"साइबर-भौतिक प्रणालियों" पर प्रकाश डालना


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इन दिनों, एक अक्सर साइबर-भौतिक प्रणालियों के बारे में सुनता है । इस विषय पर पढ़ना, हालांकि, यह बहुत स्पष्ट नहीं है कि वे सिस्टम वितरित और / या एम्बेडेड सिस्टम से कैसे भिन्न हैं। विकिपीडिया के उदाहरण ही उन्हें पारंपरिक वितरित प्रणालियों की तरह बनाते हैं। उदाहरण के लिए:

इस तरह की प्रणाली का एक वास्तविक दुनिया उदाहरण एमआईटी में डिस्ट्रीब्यूटेड रोबोट गार्डन है जिसमें रोबोट की एक टीम टमाटर के पौधों का एक बगीचा बनाती है। यह सिस्टम वितरित सेंसिंग को जोड़ती है (प्रत्येक प्लांट एक सेंसर नोड के साथ सुसज्जित है जो इसकी स्थिति की निगरानी करता है), नेविगेशन, हेरफेर और वायरलेस नेटवर्किंग।

जाहिर है, किसी भी वितरित प्रणाली में संवेदन, एक्ट्यूएशन (जिसमें आसानी से नेविगेशन शामिल हो सकते हैं) और नेटवर्किंग शामिल हैं।

मेरा प्रश्न यह है कि साइबर-फिजिकल सिस्टम पारंपरिक वितरित प्रणालियों से बिल्कुल अलग कैसे है? क्या यह सिर्फ एक फैंसी नाम है, या इसके साथ कुछ अलग है?

जवाबों:


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विकिपीडिया लेख से जुड़े कुछ लेखों के माध्यम से पढ़कर, मैं @Theran से सम्मानपूर्वक असहमत हूँ । भेद काफी अच्छी तरह से प्रतीत होता है, हालांकि विकिपीडिया इसे बनाने का एक खराब काम करता है।

शब्द एम्बेडेड सिस्टम (ES) 60 के दशक के आसपास रहा है और, यकीनन, किसी हवाई जहाज से एक Furby तक किसी भी चीज़ का उल्लेख कर सकता है। मुझे लगता है कि साइबर-फिजिकल सिस्टम (CPS) शब्द को इस बात से अलग करने के लिए तैयार किया गया था, जिसे पारंपरिक रूप से एम्बेडेड सिस्टम के रूप में माना जाता है, अर्थात् बंद-लूप, गैर-नेटवर्क वाले "बॉक्स" जो एक बहुत अच्छी तरह से परिभाषित और संकुचित डोमेन में काम करते हैं। भौतिक प्रणालियों को प्रभावित करने की सीमित शक्ति। दूसरी ओर, CPS, वैश्विक स्तर पर सोचने के विचार को मूर्त रूप देते हैं, ( स्थानीय रूप से पैट्रिक गेडेस के लिए मेरी क्षमा याचना ), अर्थात, वे आमतौर पर अत्यधिक नेटवर्क वाली प्रणाली हैं जो राज्य और अन्य पर निर्भर एक स्थानीय भौतिक प्रणाली में परिवर्तन लाती हैं। व्यापक नेटवर्क में संस्थाएं।

जबकि कई रोबोट अनुप्रयोग इस परिभाषा में फिट होते हैं, और इसलिए इसे साइबर-भौतिक प्रणाली कहा जा सकता है, कई नहीं हैं। एमआईटी के रोबोटिक गार्डन पर जो सम्मान दिया गया है, मुझे विश्वास है कि यह तथ्य यह है कि रोबोट एक व्यापक, विकेंद्रीकृत प्रणाली (पीडीएफ) का हिस्सा हैं। यह पौधे हैं, जो सेंसर से लैस हैं, जो यह तय करते हैं कि रोबोट से पानी या अन्य सेवाओं का अनुरोध कब करना है, जबकि यह रोबोट हैं जो फिर उनके बीच तय करते हैं कि कौन सा उस अनुरोध को पूरा करेगा। इसके अलावा, सभी सीपीएस को "रोबोट" के रूप में नहीं माना जाता है, उदाहरण के लिए, एक बुद्धिमान पावर ग्रिड।

साइबरनेटिक्स , जैसा कि @ थेरन ने उल्लेख किया है, नियंत्रण प्रणालियों के अध्ययन के साथ कब्जा कर लिया गया है, और इसलिए सीपीएस का अध्ययन करने का एक मुख्य हिस्सा बनेगा, लेकिन उदाहरण के लिए, गणित, अर्थशास्त्र और समाजशास्त्र जैसे क्षेत्रों में व्यापक श्रेणी के अनुप्रयोग हैं।

यूसी बर्कले से एडवर्ड ली द्वारा साइबर-फिजिकल सिस्टम (पीडीएफ) की यह रिपोर्ट स्पष्ट करती है कि सीपीएस एम्बेडेड सिस्टम के विकास में अगला कदम है, जिसमें कई समान बाधाओं (वास्तविक समय क्षमताओं, विश्वसनीयता) के साथ कुछ अतिरिक्त भी हैं लोगों (मजबूती, अनुकूलनशीलता, बुद्धिमत्ता, परस्पर संबंध)। जैसे, सीपीएस का क्षेत्र, भागों में है, जो कठिन और सॉफ्टवेयर आर्किटेक्चर के लिए पूरी तरह से नए दृष्टिकोण विकसित करने से संबंधित है। उदाहरण के लिए:

