信息物理融合系統(tǒng)概述

1、 信息物理融合系統(tǒng)概述 信息物理融合系統(tǒng)概述摘要：信息物理融合系統(tǒng)（cps）作為計算進程與物理過程的結(jié)合體，是集傳感、通信、計算與控制于一身的下一代智能系統(tǒng)。本文介紹了 cps 的定義、特點及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了我國發(fā)展 cps 現(xiàn)今與未來將面臨的機遇與挑戰(zhàn)。并以 cps 在智能交通、智能家居為典型代表的兩方面應(yīng)用為例，闡明 cps 對我國社會經(jīng)濟生活的重大影響。關(guān)鍵詞：信息物理融合系統(tǒng)，智能交通

2、，智能家居21 世紀(jì)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的年代，如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)的的技術(shù)突破與創(chuàng)新，正使人類生活的環(huán)境與方式發(fā)生著翻天覆地的變化，尤其是以嵌入式計算設(shè)備為主體的信息系統(tǒng)在社會生活各方面的應(yīng)用為主。傳統(tǒng)的嵌入式設(shè)備往往是一步成型，對外界而言是封閉的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)下對物理設(shè)備可控制、可交互、可通信、可擴展等眾多應(yīng)用需求。因此，在環(huán)境感知基礎(chǔ)上，實現(xiàn)人、機、物的互聯(lián)互通與深度融合的信息物理融合系統(tǒng)（cyber-physical sys

3、tem， cps）不僅已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究開發(fā)的重要方向，也將成為企業(yè)界優(yōu)先投資發(fā)展的重點領(lǐng)域。同時，對于加速推進我國工業(yè)化和信息化的融合也具有重要意義。1. cps 簡介1.1. cps 定義cps 中文譯為信息物理融合系統(tǒng)，是一個綜合計算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)。其概念最早是由美國國家自然基金委員會活等并稱八大關(guān)鍵信息技術(shù)的首位。與此同時，美國國家自然科學(xué)基金委員會（nsf） ，常年致力于資助針對 cps 研發(fā)的科研工作組，

4、已達數(shù)十個之多。在歐洲，歐盟計劃投入 6 年時間 54 億歐元成為智能電子系統(tǒng)的世界領(lǐng)先地位。在我國，盡管相對于當(dāng)下呼聲較高的物聯(lián)網(wǎng)而言，cps 還資歷尚淺。但是國家已經(jīng)于“十二.五”計劃中將其提出，作為未來我國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。相應(yīng)的， “973” 、 “863”與國家自然科學(xué)基金也紛紛提出相應(yīng)科研方案以適應(yīng)國家未來的戰(zhàn)略傾向。1.4. 相關(guān)技術(shù)與挑戰(zhàn)由于實時系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、普適計算等信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，cps 的領(lǐng)域

5、將愈加拓寬。單個傳感設(shè)備在 cps 中意義很小，因此網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)必不可少。自組織（ad hoc）網(wǎng)絡(luò)、internet 和更靈活的 ip 都需要重新改寫。而對于硬件，無論是傳感設(shè)備、通信設(shè)備、計算設(shè)備還是控制設(shè)備，都要求具備低能耗、短延遲、小規(guī)模、易裝載與低價格的特點。而基于硬件基礎(chǔ)上的軟件與嵌入式操作系統(tǒng)，則重點在實時性與安全性的要求上2. 應(yīng)用領(lǐng)域信息物理融合系統(tǒng)在諸多工業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景，現(xiàn)僅就智能交通、智能家居、兩個方面