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信息物理系统文献综述摘要： 随着世界科学技术的进步、创新能力的提升，信息物理系统（Cyber-Physical System ,CPS）作为一门新的研究领域应运而生，引起了国内外学术界以及工业界的广泛关注。互联网改变了人与人之间的交流方式、相互关系，那么信息物理系统将改变人与物之间的关系。信息物理系统是计算、通信、和物理过程高度集成的系统，通过在物理设备中嵌入感知、通信、计算能力，实现对物质世界的分布式感知、智能信息处理，并通过反馈机制实现对物理过程的实时控制。 关键字：信息物理系统 智能 物联网CPS简介CPS是当今最前沿的交叉研究领域之一，被认为是计算机信息处理技术史上的又一次技术革命，将会改变我们与物理世界的交互方式，使我们对物理世界的控制由直接的手动操作变为简单的自动控制，不需要我们在花费大量的时间、精力、物力，只需在控制端发出相应的指令，就可以使物理世界的变化朝着人类需要的方向，以便人类获得最舒适的生活。CPS涉及计算科学、网络通信、控制理论、传感器等多门学科，广泛应用于多种实际系统，与人类的生活和社会的发展息息相关，是涵盖了小到纳米级生物机器人，大到全球的复杂大系统。比如道路交通系统、航空航天、国家电网等大型基础设备系统以及精细农业、药丸式电子内窥镜等局部或微型系统。CPS技术的深入研究和成果应用将会改变信息世界和物理世界的信息交互方式，并有助于实现新一代的智能系统，是构建人类未来智慧城市的基础。 目前国内有一个与CPS相近的概念—物联网，并在中国深圳有了雏形，已经实现一些相对简单的功能，同样也是一个很热门的研究方向，但其与CPS的最大差别在于：物联网只有感知物理世界的能力，而没有控制物理的功能或者简单的控制功能。物联网主要是通过RFID与读写器之间的通信，人并没有介入其中，而CPS不仅感知世界，并具有较强的控制物理世界的能力，充分发挥人的主观能动性。 CPS的研究现状美国于2006年首先提出信息物理融合的研发，近几年多次举办CPS相关的国际性会议和研讨会，深入讨论CPS的理论、应用、性能、安全性等。CPS连续多年被NSF 列为科研热点。美国总统科学技术委员会，把CPS放在与软件、数据、数据存储等并称八大关键信息的首位。麻省理工学院设计了基于移动机器人的分布式智能机器人花园, 研究了面向动态环境感知、多节点协调通讯和任务自主获取与执行的 CPS 自治建模和控制。宾夕法尼亚工程学院研究的导航软件GrooveNet，在系统的协调性、稳定性和可信度上做了很多创新, 能够同时支持真实车辆与虚拟车辆的运行监控。在欧洲, CPS 研究还处在理论创新的尝试阶段，许多学者对于 CPS 的构架与建模新方法展开了讨论和研究。在日韩等国, CPS 从 2008 年左右开始备受关注. 韩国科技院等高等教育机构和科研院尝试开展了 CPS 的课程。中国与2008年在北京召开的IEEE嵌入式研讨会上，将信息物理系统的研讨列为今后技术发展的一大重点。2009年举办的一系列网络控制技术大会中，高度关注了信息物理系统的发展状况。2010年，国家863计划信息技术领域办公室和专家组在上海举办“CPS发展战略论坛”，对这项技术给予高度关注。CPS也逐渐引起专家学者的重视，大连理工大学的夏峰博士于2009年成立了CPS研究小组、何积丰等多位院士在学术报告会议中多次提出CPS相关研究。从现阶段国内外的研究成果上来看，CPS的研究尚处于初始阶段，很多的理论与技术难题尚未攻克，现在还没有完整的使用模型，而我国在这方面刚刚起步，更需加大投入资金人力支持，提高我国在这方面的竞争力，CPS的研究任重而道远。CPS体系结构CPS体系结构是由感知设备(如传感器、感应器等)、嵌入式计算设备(如分布式控制器)和网络(如WSN，Internet等)所组成的多维复杂系统。典型的CPS体系结构中主要包括以下3类组件：传感器、执行器和分布式控制器。传感器主要用于感知物理世界中的物理信息（如环境湿度温度、人身体的生命体征参数、道路交通状况等），并通过模／数转换器将各种模拟的、连续的物理信息转化成能被计算机和网络所处理的数字的、离散的信息。分布式控制器接收由传感器采集并通过网络传输过来的物理信息，经过处理过后以系统输出的形式反馈给执行器执行，基于此来提供智能化服务。执行器接收控制器的执行信息，对物理对象的状态和行为进行调整，以适应物理世界的动态变化，满足人类的需求，方便人类的生活。CPS的特点人们又将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。其主要特点有以下几种：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.