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用為例，闡明 cps 對我國社會經濟生活的重大影響。關鍵詞：信息物理融合系統(tǒng)，智能交通

2、，智能家居21 世紀是信息技術產業(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備為主體的信息系統(tǒng)在社會生活各方面的應用為主。傳統(tǒng)的嵌入式設備往往是一步成型，對外界而言是封閉的，遠遠不能滿足當下對物理設備可控制、可交互、可通信、可擴展等眾多應用需求。因此，在環(huán)境感知基礎上，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）不僅已成為國內外學術界研究開發(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、網絡和物理環(huán)境的多維復雜系統(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鍵信息技術的首位。與此同時，美國國家自然科學基金委員會（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)的世界領先地位。在我國，盡管相對于當下呼聲較高的物聯(lián)網而言，cps 還資歷尚淺。但是國家已經于“十二.五”計劃中將其提出，作為未來我國信息技術產業(yè)發(fā)展的重要方向之一。相應的， “973” 、 “863”與國家自然科學基金也紛紛提出相應科研方案以適應國家未來的戰(zhàn)略傾向。1.4. 相關技術與挑戰(zhàn)由于實時系統(tǒng)、傳感器網絡、普適計算等信息技術的迅猛發(fā)展，cps 的領域

5、將愈加拓寬。單個傳感設備在 cps 中意義很小，因此網絡通信技術必不可少。自組織（ad hoc）網絡、internet 和更靈活的 ip 都需要重新改寫。而對于硬件，無論是傳感設備、通信設備、計算設備還是控制設備，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. 應用領域信息物理融合系統(tǒng)在諸多工業(yè)領域都有著廣泛的應用前景，現(xiàn)僅就智能交通、智能家居、兩個方面