CPS---(Cyber-Physical Sytem,信息物理融合系统)

1.CPS定义

CPS是连接计算机虚拟世界与物理现实世界的系统。---We refer to systems that bridge the cyber-world of computing and communications with the physical world ascyber-physical systems.

CPS是把计算与物理世界整合到一起，并通过多种形式能与人类进行交互的新一代系统---The term cyber-physical systems (CPS) refers to a new generation of systems with integrated computational and physical capabilities that can interact with humans through many new modalities.

2.CPS重要性

2006年2月，基于美国国会评估美国的技术竞争力和维持提高这种竞争力的要求，美国科学院发布的《美国竞争力计划》将CPS列为重要的研究项目。美国总统科学与技术顾问委员会（PCAST）于2007年把CPS作为网络与信息技术领域的第一项提案。2008年成立的美国CPS指导小组在《CPS执行概要》中，把CPS应用放在交通、国防、能源、医疗、农业和大型建筑设施等方面。除此之外，美国国家科学基金会(NSF)和欧洲第七框架(FP7)的大型科研资助计划，都投入了大量经费。

3.CPS，IPSO，MAS三者关系

CPS(Cyber-Physical Sytem)很重视并发性和时间确定性的问题；而IPSO(IP for Smart Objects)不太重视这两个问题；MAS(Multi-Agent System)重视的是与环境适应的问题。

（1）CPS(Cyber Physical System,信息物理融合系统)
CPS象基于网络的闭环控制----遵循确定性原则，它是传统控制理论在网络上的延伸，所以它对时间确定性和并行性要求很高，对网络实时性要求也很高，如用CAN，而不用TCP/IP。CPS包括计算、通信和控制三部分，它把计算机的虚拟世界连接到现实的物理世界。

典型的项目如关注电厂网络控制的伯克利大学的托勒密2项目[1]，和关注未来能源利用的、由美国多个高校和研究机构参与的、未来信息物理融合能源系统(Future Cyber-Physical Energy Systems)的研究[2]。

从KK的书《失控》[3]思想来看，KK不主张集中控制思想。本人也感觉，时间确定性和并行性是更高层来保证的，如TCP/IP中的IP只是做到Best-Effort, 而由上层TCP、RTP来保证其它的。

如果把CPS比喻成一个巨人的话，其它所有的计算、通信和控制等相关技术只是组成这个巨人的零件或组织，都包括到其中了。

其理念为：所有的技术我都包括了---All your base are belong to us.

（2）IPSO(Internet Protocol for Smart Objects)
IPSO象基于网络的开环控制---遵循Best Effort原则，如Internet of Thing，6LowPAN等。瑞典计算机科学研究院的Adam Dunckel[4] 从博士生开始就做了很多这方面的工作，并主持一个开源项目Contiki, 大家比较熟悉的uIP、lwIP和uIPv6就是他做的。IPSO联盟成员包括IBM、Cisco等，已经有50多个成员。

其理念为：对正确问题的近似回答，比对错误问题的正确回答要好得多，因为前者最终会得到精确的结果---Far better an approximate answer to the right question, which is often vague, than an exact answer to the wrong question, which can always be made precise.

（3）MAS(Multi-Agent System，多智能体系统)
MAS也叫自治系统、自组织系统，其中有很多的Agent，Agent是个智能体---遵循自我管理、本地观察和非中心控制的自适应原则。能自学习、有自己的规则，对环境感知并响应，采用“We can get smart things from stupid things.”方式，如蚁群算法。这种方法是KK的《失控》所提倡的。它更像一个真实的、我们生活的世界的样子。MIT做了很多这方面的东西。

米歇尔.沃尔德洛的《复杂》、遗传算法发明人霍兰的《涌现》《隐秩序》、元胞自动机发明人斯蒂芬·沃尔夫勒姆的《一种新科学》的思想就是MAS的基础。

其理念为: 简单的规则，可以产生复杂和有趣的行为---Using simple rules, can result in far more complex and interesting behavior.

4.总结

我想，不能说哪一种会代替其它的，在这个多样化的世界中，三者会共存的，各有其应用空间，或混合应用。而从CPS发展来看，它将把IPSO和MAS包括到自己中，某些局部采用MAS和IPSO，而总体上是CPS，CPS的包括的范围更大一些。

如果把CPS比喻成一个巨人的话，其它计算、通信和控制等相关技术只是组成这个巨人的零件或组织。

相关技术：网络，分布计算，RTOS，WSN， Zigbee, 6LowPAN, uIP, lwIP, uIPv6, 嵌入式系统，Internet of Thing. Control, MAS。。。

参考：
[1]http://ptolemy.eecs.berkeley.edu/index.htm
[2]Lee Seshia 《 Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach 》【关于CPS】
[3] http://www.ece.cmu.edu/~nsf-cps/organizers.php
[4]http://www.sics.se/~adam/