赛博物理系统技术在实际应用中的作用

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：2008年，美国国家自然科学基金会召开的赛博物理系统峰会特别提出了赛博物理系统在3个领域广阔的应用前景。考虑到新一代交通系统具有典型的CPS特征，其效率的完全发挥将需要充分运用CPS理论和设计方法等方面的研究成果。CPS理论可为健康医疗系统实现上述功能，在改善现有医疗系统方面发挥重要作用。通过CPS技术能够更有效地利用稀缺医疗资源。表2-1CPS应用领域

到目前为止，尽管CPS存在诸多需要解决的理论和技术难题，但是它已经在国家电网、智能交通和环境监控等诸多领域得到了应用，并且产生了积极的经济价值，体现了其技术上的优势。

2008年，美国国家自然科学基金会召开的赛博物理系统峰会特别提出了赛博物理系统在3个领域广阔的应用前景。

（1）分布式能源系统。传统电网采用垂直、中心控制物理架构，为了克服传统电网中电力生产及电力传输等过程中的诸多不足，分布式能源系统对传统电网采取诸多改进措施：加入大量分布式电力生产源，电力储存设备及可控制负载（诸如可充电混合电动汽车）。对于分布式能源系统，无线网络传感和控制可以更有效、更可靠、更灵活地改善网络性能，提高电网的效率。当然，分布式能源系统的巨大潜力如果希望得到完全开发，需要重新考虑能源系统的物理架构、控制方法及通信方式，突破现有电网架构、控制和无线网络通信等方面存在的理论上和技术上的局限。

（2）新一代交通系统。目前的交通网络存在严重的拥挤，结果是降低了运行的效率，增加了燃油的消耗量。并且严重的拥挤需要政府增加更多的道路资源，需要巨大的经济投资。然而，对于现存的交通基础设施，如果可以提高其运行效率则是改善交通拥挤的一个非常有效的途径。因此，结合计算技术和网络技术的新一代交通系统已受到广泛的研究并正得到应用，与现有交通系统相比，新一代交通系统具有明显的进步：具有更大的运输能力，更少的交通拥挤、油料消耗和废气排放，系统更安全，更可靠。考虑到新一代交通系统具有典型的CPS特征，其效率的完全发挥将需要充分运用CPS理论和设计方法等方面的研究成果。

（3）健康医疗系统。健康医疗系统的改善可使全民受益，因此是一项非常有意义的事情。为了更好地改善健康医疗系统，需要考虑在线安全医疗设备系统建设，远程医疗诊断和治疗，以及随之需要的医疗设施的改革。CPS理论可为健康医疗系统实现上述功能，在改善现有医疗系统方面发挥重要作用。通过CPS技术能够更有效地利用稀缺医疗资源。

此外，CPS可在分布式机器人、军事系统、智能建筑、智能桥梁建设、汽车、移动通信设备等领域发挥作用，CPS技术作为21世纪工业的技术基础，可为这些领域的产品开发、技术上的改进提供诸多机会。CPS应用领域见表2-1。

表2-1　CPS应用领域

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赛博物理系统技术在实际应用中的作用

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