Cyber-physical system
साइबर-फिजिकल सिस्टम (सी. पी. एस.) या बुद्धिमान प्रणाली एक कंप्यूटर प्रणाली है जिसमें एक तंत्र को कंप्यूटर-आधारित एल्गोरिदम द्वारा नियंत्रित या निगरानी की जाती है। साइबर-भौतिक प्रणालियों में, भौतिक और सॉफ्टवेयर घटक गहराई से आपस में जुड़े हुए हैं, जो विभिन्न स्थानिक और लौकिक पैमाने पर काम करने में सक्षम हैं, कई और विशिष्ट व्यवहार संबंधी तौर-तरीकों को प्रदर्शित करते हैं, और एक दूसरे के साथ उन तरीकों से बातचीत करते हैं जो संदर्भ के साथ बदलते हैं। सी. पी. एस. में अंतःविषय दृष्टिकोण, साइबरनेटिक्स, मेकाट्रॉनिक्स, डिजाइन और प्रक्रिया विज्ञान के सिद्धांत का विलय शामिल है। प्रक्रिया नियंत्रण को अक्सर एम्बेडेड सिस्टम के रूप में संदर्भित किया जाता है। अंतर्निहित प्रणालियों में, कम्प्यूटेशनल तत्वों पर अधिक जोर दिया जाता है, और कम्प्यूटेशनल और भौतिक तत्वों के बीच एक गहन संबंध पर कम जोर दिया जाता है। सी. पी. एस. भी इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आई. ओ. टी.) के समान है, जो समान बुनियादी संरचना को साझा करता है; फिर भी, सी. पी. एस. भौतिक और कम्प्यूटेशनल तत्वों के बीच एक उच्च संयोजन और समन्वय प्रस्तुत करता है। सी. पी. एस. के उदाहरणों में स्मार्ट ग्रिड, स्वायत्त ऑटोमोबाइल सिस्टम, चिकित्सा निगरानी, औद्योगिक नियंत्रण सिस्टम, रोबोटिक्स सिस्टम, रीसाइक्लिंग और स्वचालित पायलट एवियोनिक्स शामिल हैं। साइबर-भौतिक प्रणालियों के पूर्ववर्ती एयरोस्पेस, मोटर वाहन, रासायनिक प्रक्रियाओं, नागरिक बुनियादी ढांचे, ऊर्जा, स्वास्थ्य सेवा, विनिर्माण, परिवहन, मनोरंजन और उपभोक्ता उपकरणों जैसे विविध क्षेत्रों में पाए जा सकते हैं। अधिक पारंपरिक एम्बेडेड प्रणालियों के विपरीत, एक पूर्ण सी. पी. एस. को आम तौर पर स्टैंडअलोन उपकरणों के बजाय भौतिक इनपुट और आउटपुट के साथ बातचीत करने वाले तत्वों के नेटवर्क के रूप में डिज़ाइन किया गया है। यह धारणा रोबोटिक्स और संवेदक नेटवर्क की अवधारणाओं से निकटता से जुड़ी हुई है, जिसमें कम्प्यूटेशनल बुद्धिमत्ता के उचित तंत्र हैं जो मार्ग का नेतृत्व करते हैं। विज्ञान और इंजीनियरिंग में चल रही प्रगति बुद्धिमान तंत्र के माध्यम से कम्प्यूटेशनल और भौतिक तत्वों के बीच की कड़ी में सुधार करती है, जिससे साइबर-भौतिक प्रणालियों की अनुकूलन क्षमता, स्वायत्तता, दक्षता, कार्यक्षमता, विश्वसनीयता, सुरक्षा और उपयोगिता में वृद्धि होती है। यह कई दिशाओं में साइबर-भौतिक प्रणालियों की क्षमता को व्यापक बनाएगा, जिनमें शामिल हैंः हस्तक्षेप (जैसे, टकराव से बचाव); सटीकता (जैसे, रोबोटिक सर्जरी और नैनो-स्तर का निर्माण); खतरनाक या दुर्गम वातावरण में संचालन (जैसे, खोज और बचाव, अग्निशमन और गहरे समुद्र में अन्वेषण); समन्वय (जैसे, हवाई यातायात नियंत्रण, युद्ध लड़ाई); दक्षता (जैसे, शून्य-शुद्ध ऊर्जा भवन); और मानव क्षमताओं में वृद्धि (जैसे। स्वास्थ्य देखभाल निगरानी और वितरण में)। गतिशील साइबर-भौतिक प्रणाली, जिसमें अध्ययन के तहत भौतिक प्रणाली अंतर्निहित गतिशीलता है, साइबर-भौतिक प्रणालियों की एक प्रमुख उपश्रेणी है। मोबाइल भौतिक प्रणालियों