Heterogeniczne cyberfizyczne systemy systemów

Oryginalny tytuł:

Heterogeneous Cyber Physical Systems of Systems

Zawartość książki:

Systemy cyberfizyczne są naturalnym rozszerzeniem tak zwanego "Internetu rzeczy". Są to "systemy współpracujących elementów obliczeniowych kontrolujących jednostki fizyczne". Cyberfizyczne systemy systemów (CPSoS) są uważane za "następną rewolucję obliczeniową" po komputerach mainframe (lata 60-70), komputerach stacjonarnych i Internecie (lata 80-90) oraz wszechobecnych komputerach (lata 00); ponieważ wszystkie aspekty codziennego życia szybko ewoluują w kierunku interakcji ludzi między sobą, a także ich otoczenia za pośrednictwem urządzeń komputerowych (często mobilnych), a także dlatego, że w większości przypadków systemy będą wykorzystywać swoje możliwości obliczeniowe do interakcji między sobą.

CPSoS umożliwiają połączenie świata fizycznego z cybernetycznym. Korzystając z czujników, systemy wbudowane monitorują i zbierają dane z procesów fizycznych, takich jak sterowanie pojazdem, zużycie energii lub funkcje zdrowotne człowieka. Systemy są połączone w sieć, dzięki czemu dane są dostępne globalnie. CPSoS umożliwiają aplikacjom bezpośrednią interakcję ze zdarzeniami w świecie fizycznym, na przykład w celu pomiaru i reagowania na zmiany ciśnienia krwi lub szczytowe wartości zużycia energii. Wbudowane systemy sprzętowe i programowe znacznie zwiększają funkcjonalność i konkurencyjność pojazdów, samolotów, sprzętu medycznego, zakładów produkcyjnych i urządzeń gospodarstwa domowego. Połączenie tych systemów z wirtualnym środowiskiem globalnie połączonych usług i systemów informatycznych otwiera zupełnie nowe obszary innowacji i nowe platformy biznesowe.

Przyszłe CPSoS będą miały wiele zaawansowanych, wzajemnie połączonych części, które muszą natychmiast wymieniać, analizować i działać na szczegółowych danych w wysoce skoordynowany sposób. Ciągły postęp w nauce i inżynierii będzie niezbędny, aby umożliwić postęp w projektowaniu i rozwoju tych złożonych systemów. Wieloskalowe, wielowarstwowe, wielodomenowe i wielosystemowe zintegrowane infrastruktury będą wymagały nowych podstaw w nauce i inżynierii systemów. Naukowcy i inżynierowie rozumiejący inne systemy fizyczne będą musieli współpracować z informatykami i informatykami, aby osiągnąć skuteczne, wykonalne projekty. W tym samouczku przedstawiono podstawowe i zaawansowane zagadnienia dotyczące projektowania przyszłych heterogenicznych CPSoS, w tym odpowiednie technologie Blockchain, systemy rekonfigurowalne, zaawansowane interfejsy czujników i procesy projektowania zorientowane na człowieka. Omówiono również niektóre zaawansowane narzędzia do projektowania i wdrażania cybernetycznych części CPSoS (tj. narzędzia do projektowania FPGA firmy Xilinx).