洞悉物联网发展1000问之赛博CPS会是物联网的2.0版本吗?

物联网的1.0版本已经进入高潮,任何人都知道物联网是万物相连。那么万物连起来就能打通应用吗?很明显,连是动作,不是结果。连起来以后的目标也什么?赛博系统的建立可以说是物联网其后的一个目标发展方向。

什么是赛博系统?有必要提早学习下!

赛博系统,英文简称CPS,是Cyber-Physical Systems 的缩写。也可以叫做数码或者数字物理系统,当然这是直译过来的。

按照更为标准的解释,CPS叫做信息物理系统。信息物理系统通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术,构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统,实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。

而物联网通常解释也就是把物体的感知,传输和应用结合起来的系统。可见,CPS对于怎么应用说的更清楚,目的很明确。

难怪CPS就称为工业4.0的核心理念,同时更深入挖掘,也是工业互联网的核心理念。CPS概念狭隘的讲,将作为内核定位在工业制造和计算网格的范围内。CPS在广义概念上,特别是国际上已经远超出自动控制领域的概念了,它涉及计算机、电子信息、网络通信、信息管理等跨学科知识和技术。

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CPS包括制造、农业、医疗、教育、能源、交通、环保等应用内容,自然过程或工业过程都是其密不可分的组成部分。它不是受控的物理系统,而是受控和物理的系统。

Cyber源自希腊语单词Kubernetes,意思是舵手。美国应用数学家、控制论创始人诺伯特·维纳(Norbert Wiener,1894-1964)在《控制论》中使用Cybernetics一词,现在学术界一致翻译为 ”控制论“。Physical指的是物理的、客观的世界。可描述的范围非常宽泛,不单单指我们平时理解的硬件,应包括所有的自然现象过程和工业生产过程。

Cyber-Physical要描述的是一个能控能观、可与人类主观意识产生信息交互循环的客观世界。

Systems是复数形式,是指多个系统,CPS在概念原型中直接用了复数,表明这些系统都不是孤立的,应该是一群关联性很强的系统。

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2007年,美国总统科学顾问委员会(President's Science Advisory Council,PSAC)提交的《面临挑战的领导地位》把CPS列为8个重点领域之首,从此美国政府确定了CPS发展战略,美国自然科学基金委员会累计资助了百余个CPS研究课题。而CPS真正在工业领域火起来,是因为德国为它定义了一套可落地的技术框架,并大量应用到制造业中,还将CPS作为工业4.0的核心内容进行了宣传和丰富。

其中,加州伯克利分校UCB的定义是:CPS是计算过程和物理过程的集成系统,利用嵌入式计算机和网络对物理过程进行监测和控制,并通过反馈环实现计算和物理过程的相互影响。

2010年3月1日,德国工程院启动了AgendaCPS项目,并通过近2年时间的研究,发布了《信息物理系统综合研究报告》(Integrierte Forschungsagenda Cyber-Physical Systems),在这个项目中,德国首次提出了“CPS+制造业=工业4.0”的提法,从而使得2012年继续开展了工业4.0的研究,并于2013年发布了《德国工业4.0未来项目实施建议》。

如果说CPS+制造业=工业4.0,那么CPS+其他行业呢?深入研究下去会有很多惊喜不断的结果。

可以看出,信息物理系统是工业和信息技术范畴内跨学科、跨领域、跨平台的综合技术体系所构成的系统,覆盖广泛、集成度高、***性强、创新活跃,是两化融合支撑技术体系的集大成。

信息物理系统能够将感知、计算、通信、控制等信息技术与设计、工艺、生产、装备等工业技术融合,能够将物理实体、生产环境和制造过程精准映射到虚拟空间并进行实时反馈,能够作用于生产制造全过程、全产业链、产品全生命周期,能够从单元级、系统级到系统之系统(SoS)级不断深化,实现制造业生产范式的重构。

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从新一轮产业变革的全局出发,结合多年来推动两化融合的实践,我们认为,信息物理系统是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系。

今天我们可以讲CPS 绝对不仅仅是在制造领域,它将对很多行业带来变革。

物体信息化和信息物理化将产生互补。物体信息化恰恰是物联网1.0版的重点,而下一步会就信息物理化,也就是赛博的系统化进入到空前繁荣的过程。

赛博系统是处理和操作信息的行为,我们今天谈的智能系统,无论这种能力是从人类移植来还是机器算法自我挖掘得来,都是将信息在机器中存储和处理才发挥作用的。

物联网2.0版本会是赛博系统吗?也许这个大胆的探索又会是新一轮技术创新的开始。我们太缺乏新概念引路了。如果工业互联网的核心价值就是CPS,那么赛博系统确实可以作为物联网的下一代发展去仔细研究。

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——————本文完——————

声明:本文系《洞悉——物联网发展1000问》系列文章第五十篇,旨在希望通过系统性与行业专业视角就物联网产业当前发展现状与经济潜力予以分析和分享。IOT物联网,万物互联,互联万物。

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作者:王正伟 中关村物联网产业联盟秘书长 全球物联网大会主席 本文系作者原创  51CTO博客-新社汇and微会动袁帅 授权发布


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