信息物理世界如何实现人机共融协同?

信息物理系统(CPS)的系统架构在未来世界具有核心地位.介绍人在回路的CPS的基本架构,提出在CPS架构下人机如何实现协同共融的核心科学问题.指出需要融合信息、计算、控制等多学科方法,从系统理论的角度实现协同.     

基于混成自动机的CPS行为建模与属性验证

系统实时性、安全性和可靠性等非功能属性是信息物理系统在诸多领域应用的关键因素。论文在分析CPS模型构建与分析验证中面临的挑战的基础上,提出了一种CPS行为建模与属性验证方法。该方法首先基于混成自动机对CPS的行为进行建模,然后将此模型转换为混合程序模型,最后在定理证明器KeYmaera中对HP模型的属性进行形式化验证。文中论述了行为模型描述语言的结构,建立了混成自动机模型与HP模型之间的转换规则,分析了模型转换的一致性。应用实例表明:该方法既能简单直观地描述CPS动态行为,又能对CPS的属性进行严格的形式化验证,且有效避免了形式化验证中的状态空间爆炸问题。     

ITS共用信息平台体系框架和运行机制研究

介绍了ITS共用信息平台的地位和作用，解释了ITS共用信息平台的基础理论，首次给出了共用信息平台的明确定义，提出了适合我国民表的共用信息平台的体系框架，并以广州市ITS共用信息平台示范工程技术方案设计为例，明确了共用信息平台的功能，并对平台的运行机制进行了研究，提出了适合我国现阶段发展特性的运行机制，对推进共用信息平台的建设，乃至整个ITS建设进程有深远的指导意义和现实意义。     

MBSE:系统工程的发展方向

 阐述了传统西方系统工程思想与钱学森系统工程思想的核心内容，引出基于模型的系统工程发展的外部条件与内在因素，包括模型驱动开发方法的推广与逐渐成熟、传统系统工程方法缺少对经验的积累和复用等。对比传统的系统工程方法，分析了基于模型的系统工程（MBSE）在系统形式化描述方面的优势及发展期望，提出应用MBSE指导信息物理系统的构建将是系统工程发展的新思路。     

考虑节点异质性和故障函数的电力信息物理系统风险传播模型

由于电力信息物理系统的耦合建模方法大多数依赖网络拓扑结构划分节点类型,未考虑节点信息的属性,同时也忽略了不同节点类型对风险传播的影响,削弱了对风险预测的能力。因此,提出了一种考虑节点异质性和故障函数的电力信息系统风险传播模型。首先对实际电力网络节点特性以及耦合性特点进行分析,结合节点异质性提出双网节点的表征方法,基于双网物理和逻辑依赖关系,设计了电力信息物理融合系统(cyber physical systems, CPS)表征模型。在此基础上,考虑双网状态交互影响的方向性及节点的依赖性,分析影响风险传播的因素,通过定义基于节点度的故障概率函数,构建了电力CPS风险传播模型。以合成网络和意大利真实数据所建立的耦合网络进行实验分析,证明模型的有效性。     

信息物理融合下的建筑施工现场碳排放实时监测系统

随着全球变暖现象加剧,控制建筑业碳排放成为了重要研究课题,建筑施工现场碳排放的计算与监测问题成为重点。为了有效解决这一问题,梳理了现有碳排放计算方法,总结了各类方法的特点,提出了基于信息物理系统(CPS)技术的施工现场碳排放实时监测系统框架;针对施工现场碳排放计算边界及计算逻辑进行了定义,并从硬件系统与软件系统两部分实现了碳排放实时监测系统的开发。最后,通过无线传感器、服务器、数据库以及客户端的有效耦合,实现了对建筑施工现场的碳排放进行实时监测和数据分析。     

MBSE:系统工程的发展方向

阐述了传统西方系统工程思想与钱学森系统工程思想的核心内容,引出基于模型的系统工程发展的外部条件与内在因素,包括模型驱动开发方法的推广与逐渐成熟、传统系统工程方法缺少对经验的积累和复用等。对比传统的系统工程方法,分析了基于模型的系统工程(MBSE)在系统形式化描述方面的优势及发展期望,提出应用MBSE指导信息物理系统的构建将是系统工程发展的新思路。     

基于CPS的工业4.0智能制造研究

通过研究以物联网和制造业服务化为特征的工业4.0,指出信息物理系统在引领智能制造的过程中发挥的重要作用,工业4.0必定改变现有的工业结构,智能制造业将又一次焕发出新的生命力.     