के उदाहरणों में मोबाइल रोबोटिक्स और मनुष्यों या जानवरों द्वारा परिवहन किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स शामिल हैं। स्मार्टफोन की लोकप्रियता में वृद्धि ने मोबाइल साइबर-भौतिक प्रणालियों के क्षेत्र में रुचि बढ़ाई है। स्मार्टफोन प्लेटफॉर्म कई कारणों से आदर्श मोबाइल साइबर-भौतिक प्रणाली बनाते हैं, जिनमें शामिल हैंः महत्वपूर्ण कम्प्यूटेशनल संसाधन, जैसे प्रसंस्करण क्षमता, स्थानीय भंडारण कई संवेदी इनपुट/आउटपुट उपकरण, जैसे टच स्क्रीन, कैमरा, जीपीएस चिप्स, स्पीकर, माइक्रोफोन, प्रकाश संवेदक, निकटता संवेदक कई संचार तंत्र, जैसे वाईफाई, 4जी, ईडीजीई, इंटरनेट या अन्य उपकरणों से उपकरणों को आपस में जोड़ने के लिए ब्ल्यूटूथ उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषाएं जो मोबाइल सीपीएस नोड सॉफ्टवेयर, जैसे जावा, सी #, या जावास्क्रिप्ट के तेजी से विकास को सक्षम बनाती हैं। मोबाइल साइबर-भौतिक प्रणालियों के उदाहरणों में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को ट्रैक और विश्लेषण करने, यातायात दुर्घटनाओं का पता लगाने, बीमा टेलीमैटिक्स और पहले उत्तरदाताओं को स्थितिजन्य जागरूकता सेवाएं प्रदान करने, यातायात को मापने और हृदय रोगियों की निगरानी करने के लिए अनुप्रयोग शामिल हैं। उदाहरण सी. पी. एस. के सामान्य अनुप्रयोग आमतौर पर संवेदक-आधारित संचार-सक्षम स्वायत्त प्रणालियों के अंतर्गत आते हैं। उदाहरण के लिए, कई वायरलेस संवेदक नेटवर्क पर्यावरण के कुछ पहलू की निगरानी करते हैं और संसाधित जानकारी को केंद्रीय नोड में रिले करते हैं। अन्य प्रकार के सी. पी. एस. में स्मार्ट ग्रिड, स्वायत्त मोटर वाहन प्रणाली, चिकित्सा निगरानी, प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली, वितरित रोबोटिक्स, पुनर्चक्रण और स्वचालित पायलट एवियोनिक्स शामिल हैं। इस तरह की प्रणाली का एक वास्तविक दुनिया का उदाहरण एम. आई. टी. में वितरित रोबोट उद्यान है जिसमें रोबोटों की एक टीम टमाटर के पौधों के बगीचे की देखभाल करती है। यह प्रणाली वितरित संवेदन (प्रत्येक संयंत्र अपनी स्थिति की निगरानी करने वाले संवेदक नोड से लैस है), नेविगेशन, हेरफेर और वायरलेस नेटवर्किंग को जोड़ती है। सी. पी. एस. के नियंत्रण प्रणाली पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करना जो महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे में व्याप्त है, इडाहो राष्ट्रीय प्रयोगशाला और लचीला नियंत्रण प्रणालियों पर शोध करने वाले सहयोगियों के प्रयासों में पाया जा सकता है। यह प्रयास अगली पीढ़ी के डिजाइन के लिए एक समग्र दृष्टिकोण लेता है, और उन लचीले पहलुओं पर विचार करता है जो अच्छी तरह से परिमाणित नहीं हैं, जैसे कि साइबर सुरक्षा, मानव संपर्क और जटिल परस्पर निर्भरता। एक अन्य उदाहरण एम. आई. टी. की चल रही कारटेल परियोजना है जहाँ टैक्सियों का एक बेड़ा बोस्टन क्षेत्र में वास्तविक समय यातायात जानकारी एकत्र करके काम करता है। ऐतिहासिक आंकड़ों के साथ, इस जानकारी का उपयोग दिन के किसी दिए गए समय के लिए सबसे तेज़ मार्गों की गणना करने के लिए किया जाता है। सी. पी. एस. का