ส่องแสงบน“ ระบบไซเบอร์ทางกายภาพ”


9

วันนี้มักจะได้ยินเสียงของระบบไซเบอร์ทางกายภาพ อย่างไรก็ตามการอ่านในเรื่องนี้ยังไม่ชัดเจนว่าระบบเหล่านั้นแตกต่างจากระบบกระจายและ / หรือระบบฝังตัวอย่างไร ตัวอย่างจากวิกิพีเดียทำให้มันดูเหมือนระบบกระจายทั่วไป ตัวอย่างเช่น:

ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงของระบบดังกล่าวคือสวนหุ่นยนต์กระจายที่ MIT ซึ่งทีมหุ่นยนต์มักจะจัดสวนของพืชมะเขือเทศ ระบบนี้รวมการตรวจจับแบบกระจาย (แต่ละโรงงานมีการติดตั้งโหนดเซ็นเซอร์ตรวจสอบสถานะ) การนำทางการจัดการและเครือข่ายไร้สาย

เห็นได้ชัดว่าระบบการกระจายใด ๆประกอบด้วยการตรวจจับการกระตุ้น (ซึ่งอาจรวมถึงการนำทาง) และระบบเครือข่าย

คำถามของฉันคือระบบทางกายภาพไซเบอร์แตกต่างจากระบบกระจายทั่วไปอย่างไร มันเป็นเพียงชื่อแฟนซีหรือมีบางอย่างที่แตกต่างกันมากกับมัน?

คำตอบ:


5

อ่านผ่านบางส่วนของบทความที่เชื่อมโยงกับในบทความวิกิพีเดียผมกราบจะไม่เห็นด้วยกับ@Theran ความแตกต่างนั้นค่อนข้างดีแม้ว่า Wikipedia จะทำงานได้ไม่ดีนัก

คำว่าระบบสมองกลฝังตัว (ES) มีมาตั้งแต่ยุค 60 และสามารถอ้างถึงอะไรก็ได้ตั้งแต่เครื่องบินไปจนถึง Furby ฉันคิดว่าคำว่าไซเบอร์ - กายภาพระบบ (CPS) ประกาศเกียรติคุณเพื่อแยกความแตกต่างจากสิ่งที่คิดว่าเป็นระบบฝังตัวคือ - วงปิด "เครือข่าย" - ไม่ใช่เครือข่ายที่ทำงานในโดเมนที่ดีและมีข้อ จำกัด - จำกัด โดเมน พลังงาน จำกัด เพื่อส่งผลกระทบต่อระบบทางกายภาพ ในทางกลับกัน CPS รวบรวมความคิดเกี่ยวกับการคิดทั่วโลกดำเนินการในพื้นที่ (ขอโทษด้วยกับPatrick Geddes ) นั่นคือพวกเขามักจะเป็นเครือข่ายที่มีระบบเครือข่ายสูงที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบทางกายภาพในท้องถิ่นขึ้นอยู่กับสถานะและการกระทำของผู้อื่น เอนทิตีในเครือข่ายที่กว้างขึ้น

ในขณะที่แอปพลิเคชั่นหุ่นยนต์จำนวนมากเหมาะสมกับคำนิยามนี้และอาจเรียกได้ว่าระบบไซเบอร์ทางกายภาพ สิ่งที่มอบให้แก่สวนหุ่นยนต์ของ MIT ผมเชื่อว่าเป็นความจริงที่ว่าหุ่นยนต์เป็นส่วนหนึ่งของระบบการกระจายอำนาจที่กว้างขึ้น (PDF) มันเป็นพืชที่ติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ตัดสินใจว่าจะขอรดน้ำหรือบริการอื่นจากหุ่นยนต์ในขณะที่มันเป็นหุ่นยนต์ที่จะทำการตัดสินใจระหว่างพวกเขาว่าจะให้ใครตอบสนองคำขอนั้น ยิ่งไปกว่านั้น CPS ไม่ใช่ทั้งหมดที่คิดว่าเป็น "หุ่นยนต์" ตัวอย่างเช่นกริดพลังงานอัจฉริยะ

ไซเบอร์เนติกส์ตามที่ @Theran ได้สังเกตเห็นนั้นถูกครอบครองด้วยการศึกษาระบบควบคุมและจะเป็นส่วนสำคัญในการศึกษา CPS แต่ก็มีการใช้งานที่หลากหลายในสาขาต่าง ๆ เช่นคณิตศาสตร์เศรษฐศาสตร์และสังคมวิทยาเป็นต้น

นี้รายงานเกี่ยวกับระบบไซเบอร์ทางกายภาพ (PDF) โดยเอ็ดเวิร์ดลีจาก UC Berkeley ทำให้ชัดเจนว่า CPS เป็นขั้นตอนต่อไปในการวิวัฒนาการของระบบฝังตัวที่มีจำนวนมากของข้อ จำกัด เหมือนกัน (ความสามารถในแบบ real-time และความน่าเชื่อถือ) บวกเพิ่มไม่กี่ (ความแข็งแกร่งความสามารถในการปรับตัวสติปัญญาการเชื่อมต่อระหว่างกัน) ดังนั้นฟิลด์ของ CPS จึงเป็นส่วนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาวิธีการใหม่ที่สมบูรณ์แบบสำหรับสถาปัตยกรรมฮาร์ดและซอฟต์แวร์ ตัวอย่างเช่น:

แต่ฉันเชื่อว่าการตระหนักถึงศักยภาพอย่างเต็มที่ระบบ CPS จะต้องใช้เทคโนโลยีใหม่ที่เป็นพื้นฐาน [... ] วิธีการหนึ่งที่ใช้วิธีการจากล่างขึ้นบนคือการปรับเปลี่ยนสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เพื่อให้ได้เวลาที่แม่นยำ [... ] แนวทางขึ้นเป็นโซลูชั่นจากบนลงล่างที่มุ่งเน้นที่แนวคิดของการออกแบบตามโมเดล [... ] ในแนวทางนี้ "โปรแกรม" จะถูกแทนที่ด้วย "โมเดล" ที่แสดงถึงพฤติกรรมของระบบที่น่าสนใจ ซอฟต์แวร์ถูกสังเคราะห์จากแบบจำลอง

ความคิดของ Lee สะท้อนอยู่ในคอลัมน์ Embedded Computing (PDF) โดย Wayne Wolf แห่ง Georgia Tech

ท้ายที่สุดเราได้ติดคอมพิวเตอร์ไว้กับสิ่งของเป็นเวลานาน ทำไมคุณอาจถามว่าเราต้องการศัพท์ใหม่เพื่ออธิบายสิ่งที่เราทำมานานหลายปีหรือไม่ [... ] เรามีทฤษฎีจำนวนเล็กน้อยที่น่าประหลาดใจที่จะบอกเราถึงวิธีการออกแบบระบบควบคุมที่ใช้คอมพิวเตอร์ ทฤษฎีระบบทางกายภาพ - ไซเบอร์พยายามแก้ไขข้อบกพร่องนี้ [... ] ระบบไซเบอร์ - กายภาพมีส่วนร่วมกับโลกแห่งความเป็นจริงในเวลาจริงและใช้พลังงานอย่างแท้จริง สิ่งนี้ต้องการความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับการใช้คอมพิวเตอร์ในฐานะการกระทำทางกายภาพซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่สำหรับการคำนวณ

ฉันขอแนะนำให้อ่านบทความทั้งสองเพื่อดูว่า CPS แตกต่างจากระบบฝังตัว "เพียง" อย่างไร Cyberphysicalsystems.orgมีแผนที่ความคิดของ CPS ในหน้าแรกของพวกเขาที่แสดงให้เห็นถึงแง่มุมต่างๆที่เกี่ยวข้องในการพัฒนา CPS

สำหรับต้นกำเนิดของคำนั้นไม่มีแหล่งข้อมูลใดที่ฉันเห็นว่าเป็นของใคร เอกสารจำนวนมากกำหนดไว้โดยไม่มีการระบุแหล่งที่มาในขณะที่เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่คนแรกที่ใช้ คำแรกปลูกในวรรณคดีในปี 2006แต่ตามเวลานั้นมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกาได้จัดให้มีการประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับระบบทางกายภาพและทางไซเบอร์แล้วแสดงให้เห็นว่าคำนั้นถูกใช้แล้ว


3

มันเป็นเพียงชื่อแฟนซี (และน่าอึดอัดใจ) หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์ไซเบอร์เนติกส์ระบบฝังตัวระบบควบคุมและอื่น ๆ ฉันคาดเดาว่ามีความไม่พอใจกับความหมายหรือความเฉพาะเจาะจงของหมวดหมู่ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ :

  • วิทยาการหุ่นยนต์ - ทำให้คนนึกถึงรถแลนด์โรเวอร์และอุปกรณ์ขนถ่ายวัสดุอุตสาหกรรม
  • ระบบฝังตัว - ไม่เจาะจงเกินไปไม่จำเป็นต้องมีการโต้ตอบทางกายภาพกับโลกนอกเหนือจากปุ่มและจอแสดงผล
  • ระบบควบคุม - ส่วนใหญ่ใช้เพื่ออ้างถึงลูปควบคุมที่กำหนดและไม่กระจาย แปลง Z เพิ่มเติม AI น้อยลง
  • ไซเบอร์เนติกส์ - อาจเป็นความหมายที่ใกล้เคียงที่สุด แต่เมื่อเวลาผ่านไปไซเบอร์ -x ได้หมายถึงสิ่งต่าง ๆ ที่เสมือนจริง (ไซเบอร์สเปซไซเบอร์ไซเบอร์ซีเคียวริตี้ ฯลฯ ) แทนที่จะเป็นระบบควบคุมความหมายดั้งเดิม ดังนั้นความต้องการที่จะยึดติดกับ "ร่างกาย" ที่ค่อนข้างซ้ำซ้อนเพื่อเตือนผู้คนว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับอะตอมไม่ใช่แค่บิต

คุณเคยรู้จักประวัติคำศัพท์หรือไม่? มันถูกคิดค้นขึ้นมาได้ที่ไหน?
Shahbaz

ฉันได้ยินคำว่า UIUC ครั้งแรกเมื่อประมาณ 4 ปีก่อน ฉันไม่รู้ว่านั่นคือสิ่งที่มันปรากฏตัวครั้งแรก มีห้องทดลองระบบทางกายภาพไซเบอร์เมื่อฉันเยี่ยมชม
Josh Vander Hook

ไซเบอร์เนติกส์ใช้เพื่อหมายถึงการควบคุมระบบที่ซับซ้อน ตอนนี้มันหมายถึงการปลูกถ่ายเนื้อสัตว์ + เครื่อง cyberpunk-ish
Josh Vander Hook
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.