一种信息-物理融合系统体系结构

信息-物理融合系统(cyber-physical system, CPS)是当今最前沿的交叉研究领域之一,它被普遍认为是计算机信息处理技术史上的下一次革命,将会改变人与现实物理世界之间的交互方式,具有广泛的应用前景.CPS是一种分布式且深度嵌入式的实时系统,实时性是CPS的一个极重要特征和性能要求.研究了CPS体系结构,提出了一种CPS系统模型,并且从实时任务调度和实时网络两个方面,提出了解决系统实时性保证问题的初步方案,为进一步的研究工作奠定了基础.     

信息物理融合系统研究综述

信息物理融合系统(Cyber-physical systems, CPS)是多维异构的计算单元和物理对象在网络环境中高度集成 交互的新型智能复杂系统,具有实时、鲁棒、自治、高效和高性能等特点.本 文首先介绍了CPS的概念和特征,综述了CPS的当前发展状况与应用前景;其次, 对CPS的系统构成进行了简要分析,讨论了CPS与相关技术的区别与联系;最后, 对CPS技术发展所面临的主要挑战及可能的研究方向进行了总结与展望.     

基于多视图的信息物理融合系统体系结构研究

美国将信息-物理融合系统（Cyber-Physical Systems,CPS）列为八个重要信息技术领域之首,CPS亦成为国内当前研究热点。通过对国内外CPS研究现状分析,针对系统、功能和技术三个视图角度,提出了三种新型基于视图的CPS体系结构,说明了三种视图间的关系,利用微电网CPS实例论证了基于不同视图的CPS体系结构分析方法的优点。同时,对于CPS未来的研究方向进行了展望。     

信息物理融合系统网络安全综述

信息物理融合系统(cyber-physical systems,CPS)是集计算、通信和控制于一体的智能系统,实现网络和物理的深度协作和有机融合.目前CPS在关键的基础设施、政府机构等领域发挥着越来越重要的作用.由于物理限制,计算机和网络产生的安全漏洞会导致CPS遭受巨大的破坏,同时还会引起经济损失、社会动乱等连锁反应,所以研究CPS的安全问题对于确保系统安全运行具有重要意义.本文结合国内外的研究现状,概述了CPS安全控制和攻击检测的最新进展.首先本文总结了CPS典型的系统建模以满足对系统性能分析的需要.然后介绍了3种典型的网络攻击,即拒绝服务攻击、重放攻击和欺骗攻击.根据检测方法的类别,对CPS攻击检测的发展进行的概述.此外还讨论了系统的安全控制和状态估计.最后总结和展望了CPS网络安全面临的挑战和未来的研究方向.     

仓库管理信息物理融合系统

根据库房安全管理与事故预警的要求,提出将信息物理融合系统引入仓库管理。根据库房状态及其内部环境参量,结合库房仓储自身功能特点及运作规则,定制关于库房仓储管理的信息物理融合系统,构建具有感知环境、预警机制和自动监测等功能的仓库管理信息物理融合系统,通过分析,认为物料实体与环境信息的有机交互可以为管理者提供可靠监控方式,从而提高库房作业效率和监管水准,系统地初步应用验证该了模型的可行性。     

仓库管理信息物理融合系统

根据库房安全管理与事故预警的要求,提出将信息物理融合系统引入仓库管理。根据库房状态及其内部环境参量,结合库房仓储自身功能特点及运作规则,定制关于库房仓储管理的信息物理融合系统,构建具有感知环境、预警机制和自动监测等功能的仓库管理信息物理融合系统,通过分析,认为物料实体与环境信息的有机交互可以为管理者提供可靠监控方式,从而提高库房作业效率和监管水准,系统地初步应用验证该了模型的可行性。     

信息物理融合系统体系结构研究

信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)是近年来国内外科技界与学术界研究的新兴的重要领域。为了从整体上把握和研究CPS的体系结构,归纳列举包括原型的、基于事件驱动的、"发布-订阅"式的、面向服务的和基于云的几类主流的CPS体系结构。分析讨论CPS各类主流体系结构的层次划分及层级结构,归纳其共性,总结并提出典型CPS体系结构和典型CPS层级体系结构,为以后CPS体系结构的研究提供了参考。     

信息物理融合系统(CPS)研究综述

信息物理融合系统(Cyber-Physical Systcms, CPS)是将计算资源与物理资源紧密结合与协调的产物,它将改变人类与物理世界的交互方式。作为物联网的演进,CPS已经引起了国内外相关科研机构、政府部门和社会的广泛关注。介绍和阐述了CPS的定义、系统结构和特性,重点研究和讨论了CPS的理论技术体系、对计算机科学领域带来的重大挑战以及研究现状,最后展望了CPS的研究动向。     