लेकिन मेरा मानना ​​है कि अपनी पूरी क्षमता का एहसास करने के लिए, CPS सिस्टम को मूलभूत रूप से नई तकनीकों की आवश्यकता होगी [...] एक दृष्टिकोण जो बहुत नीचे है, वह है सटीक समय देने के लिए कंप्यूटर आर्किटेक्चर को संशोधित करना [...] अप-अप समाधान टॉप-डाउन समाधान हैं जो मॉडल-आधारित डिज़ाइन की अवधारणा पर केंद्र रखते हैं [...] इस दृष्टिकोण में, "प्रोग्राम" को "मॉडल" द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो ब्याज के सिस्टम व्यवहार का प्रतिनिधित्व करते हैं। सॉफ्टवेयर मॉडल से संश्लेषित किया जाता है।

जॉर्जिया टेक के वेन वुल्फ द्वारा ली गई इस एंबेडेड कम्प्यूटिंग कॉलम (पीडीएफ) में ली के विचार गूंज रहे हैं ।

आखिरकार, हमारे पास लंबे समय तक सामान रखने के लिए कंप्यूटर हैं। क्यों, आप पूछ सकते हैं, क्या हमें यह बताने के लिए एक नया शब्द चाहिए कि हम वर्षों से क्या कर रहे हैं? [...] हमारे पास कंप्यूटर-आधारित नियंत्रण प्रणाली को डिज़ाइन करने के तरीके के बारे में बताने के लिए आश्चर्यजनक रूप से कम मात्रा है। साइबर-फिजिकल सिस्टम सिद्धांत इस कमी को ठीक करने का प्रयास करता है। [...] साइबर-भौतिक प्रणालियां वास्तविक समय में वास्तविक दुनिया के साथ सक्रिय रूप से जुड़ती हैं और वास्तविक ऊर्जा खर्च करती हैं। इसके लिए कंप्यूटिंग की एक नई समझ की आवश्यकता होती है, जो कि भौतिक क्रिया है- कंप्यूटिंग के लिए एक बड़ा बदलाव।

मैं एक अच्छे दृश्य के लिए दोनों लेखों को पढ़ने की सलाह देता हूं कि सीपीएस "मात्र" एम्बेडेड सिस्टम से कैसे भिन्न हैं। Cyberphysicalsystems.org के होमपेज पर CPS का एक कॉन्सेप्ट मैप है, जो NPS को विकसित करने में शामिल कई पहलुओं को दिखाता है।

इस शब्द की उत्पत्ति के लिए, मेरे द्वारा पाया गया कोई भी स्रोत इसके लिए जिम्मेदार नहीं है। कई कागजात इसे बिना किसी कारण के परिभाषित करते हैं, जबकि स्पष्ट रूप से उनका उपयोग करने वाला पहला नहीं है। यह शब्द पहली बार 2006 में साहित्य में सामने आया , लेकिन उस समय तक, यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन ने साइबर-फिजिकल सिस्टम्स पर एक कार्यशाला आयोजित की थी , जिसमें कहा गया था कि यह शब्द तब तक उपयोग में था।


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यह सिर्फ एक फैंसी (और अजीब) नाम है। जिसे रोबोटिक्स, साइबरनेटिक्स, एम्बेडेड सिस्टम, कंट्रोल सिस्टम आदि के रूप में भी जाना जाता है। मैं अनुमान लगा रहा हूं कि उन अन्य संबंधित श्रेणियों के निहितार्थ या विशिष्टता के साथ कुछ असंतोष है:

  • रोबोटिक्स - लोगों को रोवर्स और औद्योगिक सामग्री हैंडलिंग उपकरण के बारे में सोचते हैं।
  • एंबेडेड सिस्टम - बहुत अनिर्दिष्ट, जरूरी नहीं कि बटन और डिस्प्ले के बाहर की दुनिया के साथ ज्यादा शारीरिक संपर्क हो।
  • नियंत्रण प्रणाली - ज्यादातर का उपयोग नियतात्मक और गैर-वितरित नियंत्रण छोरों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है। अधिक Z- परिवर्तन, कम AI।
  • साइबरनेटिक्स - शायद अर्थ में निकटतम, लेकिन समय के साथ साइबर-एक्स का मतलब उन चीजों से है जो मूल नियंत्रण प्रणाली के अर्थ के बजाय विशुद्ध रूप से आभासी (साइबरस्पेस, साइबर स्पेस, आदि) हैं। इस प्रकार लोगों को यह याद दिलाने के लिए कुछ हद तक निरर्थक "भौतिक" से निपटने की आवश्यकता है कि इसमें परमाणु शामिल हैं और न केवल बिट्स।

क्या आप शब्द के इतिहास को भी जानते हैं? कैसे / कहाँ इसका आविष्कार किया गया था?
शहबाज

मैंने पहली बार UIUC में 4 साल पहले इस शब्द को सुना था। मुझे कोई पता नहीं है कि अगर यह पहली बार दिखाई दिया। जब मैंने दौरा किया तो एक साइबर-फिजिकल सिस्टम लैब थी।
जोश वेंडर हुक

साइबरनेटिक्स का अर्थ था जटिल प्रणालियों को नियंत्रित करना। अब इसका मतलब है साइबरपंक-ईश ​​मांस + मशीन प्रत्यारोपण।
जोश वेंडर हुक
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