信息物理系统的特征

信息物理系统的特征

海量运算是CPS接入设备的普遍特征，因此，接入设备通常具有强大的计算能力。从计算性能的角度出发，把一些高端的CPS应用比作胖客户机/服务器架构的话，那么物联网则可视为瘦客户机服务器，因为物联网中的物品不具备控制和自治能力，通信也大都发生在物品与服务器之间，因此物品之间无法进行协同。从这个角度来说物联网可以看作CPS的一种简约应用，或者说，CPS让物联网的定义和概念明晰起来。在物联网中主要是通过RFID与读写器之间的通信，人并没有介入其中。感知在CPS中十分重要。众所周知，自然界中各种物理量的变化绝大多数是连续的，或者说是模拟的，而信息空间数据则具有离散性。那么从物理空间到信息空间的信息流动，首先必须通过各种类型的传感器将各种物理量转变成模拟量，再通过模拟/数字转换器变成数字量，从而为信息空间所接受。从这个意义上说，传感器网络也可视为CPS的一部分。

从产业角度看，CPS涵盖了小到智能家庭网络大到工业控制系统乃至智能交通系统等国家级甚至世界级的应用。更为重要的是，这种涵盖并不仅仅是比如说将现有的家电简单地连在一起，而是要催生出众多具有计算、通信、控制、协同和自治性能的设备。

信息物理融合系统的特性

1）复杂性

CPS是一个多维度而非单维度的开放式系统，具有高度的复杂性，能支持建造国家级甚至全球级的大型或者特大型物理设备联网“。它是由很多具有通信、计算和央策控制功能的设备组成的智能网络，使物理设备具有计算、通信、精确控制远程协调和自治五大功能，所有设备相互协作，使整个系统处于最佳状态。

2）异构性

CPS是一个异构的分布式系统，由多种异构的通信网络、计算系统控制系统和异质的物理设备构成，因此涉及多样的异构数据需要处理。

3）深度融合

CPS通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合，通过实时交互来扩展新的功能，每个物理设备均深度嵌人了计算和通信功能”。这导致了计算对象从数字的变为模拟的，从离散的变为连续的，从静态的变为动态的，是一个有多种类型的计算对象并存的系统。

4）自组织与自适应性

CPS从规模上可以覆盖一个大的区域甚至整个国家，其接人的物理设备数量非常庞大，管理非常困难。CPS促进了嵌人式系统和混合系统的生成，使计算组件和物理环境之间实现更灵活的交互，主要体现在可以通过代理来实现自组织、自适应。

5）实时性

CPS需要及时了解物理设备的现况，通过网络化控制手段对物理设备进行必要的控制和干预，但由于移动设备的接人会造成设备状态随机变化，所以需要对物理设备进行实时动态重组，这对计算过程的时间确定性和并行性要求很高，对网络实时性要求也非常高。

6）海量性

大型CPS是由大量的物理设备彼此连接和整合而成的动态网络，这些数量庞大的智能设备进行实时数据采集和信息交互，会产生巨大的数据量，因而海量数据处理的需求会变得非常迫切。此外，CPS还具有不确定性、灵活性、高效性、可靠性、安全性隐私性等特征。