面向未来网络的信息-物理融合系统的探讨

随着信息通信技术的发展,信息-物理融合系统已成为相互依存、深度融合的超大规模二元复合网络系统。研究其信息网络框架、体系结构和大数据及碎片化知识的属性,对未来智能电网理论研究和实际工程应用具有重要意义。针对互联网、物联网、大数据知识等引领人类社会进入信息知识大爆炸时代的特征,重点探讨电力信息-物理融合系统所面临的机遇和挑战,未来将呈现新能源并网、电子信息装置比率提升、多能源和多网络融合的发展趋势,从发、输、变、调配用等环节提出了大数据和人工智能知识的应用展望,助力于未来智能电网信息化决策与部署。     

A distributed logic for Networked Cyber-Physical Systems

We describe a distributed logical framework designed to serve as a declarative semantic foundation for Networked Cyber-Physical Systems. The framework provides notions of facts and goals that include interactions with the environment via external goal requests, observations that generate facts, and actions that achieve goals. Reasoning rules are built on a partially ordered knowledge-sharing model for loosely coupled distributed computing. The logic supports reasoning in the context of dynamically changing facts and system goals. It can be used both to program systems and to reason about possible scenarios and emerging properties.     

关键基础设施网络安全技术研究进展

通过对关键基础设施的网络安全现状进行总结,对关键基础设施的安全威胁进行了分类,着重对信息物理融合系统在受到网络攻击时采用的数据词典、证据理论、博弈论等方法进行网络安全防护深入分析,着重分析了基于信任理论的信息物理融合系统的防御方案,阐述了关键基础设施的相关性与脆弱性之间的关系,总结了现有主要的关键基础设施网络安全的模拟技术,对比分析了现有的仿真技术的特点.最后提出了关键基础设施网络安全技术值得深入研究的发展方向.     

基于信息物理系统的面向方面中间件特征模型

信息物理系统（Cyber-physical Systems,CPS）是集计算、通信和控制能力于一体的多维复杂的分布式系统,这就要求系统必须通过专门的定制。实时中间件可以有效地解决分布式系统的异构性和互操作性等问题。信息物理系统中间件存在着分布性、容错性、性能分析、实时性、日志记录等非功能的横切关注点,基于面向方面的中间件构建技术,能够把这些横切关注从中间件中分离出来,形成独立于中间件的核心功能的方面。文中提出一个面向方面的中间件,能够处理分布式信息物理系统的动态问题,在文中,将重点放在特征模型定义,并且概述了其映射到一个动态的面向方面的中间件平台。     

走向社会信息物理生产系统

随着信息物理系统（Cyber-physical system,CPS）融合深度和融合广度的不断增加,信息物理生产系统（Cyber-physical production system,CPPS）呈现出显著的社会化趋势.通过对信息物理生产系统相关技术的研究,分析了信息物理生产系统的社会化演进历程,建立了社会信息物理生产系统（Social cyber-physical production system,SCPPS）模型;根据人与智能体的信息物理交互行为差异,基于对人类社会行为特点的分析,类比研究了智能体社会与人类社会融合的广义互联社会特点;归纳出信息物理系统的七种交互模式及其在社会信息物理生产系统中的应用;总结出社会信息物理生产系统面临标准化、人性化和安全化的挑战问题.     

基于大维数据驱动的油气管网泄漏监控模糊决策方法

输油管网状态量多及工艺复杂,难以建立精确的管网数学模型,为了能够实时监控管网的安全运行情况,本文提出一种基于大维数据驱动的管网泄漏监控模糊决策方法.首先利用管网现有的数据信息,在不对数据进行降维处理的情况下,从信息物理系统的角度出发,将油气管网的拓扑结构、阀门开度等管道物理数据以及压力、流量等运行信息数据结合起来对复杂管网系统建立数据驱动模型.然后基于大维随机矩阵谱理论,将得到的信息物理数据协方差矩阵谱分布及圆环率作为模糊决策的条件对管网运行情况进行判断.当管网拓扑发生动态变化时,提出的方法可以有效地解决误报率高的问题.最后通过仿真及实例的分析,可以证明所提出方法的有效性.     

面向文本描述的CPS资源能力知识图谱构建

信息物理融合系统(cyber-physical system, CPS)在社会生活中发挥越来越广泛的作用. CPS资源的按需编排建立在CPS资源的软件定义基础上,软件接口的定义则依赖对CPS资源能力的充分描述.目前, CPS领域内缺少一个能规范表示资源及其能力的知识库和构建该知识库的有效方法.面向CPS资源的文本描述,提出构建CPS资源能力知识图谱并设计一种自底向上的自动构建方法.给定资源,所提方法先从其代码和文档中提取资源能力的文本描述信息,并基于预定义的表示模式生成规范化表示的能力短语.然后,基于动宾结构的关键成分对能力短语进行划分、聚合与抽象,生成不同类型资源的能力层次化抽象描述.最后,构建资源能力知识图谱.面向Home Assistant平台,构建了包含32个资源类别、957个资源能力的知识图谱.图谱构建实验从不同维度对比分析了手工构建和所提方法自动构建的结果.实验表明,所提方法为CPS资源能力知识图谱的自动化构建提供可行途径,有助于减少人工构建工作量,补充CPS领域内资源服务与能力的描述,并提高图谱的知识完备性.