Un sistema ciberfísico (CPS) es una integración de la computación con procesos físicos cuyo comportamiento está definido por las partes cibernéticas y físicas del sistema. Las computadoras y redes integradas monitorean y controlan los procesos físicos, generalmente con bucles de retroalimentación donde los procesos físicos afectan los cálculos y viceversa. Como desafío intelectual, CPS trata sobre la intersección, no la unión, de lo físico y lo cibernético. No es suficiente comprender por separado los componentes físicos y los componentes computacionales. En cambio, debemos entender su interacción.
El término ” sistemas ciberfísicos” surgió en 2006, acuñado por Helen Gill en la National Science Foundation en los Estados Unidos. Podemos sentir la tentación de asociar el término ” ciberespacio ” con CPS, pero las raíces del término CPS son más antiguas y profundas. Sería más exacto ver los términos ” ciberespacio ” y ” sistemas ciberfísicos” como derivados de la misma raíz, ” cibernética ” (El término ” cibernética ” fue acuñado por Norbert Wiener, un matemático estadounidense que tuvo un gran impacto en el desarrollo de la teoría de los sistemas de control), en lugar de ver uno como derivado del otro.
Aplicaciones de CPS:
- Cómo obtener más memoria virtual
- ¿De qué sirve una cámara en una máquina?
- ¿Qué quieren decir los ingenieros con características dispersas en el aprendizaje automático en términos simples?
- ¿Cómo puede funcionar el sistema de control de acceso?
- ¿Cómo ha cambiado la IA la industria del juego?
Podría decirse que las aplicaciones CPS tienen el potencial de eclipsar la revolución de la tecnología de la información (TI) del siglo XX. Considere los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1: La cirugía cardíaca a menudo requiere detener el corazón, realizar la cirugía y luego reiniciar el corazón. Dicha cirugía es extremadamente riesgosa y conlleva muchos efectos secundarios perjudiciales. Varios equipos de investigación han estado trabajando en una alternativa donde un cirujano puede operar con un corazón que late en lugar de detener el corazón. Hay dos ideas clave que hacen esto posible. Primero, las herramientas quirúrgicas pueden controlarse robóticamente para que se muevan con el movimiento del corazón. Por lo tanto, un cirujano puede usar una herramienta para aplicar presión constante a un punto del corazón mientras el corazón continúa latiendo. En segundo lugar, un sistema de video estereoscópico puede presentar al cirujano una ilusión de video de un corazón inmóvil. Para el cirujano, parece que el corazón se ha detenido, mientras que en realidad, el corazón continúa latiendo. Para realizar un sistema quirúrgico de este tipo se requiere un modelado extenso del corazón, las herramientas, el hardware computacional y el software. Requiere un diseño cuidadoso del software que garantice una sincronización precisa y comportamientos seguros de retroceso para manejar el mal funcionamiento. Y requiere un análisis detallado de los modelos y los diseños para proporcionar una alta confianza.
Ejemplo 2: Considere una ciudad donde las luces de tráfico y los automóviles cooperan para asegurar un fl ujo eficiente del tráfico. En particular, imagine nunca tener que detenerse en un semáforo en rojo a menos que haya un tráfico cruzado real. Tal sistema podría realizarse con una infraestructura costosa que detecta automóviles en la carretera. Pero un mejor enfoque podría ser que los autos cooperen. Realizan un seguimiento de su posición y se comunican para utilizar de manera cooperativa los recursos compartidos, como las intersecciones. Hacer que un sistema así sea confiable, por supuesto, es esencial para su viabilidad. Las fallas pueden ser desastrosas.
