會(huì)計(jì)學(xué)1CyberPhysicalSystem信息物理融合系統(tǒng)匯報(bào)內(nèi)容CPS簡(jiǎn)介基于CPS的漢諾塔介紹第1頁(yè)/共24頁(yè)什么是CPSCPS是集成計(jì)算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)，是計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程的統(tǒng)一體。CPS是在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)第2頁(yè)/共24頁(yè)CPS包含了將來(lái)無(wú)處不在的環(huán)境感知、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，使物理系統(tǒng)具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。第3頁(yè)/共24頁(yè)

與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，把世界上萬(wàn)事萬(wàn)物連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)（無(wú)需人的干預(yù)）物聯(lián)網(wǎng)所擅長(zhǎng)的基于RFID的連接，對(duì)于CPS來(lái)說(shuō)太過(guò)簡(jiǎn)單。在很多應(yīng)用中，CPS對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的計(jì)算能力的要求遠(yuǎn)非RFID能比。

第4頁(yè)/共24頁(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓人類主動(dòng)地全方面感知，實(shí)現(xiàn)智慧的感知生活CPS是環(huán)境感知的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的互聯(lián)互通與深度融合CPS在物與物互聯(lián)的基礎(chǔ)上，還強(qiáng)調(diào)對(duì)物的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的信息控制與信息服務(wù)第5頁(yè)/共24頁(yè)電影《少數(shù)派報(bào)告》第6頁(yè)/共24頁(yè)與軟件系統(tǒng)相比軟件系統(tǒng)是一組狀態(tài)轉(zhuǎn)換的序列，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。CPS更加注重功能性需求，最終目標(biāo)是協(xié)調(diào)物理進(jìn)程，即實(shí)現(xiàn)信息處理和物理控制，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性、私密性、可適應(yīng)性等。

第7頁(yè)/共24頁(yè)與嵌入式系統(tǒng)相比嵌入式系統(tǒng)側(cè)重在處理器上運(yùn)行，是一種在有限資源環(huán)境下的優(yōu)化技術(shù)。CPS是計(jì)算與物理成分的集成，相當(dāng)于嵌入式系統(tǒng)+網(wǎng)絡(luò)+控制，是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。CPS將計(jì)算和通信能力嵌入到傳統(tǒng)的物理系統(tǒng)之中，導(dǎo)致了計(jì)算對(duì)象的變化。它作為計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程的統(tǒng)一體，集成了計(jì)算、通信與控制于一體，是一個(gè)智能系統(tǒng)。第8頁(yè)/共24頁(yè)CPS重要性 PCAST在《挑戰(zhàn)下的領(lǐng)先——競(jìng)爭(zhēng)世界中的信息技術(shù)研發(fā)》中列為8大關(guān)鍵的信息技術(shù)之首

CPS不僅會(huì)催生出新的工業(yè)，甚至?xí)匦屡帕鞋F(xiàn)有產(chǎn)業(yè)布局。不亞于一場(chǎng)工業(yè)革命

第9頁(yè)/共24頁(yè)CPS的前景廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域

智能交通系統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)能源保護(hù)環(huán)境監(jiān)控航空航天軟件關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施（電力、水）節(jié)能建筑生物系統(tǒng)等。第10頁(yè)/共24頁(yè)CPS所面臨的挑戰(zhàn)計(jì)算速度

由于很多CPS需要海量運(yùn)算，當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算速度還無(wú)法滿足這一要求網(wǎng)絡(luò)通信效率

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵遲延，難以保證穩(wěn)定性研究條件

CPS是一個(gè)橫跨多個(gè)學(xué)科的領(lǐng)域

CPS技術(shù)還剛剛興起，還需較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和培育

第11頁(yè)/共24頁(yè)目前進(jìn)展歐盟計(jì)劃從2007年到2013年在嵌入智能與系統(tǒng)的研究與技術(shù)(ARTMEIS)上投入54億歐元(超過(guò)70億美元)，以期在2016年成為智能電子系統(tǒng)的世界領(lǐng)袖。第12頁(yè)/共24頁(yè)美國(guó)2008年成立CPS指導(dǎo)小組，把CPS應(yīng)用放在交通、國(guó)防、能源、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和大型建筑設(shè)施等方面。列入美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)和歐洲第七框架(FP7)的大型科研資助計(jì)劃中第13頁(yè)/共24頁(yè)國(guó)內(nèi)，CPS技術(shù)還剛剛興起，還需較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和培育。目前上海已在智能交通領(lǐng)域開展類似試點(diǎn)。第14頁(yè)/共24頁(yè)TheTowersofHanoiasaCyberPhysicalSystemEducationCaseStudy

I.

INTRODUCTIONII.

TOWERSOFHANOIASACYBER-PHYSICALSYSTEMCASESTUDYIII.

TEACHINGOPPORTUNITIESINTHECASESTUDYIV.

MULTI-DOMAINDIRECTIONOFINQUIRYV.CONCLUSION第15頁(yè)/共24頁(yè)INTRODUCTIONCDIOconceivedesignimplementoperatePBLProgect-basedLearning

第16頁(yè)/共24頁(yè)

基于CPS的漢諾塔案例研究

傳統(tǒng)模式pinkandplacemachineoneOEM

最初位置原始順序方塊的個(gè)數(shù)最終擺放的位置最終的順序第17頁(yè)/共24頁(yè)第18頁(yè)/共24頁(yè)CPS模式OnepickandplacemachineManyOEMsituationalawareness第19頁(yè)/共24頁(yè)第20頁(yè)/共24頁(yè)Cps模式具有環(huán)境感知能力每個(gè)模塊都含有一個(gè)OEM每個(gè)小方塊都是智能的方塊與控制系統(tǒng)，各個(gè)方塊之間都存在信息交互每個(gè)模塊都會(huì)根據(jù)收集到的信息生成相應(yīng)的計(jì)劃向控制系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求控制系統(tǒng)匯總信息生成最終執(zhí)行的步