemele fizice vor trebui să lucreze în tandem cu oamenii de știință din domeniul informaticii și al calculatoarelor pentru a realiza proiecte eficiente și viabile. În acest tutorial, sunt prezentate aspecte de bază și avansate privind proiectarea viitoarelor CPSoS eterogene, inclusiv tehnologiile Blockchain relevante, sistemele reconfigurabile, interfețele senzoriale avansate și procesele de proiectare centrate pe om. De asemenea, sunt abordate anumite instrumente avansate pentru proiectarea și implementarea părților cibernetice ale CPSoS (de exemplu, instrumentele de proiectare FPGA de la Xilinx).