उपयोग विद्युत ग्रिड में उन्नत नियंत्रण करने के लिए भी किया जाता है, विशेष रूप से स्मार्ट ग्रिड के संदर्भ में वितरित नवीकरणीय के एकीकरण को बढ़ाने के लिए विशेष उपचारात्मक कार्य योजना की आवश्यकता होती है ताकि ग्रिड में वर्तमान प्रवाह को सीमित किया जा सके जब पवन कृषि उत्पादन बहुत अधिक हो। वितरित सी. पी. एस. इस प्रकार के मुद्दों के लिए एक प्रमुख समाधान है उद्योग क्षेत्र में, क्लाउड प्रौद्योगिकियों द्वारा सशक्त साइबर-भौतिक प्रणालियों ने नए दृष्टिकोण को जन्म दिया है जिसने श्नाइडर इलेक्ट्रिक, एस. ए. पी., हनीवेल, माइक्रोसॉफ्ट आदि जैसे भागीदारों के साथ यूरोपीय आयोग आई. एम. सी.-ए. ई. एस. ओ. पी. परियोजना के रूप में उद्योग 4 का मार्ग प्रशस्त किया है। प्रदर्शित किया। अंतर्निहित और साइबर-भौतिक प्रणालियों के विकास में एक चुनौती सॉफ्टवेयर और मैकेनिकल इंजीनियरिंग जैसे विभिन्न इंजीनियरिंग विषयों के बीच डिजाइन अभ्यास में बड़े अंतर हैं। इसके अतिरिक्त, आज तक डिजाइन अभ्यास के संदर्भ में ऐसी कोई "भाषा" नहीं है जो सी. पी. एस. में शामिल सभी विषयों के लिए सामान्य हो। आज, एक ऐसे बाजार में जहां तेजी से नवाचार को आवश्यक माना जाता है, सभी विषयों के इंजीनियरों को सहयोगात्मक रूप से सिस्टम डिजाइन का पता लगाने में सक्षम होने की आवश्यकता है, सॉफ्टवेयर और भौतिक तत्वों के लिए जिम्मेदारियों को आवंटित करना, और उनके बीच आदान-प्रदान का विश्लेषण करना। हाल की प्रगति से पता चलता है कि सह-अनुकरण का उपयोग करके संयोजन विषयों को नए उपकरणों या डिजाइन विधियों को लागू किए बिना सहयोग करने की अनुमति देगा। मॉडलिसार परियोजना के परिणाम बताते हैं कि यह दृष्टिकोण कार्यात्मक मॉक-अप इंटरफेस के रूप में सह-अनुकरण के लिए एक नए मानक का प्रस्ताव करके व्यवहार्य है। महत्व यू. एस. नेशनल साइंस फाउंडेशन (एन. एस. एफ.) ने अनुसंधान के एक प्रमुख क्षेत्र के रूप में साइबर-भौतिक प्रणालियों की पहचान की है। 2006 के अंत में, एन. एस. एफ. और अन्य संयुक्त राज्य संघीय एजेंसियों ने साइबर-भौतिक प्रणालियों पर कई कार्यशालाओं को प्रायोजित किया। डिजिटल ट्विन इंडोर पोजिशनिंग सिस्टम उद्योग 4 बुद्धिमान रखरखाव प्रणाली इंटरनेट ऑफ थिंग्स उत्तरदायी कंप्यूटर-एडेड डिजाइन सिग्नल-फ्लो ग्राफ संदर्भ आगे पढ़ने के लिए एडवर्ड ए. ली, साइबर-फिजिकल सिस्टम-क्या कम्प्यूटिंग फाउंडेशन पर्याप्त हैं? पाउलो तबुआडा, साइबर-फिजिकल सिस्टम्सः पोज़ीशन पेपर राजेश गुप्ता, प्रोग्रामिंग मॉडल एंड मेथड्स फॉर स्पेसियो-टेम्पोरल एक्शन्स एंड रीजनिंग इन साइबर-फिजिकल सिस्टम्स ई. ए. ली और एस. ए. सेशिया, इंट्रोडक्शन टू एंबेडेड सिस्टम्स-ए साइबर-फिजिकल सिस्टम्स एप्रोच, http://LeeSeshia.org, 2011। अल्तावी आर., यूसुफ ए., साइबर भौतिक प्रणालियों में सुरक्षा व्यापारः प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरणों पर एक केस स्टडी सर्वेक्षण अहमद I., साइबर भौतिक प्रणालियों के सुरक्षा पहलू बाहरी लिंक सी. पी. एस. आभासी संगठन साइबर-भौतिक प्रणाली सप्ताह सम्मेलन इस क्षेत्र में साइबर-भौतिक प्रणालियों पर लेनदेन के क्षेत्र में वर्तमान शोध को दर्शाता है।