Sistemi eterogenei cyber-fisici di sistemi

Titolo originale:

Heterogeneous Cyber Physical Systems of Systems

Contenuto del libro:

I sistemi cyber-fisici sono la naturale estensione del cosiddetto "Internet delle cose". Sono "sistemi di elementi computazionali collaboranti che controllano entità fisiche". I sistemi ciberfisici (CPSoS) sono considerati "la prossima rivoluzione informatica" dopo l'informatica mainframe (anni '60-'70), l'informatica desktop e Internet (anni '80-'90) e l'Ubiquitous computing (anni '00); perché tutti gli aspetti della vita quotidiana si stanno rapidamente evolvendo verso l'interazione degli esseri umani tra loro e con l'ambiente circostante tramite dispositivi computazionali (spesso mobili) e perché nella maggior parte dei casi i sistemi utilizzeranno le loro capacità computazionali per interagire tra loro.

I CPSoS consentono di fondere il mondo fisico con quello cibernetico. Utilizzando sensori, i sistemi embedded monitorano e raccolgono dati da processi fisici, come la guida di un veicolo, il consumo energetico o le funzioni di salute umana. I sistemi sono collegati in rete, rendendo i dati disponibili a livello globale. I CPSoS consentono alle applicazioni software di interagire direttamente con gli eventi del mondo fisico, ad esempio per misurare e reagire alle variazioni della pressione sanguigna o ai picchi di consumo energetico. I sistemi hardware e software integrati ampliano in modo cruciale la funzionalità e la competitività di veicoli, aerei, apparecchiature mediche, impianti di produzione ed elettrodomestici. La connessione di questi sistemi a un ambiente virtuale di servizi e sistemi informativi in rete a livello globale apre aree di innovazione completamente nuove e nuove piattaforme commerciali.

I futuri CPSoS avranno molte parti sofisticate e interconnesse che dovranno scambiare, analizzare e agire istantaneamente su dati dettagliati in modo altamente coordinato. I continui progressi della scienza e dell'ingegneria saranno necessari per consentire la progettazione e lo sviluppo di questi sistemi complessi. Le infrastrutture integrate multiscala, multistrato, multidominio e multisistema richiederanno nuove basi nella scienza e nell'ingegneria dei sistemi. Scienziati e ingegneri con una conoscenza dei sistemi altrimenti fisici dovranno lavorare in tandem con scienziati informatici e dell'informazione per ottenere progetti efficaci e fattibili. In questo tutorial vengono presentate questioni di base e avanzate sulla progettazione dei futuri CPSoS eterogenei, tra cui le tecnologie Blockchain, i sistemi riconfigurabili, le interfacce avanzate dei sensori e i processi di progettazione incentrati sull'uomo. Vengono inoltre illustrati alcuni strumenti avanzati per la progettazione e l'implementazione delle parti cibernetiche del CPSoS (ad esempio, gli strumenti di progettazione FPGA di Xilinx).