《信息—物理融合系统》系列论文阅读报告
ACM Matrix_68
一.论文的基本信息
篇名：信息—物理融合系统
著者：何积丰李宣东
刊名：中国计算机学会通讯
卷期：第九卷第七期
出版年月：2013年7月
二.论文要解决的问题及其重要性
1.问题：
信息—物理融合系统(cyber physical system,CPS) 与传统的嵌入式系统不同，着重考量计算部件与物理环境的有机融合，将现有的独立设备进行智能化连接，实现自适应的组网与交互，从而使系统之间实现相互感知、有效协同，根据任务需求对计算逻辑进行自动调整与配置。

计算设备可以更精确地获取外界信息并实时做出针对性、智能化的反应，提高计算性能与质量，提供及时、精确、安全可靠的服务与控制，实现物理世界与信息世界的整合与统一。

2.重要性：
CPS 自提出以来，短短数年间就获得国内外大量专家、学者的关注，被视为继计算机、互联网之后的又一重要里程碑，是国际信息技术竞争力新的制高点之一，被认为是未来20 年、乃至21 世纪最重要且最有可能改变人类社会的研究领域之一，具有重大战略意义。

三.论文介绍的主要内容以及解决方案
1.CPS行为建模及其仿真验证
建模方法：通过扩展传统的计算模型，使其具有同时描述计算过程和物理过程的能力，从而支持对CPS 行为的描述。

基于服务的CPS 行为融合建模是将面向服务的建模方法引入CPS 建模之中，将物理过程、交互过程以及计算过程以服务的形式进行封装和集成，实现计算过程和物理过程的异构集成。

将CPS 自底向上分为物理层、控制层和服务层。

控制层是系统设计的关键，它从物理层得到服务请求，向服务层查询或者更新服务，之后再反馈给物理层，实现计算和物理的融合。

黄健基于面向服务的体系结构的思想对CPS 中物理实体提供的服务进行建模，将物理实体作为服务的提供者，通过对物理实体的情景信息建模来解决物理实体提供服务的动态性和不确定性问题。

2.CPS研究案例分析
主要介绍了：稳定性理论在自动控，混成系统模型在智能电网CPS建模/验证中的应用制CPS设计中的应用，混成系统模型在医疗CPS运行时可靠性保障中的应用，模型预测控制方法在智能环保建筑CPS运行时优化中的应用。

3.CPS研究热点概述
模型融合，建模语言，模型检验等几个方面讲述了目前的研究成果。

4.形式化验证：从混成系统到CPS
混成系统是一种嵌入在物理环境下的实时系统，一般由离散组件和连续组件连接组成，组件之间的行为由计算模型控制。

经典混成系统一般分为离散层和连续层，其构成体现了计算机科学和控制理论的交叉。

目前，主流的混成系统的可达集计算方法是将系统的状态域用一种数学形态进行过抽象(over-approximation)。