Um zu verstehen, was unter den Cyber-Physical Systems zu verstehen ist, kann es nützlich sein, sich Milliarden verschiedener technologischer Geräte vorzustellen, die in einem komplexen Ökosystem miteinander interagieren und größtenteils mit digitaler Technologie verbunden und / oder ausgestattet sind.
Mit anderen Worten bezieht sich CPS auf eine Reihe von physischen Geräten („Hardware“), die von computergestützten Algorithmen gesteuert werden, hauptsächlich von Software.
Nach dieser Definition sind Personal Computer CPS-Geräte, und tatsächlich könnte ein physisches Gerät, das von einem Algorithmus gesteuert wird, durchaus als Computer definiert werden. In einem solchen Fall würde CPS alle digitalen Computer der Welt repräsentieren, nicht nur die „Standard“ -PCs, sondern alles, was mit einem elektronischen System ausgestattet ist, das digitale Algorithmen verwendet – oder eine Erweiterung solcher Systeme sein kann.
In Cyber-Physical Systems sind physische (auch als „Hardware“ bezeichnete) und Softwarekomponenten eng miteinander verbunden und können in verschiedenen räumlichen und zeitlichen Modi betrieben werden. Sie können verschiedene Verhaltensweisen demonstrieren und sich dynamisch mit dem Kontext ändern. So entsteht ein “lebensechtes” Gefühl.
Es ist wichtig zu verstehen, dass CPS eine extrem breite Palette von Geräten darstellt. Meistens jedes technische Gerät, das auf die eine oder andere Weise programmiert werden kann.
Lassen Sie uns hier einige mögliche CPS-Geräte auflisten:
Ein Laptop mit einem Linux-Betriebssystem
Ein Drucker, der eine serielle Schnittstelle DB-25 verwendet
Eine PCI-Karte
Ein programmierbarer Lego MindStorm-Roboter
Handygesteuerte Wasserpumpe
Ein hybrider Digital-Analog-Computer
Das künstliche Jarvik-7-Herz
Ein „Smart Grid“ -System
Intelligente Waffen
Eine Liste von Geräten, die nicht als CPS betrachtet werden konnten (oder sollten):
Ein “reiner” Quantencomputer
Ein “reiner” elektromechanischer Computer
Ein “reiner” photonischer Computer
Ein “reiner” analoger Computer
Eine mechanische Puppe
Der Motor eines Ford Mustang Erste Generation (70er Jahre)
Die künstliche Herzpumpe der US-Armee (1940)
Der Z3-Computer
Eine Schweizer Eisenbahnuhr
Ein “klassisches” Fernsehgerät
Ein mechanischer Kran
Ein “klassisches” Radio
Ein analoges Wähltelefon
Eine PVC-Plastikflasche
Ein metallisches Schwert
Beachten Sie, dass die meisten (wenn nicht alle) Nicht-CPS-Geräte durch Hinzufügen eines oder mehrerer CPS-Controller in CPS-Geräte konvertiert werden können.
Einige Überlegungen zu CPS
Cyber-Physical Systems sind das Produkt eines technologischen Wandels im Jahr 2000, der „extremen“ Computerisierung der Gesellschaft. CPS wurde durch die Umwandlung von “inerten” Geräten – meist analog – in “intelligente Geräte” geschaffen, die mit einem oder mehreren Mikrocontrollern und Schaltkreisen ausgestattet sind, die für die Kommunikation mit der Außenwelt erforderlich sind.
Zahlungskarten sind ein gutes Beispiel. Zuerst eine einfache Plastikkarte, wurden sie mit einem einfachen Magnetstreifen ausgestattet, dann plötzlich mit einem sehr komplizierten und leistungsstarken Mikrochip („Smartcards“).
Die Idee, Computer und Code überall zu platzieren und miteinander zu verbinden, hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesellschaft und die Evolution und hat die Welt von CPS geschaffen. Der Hauptgrund dafür liegt in Bezug auf Geschäft, Wettbewerbe und Leistungen.
CPS kann auch als Erschaffung eines “Geistes”, eines technologischen “Geistes” und als “Leben” in trägen Dingen in einer Art “magischer” Operation angesehen werden. Einer der kompliziertesten Aspekte von CPS ist, dass sie unterschiedliche Grade der Selbsteinschätzung und Autonomie aufweisen können, z. B. können sie „kognitiv“ sein.