阐明“网络物理系统”

如今，人们经常听到有关网络物理系统的消息。但是，在阅读该主题时，还不清楚这些系统与分布式和/或嵌入式系统有何不同。维基百科本身的示例仅使它们看起来更像传统的分布式系统。例如：

麻省理工学院的“分布式机器人花园”就是这种系统的真实示例，该团队中的一组机器人照料了一个番茄植物花园。该系统结合了分布式传感（每个工厂都配备了监视其状态的传感器节点），导航，操纵和无线网络。

显然，任何分布式系统都包括传感，驱动（很容易包括导航）和网络。

我的问题是，网络物理系统与传统的分布式系统究竟有何不同？它只是一个花哨的名字，还是跟它有明显的不同？

通读 Wikipedia文章中链接的一些文章，我将不同意@Theran。尽管Wikipedia所做的工作做得很差，但这种区分似乎有充分的基础。

术语嵌入式系统（ES）自60年代已经出现，可以，可以说，从飞机到菲比是指什么。我认为，术语“ 网络物理系统（CPS）”是为了将其与传统上认为是嵌入式系统的东西区分开来的，后者是闭环，非联网的“盒子”，它们在一个定义明确且受约束的领域中运行，影响物理系统的能力有限。另一方面，CPS体现了全局思考，在本地行动的想法（我对Patrick Geddes表示歉意），也就是说，它们通常是高度网络化的系统，根据本地的状态和其他行为来改变本地物理系统网络中的实体。

尽管许多机器人应用程序都符合此定义，因此可以称为网络物理系统，但许多机器人应用程序并非如此。我认为，授予麻省理工学院机器人园荣誉的是，这些机器人构成了更广泛的分散式系统（PDF）的一部分。配备传感器的工厂决定何时向机器人请求浇水或其他服务，而机器人则在它们之间决定哪个机器人可以满足这一要求。此外，并非所有CPS都被认为是“机器人”，例如智能电网。

正如@Theran所指出的那样，控制论是控制系统研究的重点，因此将成为CPS研究的核心部分，但在数学，经济学和社会学等领域也有广泛的应用。

这对网络物理系统的报告（PDF），由爱德华·李从加州大学伯克利分校，明确指出，CPS是在嵌入式系统的发展下一步有许多相同的约束（实时性，可靠性），加上一些额外的（鲁棒性，适应性，智能性，相互联系）。因此，CPS领域在某种程度上与开发针对硬件和软件体系结构的全新方法有关。例如：

但是，我相信，要充分发挥CPS系统的潜力，CPS系统将需要从根本上采用新技术。一种非常自下而上的方法是修改计算机体系结构，以提供精确的时序。向上的方法是自上而下的解决方案，以基于模型的设计概念为中心。在这种方法中，“程序”由代表感兴趣的系统行为的“模型”代替。软件是根据模型合成的。

Lee的想法在佐治亚理工学院的Wayne Wolf的“ 嵌入式计算”专栏（PDF）中得到了回应。

毕竟，很长时间以来，我们都已经将计算机连接到东西上。您可能会问，为什么我们需要一个新术语来描述我们多年来所做的事情？[...]我们只有很少的理论可以告诉我们如何设计基于计算机的控制系统。网络物理系统理论试图纠正这一缺陷。[...]网络物理系统积极地实时与现实世界互动，并消耗真实能量。这就需要对计算作为一种物理行为有新的理解，这对计算来说是一个巨大的变化。

我建议阅读这两篇文章，以更好地了解CPS与“单纯”嵌入式系统的区别。Cyber​​physicalsystems.org的主页上有CPS的概念图，很好地说明了开发CPS涉及的许多方面。

至于该术语的由来，我没有发现任何来源将其归因于任何人。许多论文对它的定义没有归属，但显然不是第一个使用它们的人。该术语在2006年首次出现在文献中，但是到那时，美国国家科学基金会已经组织了一次关于网络物理系统的研讨会，这表明该术语当时已经被使用。

这只是个花哨的（而且笨拙的）名字。也称为机器人技术，控制论，嵌入式系统，控制系统等。我猜想对那些其他相关类别的含义或特异性有一些不满：

• 机器人技术-使人们想到流动站和工业物料搬运设备。
• 嵌入式系统-过于明确，不一定与按钮和显示器之外的世界有很多物理交互。
• 控制系统-通常用于指确定性和非分布式控制回路。Z转换更多，AI更少。
• 控制论-含义最接近，但是随着时间的推移，cyber-x的意思是纯粹是虚拟的（网络空间，网络安全等），而不是原始的控制系统含义。因此，需要在某种程度上多余的“物理”上提醒人们这涉及原子，而不仅仅是位。