【人工智能】信息物理系统（Cyber physical systems）

信息物理系统

信息物理系统(Cyber physical systems，CPS)是一种机制。这种机制是基于计算机算法的控制或监控，整个系统与Internet整合在一起，所以名称中有“Cyber”。在CPS中，物理和软件组件在不同的空间和时间尺度上运行。其应用包括自动汽车系统、医疗监控、过程控制系统、机器人系统、自动飞行员电子设备、智能电网、交通物流系统等。

基本概念

• 嵌入式系统（embedded system）
  顾名思义，嵌入式意味着连接到另一个东西。嵌入式系统可以被认为是一个嵌入了软件的计算机硬件系统。它可以是独立的系统，也可以是大型系统的一部分。嵌入式系统是为执行特定任务而设计的微控制器或微处理器系统。嵌入式系统由三部分组成：1.硬件 2.应用软件 3.实时操作系统(RTOS)，该系统对应用程序软件进行监视，并提供一种机制，让处理器按照计划通过控制延迟来运行进程。小型嵌入式系统可能没有实时操作系统。因此，我们可以将嵌入式系统定义为基于微控制器的、软件驱动的、可靠的、实时的控制系统。

• 物联网（Internet of Things）
  物联网(IoT)是指由能够收集和共享电子信息的物理对象组成的网络。物联网包括各种各样的“智能”设备，从传输生产过程数据的工业机器，到追踪人体信息的传感器。这些设备使用Internet协议(IP)，该协议用于识别万维网上的计算机并允许它们彼此通信。物联网背后的目标是让设备能够实时自我报告，提高效率，并比人机或人工的系统更快地将重要信息显示出来。

• 自动驾驶（Autonomous Car）
  自动驾驶汽车是一种能够感知环境并在无人参与的情况下进行操作的车辆。任何时候都不需要人类乘客控制车辆，也不需要人类乘客出现在车辆内。一辆自动驾驶汽车可以去任何传统汽车去的地方，做任何有经验的人类司机做的事情。经常出现的self-driving car的概念与autonomous car有一点点不同，self-driving car在某些甚至所有情况下都能自动驾驶，但人类乘客必须时刻准备好控制局面，而autonomous意味着全自动化。

• 传感器网络（sensor network）
  无线传感器网络由多个传感器节点组成，通常部署在二维平面上，用于感知和传输物理参数。感测的物理参数被传送到一个或多个接收器。每个传感器大致由以下单元组成:发射机、接收机、传感和计算。它们可以监视和记录任意数量的环境条件，从工厂到数据中心到医院实验室，甚至野外环境。传感器网络连接到Internet、企业WAN或LAN或专门的工业网络，以便将收集的数据传输到后端系统进行分析并用于应用程序。

什么是CPS？

信息物理系统(cyber-physical system，CPS)是指计算机辅助的软件组件与机械和电子部件的组合，可以通过数据基础设施(如互联网通信的数据中心)进行访问。

信息物理系统具有高度的复杂性。信息物理系统的理论基础是通过有线或无线通信网络将嵌入式系统连网。这一概念的提出为大型、分布式、复杂系统的研究和开发提供了新的理论基础。

移动信息物理系统具有固有的移动性，是信息物理系统的一个突出的子范畴。与传统的嵌入式系统不同，成熟的CPS通常设计为与物理输入和输出交互的网络，而不是独立的设备。这一想法与机器人和传感器网络的概念密切相关，它们由人工智能领域典型的智能机制控制和监督。科学和工程的不断进步将改善计算和物理元素之间的关系，通过智能机制将显著提高网络物理系统的适应性、自主性、效率、功能性、可靠性、安全性和可用性。将在几个方面扩展网络物理系统的潜力，包括:干预(例如，避免碰撞); 精度(如机器人手术和纳米技术制造); 在危险或难以接近的环境下作业(如搜救、消防、深海勘探等); 协调(如空中交通管制、战争); 效率(如零能耗建筑); 以及人类能力的提高(例如，健康监测)。

参考

https://thecustomizewindows.com/2018/01/cyber-physical-system-cps/
https://www.tutorialspoint.com/embedded_systems/es_overview.htm
https://www.investopedia.com/terms/i/internet-things.asp
https://searchnetworking.techtarget.com/What-is-a-sensor-network