Mengungkap “sistem fisik cyber”


9

Hari-hari ini, orang sering mendengar sistem cyber-fisik . Membaca tentang subjek, sangat tidak jelas bagaimana sistem tersebut berbeda dari sistem terdistribusi dan / atau embedded. Contoh-contoh dari Wikipedia itu sendiri hanya membuat mereka lebih mirip sistem terdistribusi tradisional. Sebagai contoh:

Contoh dunia nyata dari sistem semacam itu adalah Taman Robot Terdistribusi di MIT di mana tim robot merawat kebun tanaman tomat. Sistem ini menggabungkan penginderaan terdistribusi (setiap instalasi dilengkapi dengan simpul sensor yang memantau statusnya), navigasi, manipulasi, dan jaringan nirkabel.

Jelas, setiap sistem terdistribusi terdiri dari penginderaan, aktuasi (yang dapat dengan mudah menyertakan navigasi) dan jaringan.

Pertanyaan saya adalah, bagaimana tepatnya perbedaan sistem fisik-cyber dari sistem terdistribusi tradisional? Apakah itu hanya nama mewah, atau ada sesuatu yang sangat berbeda dengannya?

Jawaban:


5

Membaca beberapa artikel yang tertaut di artikel Wikipedia, dengan hormat saya tidak setuju dengan @Theran . Perbedaan itu tampaknya cukup beralasan, meskipun Wikipedia melakukan pekerjaan yang buruk.

Istilah embedded system (ES) telah ada sejak tahun 60an dan dapat, bisa dibilang, merujuk pada apa saja dari pesawat terbang ke Furby. Saya pikir istilah cyber-physical systems (CPS) diciptakan untuk membedakannya dari apa yang secara tradisional dianggap sebagai embedded system, yaitu loop tertutup, "kotak" non-jaringan yang beroperasi dalam domain yang didefinisikan dengan sangat baik dan dibatasi dengan domain keterbatasan daya untuk mempengaruhi sistem fisik. CPS, di sisi lain, mewujudkan gagasan berpikir global, bertindak secara lokal (permintaan maaf saya kepada Patrick Geddes ), yaitu, mereka biasanya sistem yang sangat berjejaring yang membawa perubahan dalam sistem fisik lokal yang bergantung pada keadaan dan tindakan pihak lain. entitas dalam jaringan yang lebih luas.

Sementara banyak aplikasi robot sesuai dengan definisi ini, dan karena itu dapat disebut sistem cyber-fisik, banyak yang tidak. Saya percaya, yang memberikan kehormatan pada taman robot MIT adalah kenyataan bahwa robot merupakan bagian dari sistem yang lebih luas dan terdesentralisasi (PDF). Adalah tanaman, dilengkapi dengan sensor, yang memutuskan kapan untuk meminta penyiraman atau layanan lain dari robot, sementara itu adalah robot yang kemudian memutuskan di antara mereka mana yang akan memenuhi permintaan itu. Selain itu, tidak semua CPS dianggap sebagai "robot", misalnya, jaringan listrik cerdas.

Sibernetika , seperti yang dicatat oleh @Theran, sibuk dengan studi tentang sistem kontrol, dan karenanya akan membentuk bagian inti dari mempelajari CPS, tetapi juga memiliki jangkauan aplikasi yang lebih luas di bidang-bidang seperti matematika, ekonomi, dan sosiologi, misalnya.

