信息物理融合系统: 定义、特点及应用领域

信息物理融合系统: 定义、特点及应用领域Cyber Physical System: definition,features and application

信息物理融合系统（CPS）作为计算进程与物理过程的结合体，是集传感、通信、计算与控制于一身的下一代智能系统。
CPS定义 
CPS中文译为信息物理融合系统，是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统。其概念最早是由美国国家自然基金委员会与2006年提出的。它将计算进程与物理进程良好的结合到一起，有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次产业浪潮。它的核心概念是3C（Computation、Communication、Control），即通过人机交互接口来实现与物理进程的交互，使用网络（往往是传感器网络）以实时的、可靠的、远程的、安全的方式监控一个物理实体的具体动作行为。 
CPS特点
人们又将CPS称为“人-机-物”融合系统，其本质是实现人类在时间、空间方面的延伸控制。  （1）与嵌入式系统相比。CPS作为物理设备与计算技术的融合体，使得计算对象经历了由数字到模拟、由离散到连续、由静态到动态、由分布到统一的转变，形同网络、控制与嵌入式系统的动态重组与整合。  （2）与物联网相比。CPS在物理实体互联后实现感知的基础上，更注重对实体设备进行实时、动态的信息控制与信息服务。  （3）与软件系统相比。CPS侧重的是对各个物理进程的实时控制与反馈。强调了信息处理与交互的动态响应。
应用领域 
信息物理融合系统在诸多工业领域都有着广泛的应用前景，现仅就智能交通、智能家居、两个方面给出相应介绍。 
1. 智能交通 
原油价格持续飙升与温室气体大量排放造成的全球变暖使得智能交通领域的革新迫在眉睫。无论是从用户驾驶还是交通管理的角度，都可以对目前的交通形式进行优化。 
随着用户对汽车操控性及安全性等不断提出的新要求，越来越多的汽车生产商采用了种类繁多的嵌入式电子设备。如将电子标签装在车前部或底部，而无线射频收发装置分布于道路上。我们就可以通过CPS系统有效地实现机动车辆违章检测、定位跟踪、人车交互语音导航、ETC电子自助收费、前方路况预报、前方车辆行人预警、交通路口智能化管理、停车无人防盗等诸多智能化管理。 
基于上述技术的发展，智能交通可以大幅度提高道路使用效率，有效减少交通拥堵情况，大幅降低汽车能耗，使温室气体排放量减少25%~30%。同时交通事故不再频繁发生，可使每年因交通事故造成的死亡人数预期下降30%~70%。 
2. 智能家居 
作为新兴行业，家居智能化代表了社会发展的一种主流趋势，有望成为新一轮经济增长点。在我国，已有多家电子数码企业投资发展了单户型智能家居的配套设施。就目前的发展趋势，未来几年中，世界将有近上亿家庭拥有智能、高效、舒适的家居生活。智能家居涵盖家庭生活的方方面面，其中包括：  （1）智能安防系统：可视对讲、指纹（虹膜、语音等）门禁、周界入侵报警及连续拍摄、红外摄像视频监控、110联动等。  （2）智能厨房：手感应水龙头、网络微波炉、网络热水器、直接饮水机、垃圾处理器、燃气泄漏报警、火灾报警等。  （3）智能电器控制：智能空调控制、智能窗帘控制、智能电视机、洗衣机、智能机器人佣人、养植物养宠物等。  （4）智能照明系统：随时间灯光调节、随心情颜色改变、自动节能省电等  （5）智能卫生间：人感应开关灯、感应式坐便器、按摩淋浴浴缸等  （6）智能音响设备：定时开关机、随场景变化节奏、配合安防系统制造气氛、分区播放免打扰等。