Cyber-physical system
سائبر فزیکل سسٹم (سی پی ایس) یا انٹیلیجنٹ سسٹم ایک کمپیوٹر سسٹم ہے جس میں ایک میکانزم کو کمپیوٹر پر مبنی الگورتھم کے ذریعے کنٹرول یا نگرانی کی جاتی ہے۔ سائبر فزیکل سسٹمز میں، فزیکل اور سافٹ ویئر اجزاء گہرائی سے جڑے ہوئے ہیں، جو مختلف مقامی اور عارضی پیمانے پر کام کرنے کے قابل ہیں، متعدد اور الگ طرز عمل کی نمائش کرتے ہیں، اور ایک دوسرے کے ساتھ ان طریقوں سے تعامل کرتے ہیں جو سیاق و سباق کے ساتھ بدلتے ہیں۔ سی پی ایس میں بین الضابطہ نقطہ نظر، سائبرنیٹکس کے نظریہ کو ضم کرنا، میکاٹرونکس، ڈیزائن اور عمل سائنس شامل ہیں۔ عمل کے کنٹرول کو اکثر سرایت شدہ نظام کہا جاتا ہے۔ سرایت شدہ نظاموں میں، کمپیوٹیشنل عناصر پر زیادہ زور دیا جاتا ہے، اور کمپیوٹیشنل اور جسمانی عناصر کے درمیان شدید تعلق پر کم زور دیا جاتا ہے۔ سی پی ایس بھی انٹرنیٹ آف تھنگز (آئی او ٹی) سے ملتا جلتا ہے، جو ایک ہی بنیادی فن تعمیر کا اشتراک کرتا ہے ؛ اس کے باوجود، سی پی ایس جسمانی اور کمپیوٹیشنل عناصر کے درمیان ایک اعلی امتزاج اور ہم آہنگی پیش کرتا ہے۔ سی پی ایس کی مثالوں میں سمارٹ گرڈ، خود مختار آٹوموبائل سسٹم، طبی نگرانی، صنعتی کنٹرول سسٹم، روبوٹکس سسٹم، ری سائیکلنگ اور خودکار پائلٹ ایوینکس شامل ہیں۔ سائبر فزیکل سسٹم کے پیش رو ایرو اسپیس، آٹوموٹو، کیمیائی عمل، سول انفراسٹرکچر، توانائی، صحت کی دیکھ بھال، مینوفیکچرنگ، نقل و حمل، تفریح اور صارفین کے آلات جیسے متنوع شعبوں میں پائے جا سکتے ہیں۔ جائزہ زیادہ روایتی سرایت شدہ نظاموں کے برعکس، ایک مکمل سی پی ایس کو عام طور پر اسٹینڈ لون آلات کے بجائے فزیکل ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے ساتھ تعامل کرنے والے عناصر کے نیٹ ورک کے طور پر ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ یہ تصور روبوٹکس اور سینسر نیٹ ورک کے تصورات سے قریب سے جڑا ہوا ہے جس میں کمپیوٹیشنل انٹیلی جنس کے مناسب انٹیلی جنس میکانزم ہیں جو راستے کی رہنمائی کرتے ہیں۔ سائنس اور انجینئرنگ میں جاری پیش رفت ذہین میکانزم کے ذریعے کمپیوٹیشنل اور فزیکل عناصر کے درمیان تعلق کو بہتر بناتی ہے، جس سے سائبر فزیکل سسٹمز کی موافقت، خود مختاری، کارکردگی، فعالیت، وشوسنییتا، حفاظت اور استعمال میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس سے سائبر فزیکل سسٹم کی صلاحیت کئی سمتوں میں وسیع ہوگی، بشمول: مداخلت (مثال کے طور پر، تصادم سے بچنا) ؛ درستگی (مثال کے طور پر، روبوٹک سرجری اور نینو سطح کی مینوفیکچرنگ) ؛ خطرناک یا ناقابل رسائی ماحول میں آپریشن (مثال کے طور پر، تلاش اور بچاؤ، فائر فائٹنگ، اور گہرے سمندر کی تلاش) ؛ ہم آہنگی (مثال کے طور پر، ہوائی ٹریفک کنٹرول، جنگی لڑائی) ؛ کارکردگی (مثال کے طور پر، صفر خالص توانائی کی عمارتیں) ؛ اور انسانی صلاحیتوں میں اضافہ (مثال کے طور پر۔ صحت کی دیکھ بھال کی نگرانی اور ترسیل میں)۔ موبائل سائبر فزیکل سسٹم، جس میں زیر مطالعہ فزیکل سسٹم میں موروثی نقل و حرکت ہوتی ہے، سائبر فزیکل سسٹم کا ایک نمایاں ذیلی زمرہ ہے۔ موبائل فزیکل سسٹمز کی مثالوں میں موبائل روبوٹکس اور الیکٹرانکس شامل ہیں جو انسانوں یا جانوروں کے ذریعے منتقل کیے جاتے ہیں۔ اسمارٹ فونز کی مقبولیت میں اضافے نے موبائل سائبر فزیکل سسٹمز کے شعبے میں دلچسپی میں اضافہ کیا ہے۔ اسمارٹ فون پلیٹ فارم متعدد وجوہات کی بناء پر مثالی موبائل سائبر فزیکل سسٹم بناتے ہیں، جن میں شامل ہیں: اہم کمپیوٹیشنل وسائل، جیسے پروسیسنگ کی صلاحیت، مقامی اسٹوریج متعدد حسی ان پٹ/آؤٹ پٹ ڈیوائسز، جیسے ٹچ اسکرینز، کیمرے، جی پی ایس چپس، اسپیکرز، مائکروفون، لائٹ سینسرز، قربت سینسرز متعدد مواصلاتی میکانزم، جیسے وائی فائی، 4 جی، ای ڈی جی ای، بلوٹوتھ جو آلات کو انٹرنیٹ یا دیگر آلات سے مربوط کرنے کے لیے ہائی لیول پروگرامنگ زبانیں جو موبائل سی پی ایس نوڈ سافٹ ویئر کی تیزی سے ترقی کو قابل بناتی ہیں، جیسے جاوا، سی #، یا جاوا اسکرپٹ تیار دستیاب ایپلی کیشن ڈسٹری بیوشن میکانزم، جیسے گوگل پلے اسٹور اور ایپل ایپ اسٹور اینڈ یوزر کی دیکھ بھال اور دیکھ بھال، بشمول بیٹری کو بار بار دوبارہ چارج کرنا۔ موبائل سائبر فزیکل سسٹمز کی مثالوں میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کا سراغ لگانے اور تجزیہ کرنے، ٹریفک حادثات کا پتہ لگانے، انشورنس ٹیلی میٹک اور پہلے جواب دہندگان کو حالات سے متعلق آگاہی کی خدمات فراہم کرنے، ٹریفک کی پیمائش کرنے اور دل کے مریضوں کی نگرانی کرنے کے لیے ایپلی کیشنز شامل ہیں۔ مثالیں سی پی ایس کی عام ایپلی کیشنز عام طور پر سینسر پر مبنی مواصلاتی فعال خود مختار نظام کے تحت آتی ہیں۔ مثال کے طور پر، بہت سے وائرلیس سینسر نیٹ ورک ماحول کے کچھ پہلو کی نگرانی کرتے ہیں اور پروسیس شدہ معلومات کو مرکزی نوڈ پر منتقل کرتے ہیں۔ سی پی ایس کی دیگر اقسام میں سمارٹ گرڈ، خود مختار آٹوموٹو سسٹم، طبی نگرانی، عمل کنٹرول سسٹم، تقسیم شدہ روبوٹکس، ری سائیکلنگ اور خودکار پائلٹ ایوینکس شامل ہیں۔ اس طرح کے نظام کی ایک حقیقی دنیا کی مثال ایم آئی ٹی میں ڈسٹری بیوٹڈ روبوٹ گارڈن ہے جس میں روبوٹس کی ایک ٹیم ٹماٹر کے پودوں کے باغ کی دیکھ بھال کرتی ہے۔ یہ نظام تقسیم شدہ سینسنگ (ہر پلانٹ اس کی حیثیت کی نگرانی کرنے والے سینسر نوڈ سے لیس ہے)، نیویگیشن، ہیرا پھیری اور وائرلیس نیٹ ورکنگ کو یکجا کرتا ہے۔ سی پی ایس کے کنٹرول سسٹم کے پہلوؤں پر توجہ مرکوز کرنا جو اہم بنیادی ڈھانچے میں پھیلے ہوئے ہیں، ایڈاہو نیشنل لیبارٹری اور لچکدار کنٹرول سسٹم پر تحقیق کرنے والے شراکت داروں کی کوششوں میں پایا جا سکتا ہے۔ یہ کوشش اگلی نسل کے ڈیزائن کے لیے ایک جامع نقطہ نظر اختیار کرتی ہے، اور ان لچکدار پہلوؤں پر غور کرتی ہے جن کی مناسب مقدار نہیں ہے، جیسے کہ سائبر سیکورٹی، انسانی تعامل اور پیچیدہ باہمی انحصار۔ ایک اور مثال ایم آئی ٹی کا جاری کار ٹیل پروجیکٹ ہے جہاں ٹیکسیوں کا ایک بیڑا بوسٹن کے علاقے میں ریئل ٹائم ٹریفک کی معلومات اکٹھا کرکے کام کرتا ہے۔ تاریخی اعداد و شمار کے ساتھ، اس معلومات کو پھر دن کے ایک مقررہ وقت کے لیے تیز ترین راستوں کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ سی پی ایس کا استعمال برقی گرڈوں میں بھی جدید کنٹرول انجام دینے کے لیے کیا جاتا ہے، خاص طور پر سمارٹ گرڈ کے تناظر میں تقسیم شدہ قابل تجدید کے انضمام کو بڑھانے کے لیے جب ونڈ فارم کی پیداوار بہت زیادہ ہو تو گرڈ میں موجودہ بہاؤ کو محدود کرنے کے لیے خصوصی ریمیڈیئل ایکشن اسکیم کی ضرورت ہوتی ہے۔ تقسیم شدہ سی پی ایس اس قسم کے مسائل کا ایک کلیدی حل ہے۔ انڈسٹری ڈومین میں، کلاؤڈ ٹیکنالوجیز کے ذریعے بااختیار سائبر فزیکل سسٹمز نے نئے طریقوں کو جنم دیا ہے جس نے شنائڈر الیکٹرک، ایس اے پی، ہنی ویل، مائیکروسافٹ وغیرہ جیسے شراکت داروں کے ساتھ یورپی کمیشن آئی ایم سی-اے ای ایس او پی پروجیکٹ کے طور پر انڈسٹری 4 کی راہ ہموار کی ہے۔ مظاہرہ کیا۔ ڈیزائن سرایت شدہ اور سائبر فزیکل سسٹمز کی ترقی میں ایک چیلنج انجینئرنگ کے مختلف شعبوں، جیسے سافٹ ویئر اور مکینیکل انجینئرنگ کے درمیان ڈیزائن کے عمل میں بڑے فرق ہیں۔ مزید برآں، آج تک ڈیزائن پریکٹس کے لحاظ سے ایسی کوئی "زبان" موجود نہیں ہے جو سی پی ایس میں شامل تمام مضامین کے لیے عام ہو۔ آج، ایک ایسے بازار میں جہاں تیز رفتار اختراع کو ضروری سمجھا جاتا ہے، تمام شعبوں کے انجینئروں کو نظام کے ڈیزائن کو باہمی تعاون سے تلاش کرنے، سافٹ ویئر اور جسمانی عناصر کو ذمہ داریاں مختص کرنے، اور ان کے درمیان تجارت کا تجزیہ کرنے کے قابل ہونے کی ضرورت ہے۔ حالیہ پیشرفتوں سے پتہ چلتا ہے کہ شریک تخروپن کا استعمال کرکے جوڑے کے مضامین نئے ٹولز یا ڈیزائن کے طریقوں کو نافذ کیے بغیر مضامین کو تعاون کرنے کی اجازت دیں گے۔ ماڈلسر پروجیکٹ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ فنکشنل ماک اپ انٹرفیس کی شکل میں شریک تخروپن کے لیے ایک نئے معیار کی تجویز پیش کر کے یہ نقطہ نظر قابل عمل ہے۔ اہمیت یو ایس نیشنل سائنس فاؤنڈیشن (این ایس ایف) نے سائبر فزیکل سسٹمز کو تحقیق کے ایک اہم شعبے کے طور پر شناخت کیا ہے۔ 2006 کے آخر میں شروع کرتے ہوئے، این ایس ایف اور ریاستہائے متحدہ کی دیگر وفاقی ایجنسیوں نے سائبر فزیکل سسٹمز پر کئی ورکشاپس کو اسپانسر کیا۔ یہ بھی دیکھیں ڈیجیٹل جڑواں انڈور پوزیشننگ سسٹم انڈسٹری 4 انٹیلیجنٹ مینٹیننس سسٹم انٹرنیٹ آف تھنگز رسپانسیو کمپیوٹر ایڈیڈ ڈیزائن سگنل فلو گراف حوالہ جات مزید پڑھنا ایڈورڈ اے لی، سائبر فزیکل سسٹمز-کیا کمپیوٹنگ کی بنیادیں کافی ہیں؟ پاؤلو تبوادا، سائبر فزیکل سسٹمز: پوزیشن پیپر راجیش گپتا، سائبر فزیکل سسٹمز میں اسپاٹیو-ٹیمپورل ایکشنز اور ریزنگ کے لیے پروگرامنگ ماڈل اور طریقے ای اے لی اور ایس اے سیشیا، انٹروڈکشن ٹو ایمبیڈڈ سسٹمز-اے سائبر فزیکل سسٹمز اپروچ، http://LeeSeshia.org، 2011۔ الٹاوی آر، یوسف اے، سائبر فزیکل سسٹمز میں سیکیورٹی ٹریڈ آفز: امپلانٹیبل میڈیکل ڈیوائسز پر ایک کیس اسٹڈی سروے احمد اول، سائبر فزیکل سسٹمز کے سیکیورٹی پہلو بیرونی روابط سی پی ایس ورچوئل آرگنائزیشن سائبر فزیکل سسٹمز ویک کانفرنس اس شعبے میں موجودہ تحقیق کی وضاحت کرتی ہے۔