生命力强大的韭菜

4月,细嫩的春韭齐刷刷地从地里冒出来,根似白玉,叶似翡翠,在风中“摇头晃脑”,煞是惹人喜爱。同学们是否知道关于韭菜的知识?接下来,我们一起来了解它吧。     

体系工程“钻石”模型与数智孪生

 基于复杂事物演化发展的视角,阐述了体系的产生背景与概念定义,分析了体系概念里主体、关系与环境的内涵,并对系统与体系进行了比较。阐述了对体系工程的认识与概念定义,提出体系工程“钻石模型”方法与基于信息活动的体系结构框架,介绍了其基本内涵、实施过程与治理机制。基于现代科技发展趋势,提出了数智孪生概念框架,阐述了数智孪生的内涵意义,探讨了数字智能时代体系工程的发展方向。     

工程实践中的体系与系统

 介绍了国际上通行的体系概念,通过实例阐述了常见的体系类型,从多个维度描述了系统与体系的区别,根据实践总结,提出体系与系统的核心界定准则,并结合工程实践进行了详细描述。     

体系实验工程的探索与实践

 体系（SoS）是“系统的系统、网络的网络”,是一个典型的多网铰链、跨域联动的复杂系统,贯穿物理、赛博、认知乃至社会等多个空间。体系实验作为体系研究的工程化解决途径和方法,需要明确整体、关联、弹性、博弈等体系化思维理念。通过总结大数据分析、模型辅助、行动仿真、对抗推演等基本实验方法,提出了“人机协同多重聚焦框架”“多域网信融合体系背景”“能力指标动态实时监测”“基于基线多维比对评估”等4个体系实验工程需要关注的重点问题,展望了体系实验工程未来可能的发展方向。     

郑板桥的元气论美学思想

清代著名艺术家郑板桥，其元气本体论美学思想，认为气是宇宙的本体，万事万物是由气所构成，人的肉体和精神也是由气形成；其元气创造论美学思想，认为宇宙万物的产生和变化也是由气所推动的；其元气论美学思想，使他热爱自然美，关怀生命关，追求虚实共生的意境关，并采取兼容并蓄的美学原则。     

面向离散制造的混杂数控自治系统设计

研究离散制造中混杂数控生产线的智能化控制问题.引入智能感知、智能决策与智能执行等智能制造技术,构建生产线数控设备的联网协同机制,实现类似流程制造中自动化生产及无人值守的自治控制.基于信息物理融合系统(cyber physical systems,CPS)设计混杂数控自治系统(autonomous system for hybrid NC,ASHNC),提出具体架构与分层模型.采用WPF技术开发原型系统,并且在多个知名企业所构建的数控生产线中得到应用.实际效果验证了系统的可行性.     

不同贮藏方法对桂花花粉活力影响的研究

研究不同贮藏方法对桂花花粉活力的影响,探索桂花花粉保存的适宜条件。以4个品种群中的9种桂花品种为试验材料,对其进行常温、低温、低温冷冻和超低温冷冻贮藏,并对不同贮藏时间内的花粉活力进行检测。结果表明:桂花花粉在10%的蔗糖、0.01%硼酸和1%的琼脂糖组成的固体培养基上,25℃恒温培养24 h后花粉基本充分萌发,可用于萌发率的统计;光照和黑暗对花粉萌发无显著影响。不同贮藏条件下花粉保存效果差异显著,室温条件(15~20℃)下,大多数品种花粉寿命为15~20 d;低温贮藏(4℃)花粉活力可延长至50 d,低温冷冻(-20℃)和超低温冷冻(-70℃)贮藏100 d后大多数桂花品种的花粉萌发率差异不显著。在低温冷冻和超低温冷冻条件下桂花花粉活力下降较慢,可用于花粉较长时间的保存。     

基于改进的可行系统模型的特殊环境下隧道修复施工过程的安全管理研究

本研究分析了我国在役运营隧道病害突显、维修不断的现状,为解决复杂环境下隧道修复施工的安全管理,运用改进的可行系统模型(VSM),针对重庆市某高速公路某隧道的修复施工建立了考虑环境风险的动态安全管理优化模型.结论表明:通过增强环境的调控功能,实现实时动态的施工安全管理模式,可以有效避免因环境变化导致的安全事故,所建模型为复杂环境下的隧道修复施工提供了一种新的管理模式.     

智能实验室物理实体的形式化方法

通过引入Petri网对可表示静态物理世界W的知识重构与抽象模型进行扩展, 以增强其描述物理实体动态行为的能力. 将改进后的模型运用于智能实验室, 结果表明, 其能满足智能实验室物理实体形式化的要求.     

The Integration of CPS,CPSS, and ITS: A Focus on Data

Cyber-Physical System(CPS)and Cyber-Physical-Social System(CPSS)computing are now challenging existing research in many realms,including Intelligent Transportation Systems(ITS).In this survey,we highlight some advances in the coevolution of CPS,CPSS,and ITS,with an emphasis on traffic data.We first explain the hierarchical architecture of CPS-ITS in terms of five layers:perception,communication,computing,control,and application.Then,we analyze the characteristics of traffic data in CPS-ITS,and enumerate some new technologies for data operation and management.Two typical cases of CPS-ITS,vehicular-communication-based traffic control systems and smart parking systems,are illustrated to describe how CPS is changing our lives and influencing the development of future ITS.