Ini laporan pada sistem cyber fisik (PDF), oleh Edward Lee dari UC Berkeley, menjelaskan bahwa CPS adalah langkah berikutnya dalam evolusi sistem tertanam dengan banyak kendala yang sama (kemampuan real-time, keandalan) ditambah beberapa tambahan yang (kekokohan, kemampuan beradaptasi, kecerdasan, keterkaitan). Karena itu, bidang CPS, sebagian, berkaitan dengan pengembangan pendekatan yang benar-benar baru untuk arsitektur perangkat keras dan perangkat lunak. Sebagai contoh:

Tapi saya percaya bahwa untuk mewujudkan potensi penuhnya, sistem CPS akan membutuhkan teknologi baru yang fundamental [...] Salah satu pendekatan yang sangat banyak pendekatan bottom-up adalah untuk memodifikasi arsitektur komputer untuk memberikan waktu presisi [...] Melengkapi bottom- pendekatan atas adalah solusi top-down yang berpusat pada konsep desain berbasis model [...] Dalam pendekatan ini, "program" digantikan oleh "model" yang mewakili perilaku sistem yang menarik. Perangkat lunak disintesis dari model.

Pikiran Lee bergema di kolom Embedded Computing (PDF) oleh Wayne Wolf dari Georgia Tech.

Lagi pula, kami memiliki komputer yang melekat pada barang untuk waktu yang lama. Mengapa, Anda mungkin bertanya, apakah kami membutuhkan istilah baru untuk menggambarkan apa yang telah kami lakukan selama bertahun-tahun? [...] Kami memiliki sejumlah kecil teori yang memberi tahu kami bagaimana merancang sistem kontrol berbasis komputer. Teori sistem cyber-physical mencoba untuk memperbaiki kekurangan ini. [...] Sistem cyber-fisik aktif terlibat dengan dunia nyata dalam waktu nyata dan mengeluarkan energi nyata. Ini membutuhkan pemahaman baru tentang komputasi sebagai tindakan fisik — perubahan besar untuk komputasi.

Saya sarankan membaca kedua artikel untuk pandangan yang baik tentang bagaimana CPS berbeda dari sistem embedded "belaka". Cyberphysicalsystems.org memiliki peta konsep CPS di beranda mereka yang dengan baik menggambarkan banyak aspek yang terlibat dalam pengembangan CPS.

Adapun asal usul istilah, tidak ada sumber yang saya temukan menghubungkannya dengan siapa pun. Banyak makalah yang mendefinisikannya tanpa atribusi sementara jelas bukan yang pertama menggunakannya. Istilah ini pertama kali muncul dalam literatur pada tahun 2006 tetapi, pada saat itu, US National Science Foundation telah menyelenggarakan Lokakarya tentang Sistem Cyber-Fisik , menunjukkan bahwa istilah tersebut sudah digunakan pada saat itu.


3

Itu hanya nama yang mewah (dan canggung). Juga dikenal sebagai robotika, sibernetika, sistem tertanam, sistem kontrol, dan sebagainya. Saya menduga ada beberapa ketidakpuasan dengan implikasi atau kekhususan kategori terkait lainnya:

  • Robotika - Membuat orang memikirkan penemu dan peralatan penanganan bahan industri.
  • Sistem tertanam - Terlalu tidak spesifik, tidak harus memiliki banyak interaksi fisik dengan dunia di luar tombol dan tampilan.
  • Sistem kontrol - Sebagian besar digunakan untuk merujuk ke loop kontrol deterministik dan non-didistribusikan. Lebih banyak transformasi Z, lebih sedikit AI.
  • Sibernetika - mungkin makna yang paling dekat, tetapi seiring waktu siber-x telah memaknai hal-hal yang murni virtual (dunia maya, keamanan dunia maya, dll) alih-alih makna sistem kontrol yang asli. Jadi, kebutuhan untuk memakukan "fisik" yang agak berlebihan untuk mengingatkan orang bahwa ini melibatkan atom dan bukan hanya bit.

Apakah Anda juga mengetahui sejarah kata itu? Bagaimana / Di mana ia diciptakan?
Shahbaz

Saya pertama kali mendengar kata di UIUC sekitar 4 tahun yang lalu. Saya tidak tahu apakah di situlah pertama kali muncul. Ada lab sistem fisik-cyber ketika saya berkunjung.
Josh Vander Hook

Sibernetika dulu berarti mengendalikan sistem yang kompleks. Sekarang ini berarti implan daging + mesin cyberpunk-ish.
Josh Vander Hook
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.