Abstract
Recent attention to Cyber Physical Systems (CPS) is driven by the need for deeper integration of design disciplines that dominate physical and computational domains. Consequently, heterogeneity is the norm as well as the main challenge in CPS design: components and systems are modeled using multiple physical, logical, functional and non-functional modeling aspects. The scope of relevant design domains includes (1) physical domains, such as structure, mechanical dynamics, thermal, propulsion, fluid, electrical, acoustics, vibration and (2) computational, networking domains, used for implementing system control, sensors, health management, mission management, communication. The need for deep integration of these interrelated facets of CPS opens up a rich research agenda towards establishing a new systems science that is simultaneously physical and computational.
Zusammenfassung
Die Beachtung, die cyber-physische Systeme (CPS) jüngst erfahren, ist bedingt durch die Notwendigkeit einer tiefgreifenden Integration der in naturwissenschaftlichen und rechnergestützten Bereichen vorherrschenden Entwurfsdisziplinen. Für den Entwurf von CPS stellt daher Heterogenität sowohl die Regel als auch die wesentliche Herausforderung dar: Komponenten und Systeme werden mit Hilfe einer Vielzahl physikalischer, logischer, funktionaler und nicht-funktionaler Aspekte modelliert. Die Bandbreite relevanter Designgebiete umfasst (1) physikalische Bereiche wie Struktur, Dynamik, Thermik, Antrieb, Strömung, Elektrizität, Akustik, Vibration, sowie (2) die Bereiche Berechnung und Vernetzung, die zur Implementierung von Systemsteuerung, Sensoren, Systemzustandsmanagement, Missionsmanagement und Kommunikation verwendet werden. Die Notwendigkeit einer tiefgreifenden Integration dieser miteinander verwobenen Facetten von CPS eröffnet eine reichhaltige Forschungsagenda, hin zum Aufbau einer neuen Systemwissenschaft, die gleichzeitig naturwissenschaftlich und informationswissenschaftlich ist.
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