2、嵌入式与网络物理系统：历史、机遇与挑战

嵌入式与网络物理系统：历史、机遇与挑战

1. 术语历史

直到20世纪80年代末，信息处理还与大型主机和巨大的磁带驱动器相关联。后来，小型化使得个人计算机（PC）能够进行信息处理。当时办公应用占据主导地位，但也有一些计算机以反馈回路的形式控制着物理环境。

之后，Mark Weiser创造了“普适计算”一词，反映了他关于随时随地都能进行计算和获取信息的预测。他还预测计算机将融入产品中，变得“无形”，从而创造了“隐形计算机”这一术语。基于类似的愿景，计算设备对日常生活的渗透催生了“泛在计算”和“环境智能”等术语。这三个术语侧重点略有不同，普适计算更关注长期目标，泛在计算更注重实际应用和现有技术的利用，环境智能则强调未来家庭和智能建筑中的通信技术。

小型化还使计算机能够将信息处理与环境相结合，这种信息处理方式被称为“嵌入式系统”，即嵌入到封闭产品中的信息处理系统，如汽车、火车、飞机以及电信或制造设备中的嵌入式系统。嵌入式系统具有实时约束、可靠性和效率要求等特点，与物理系统的联系十分重要。

近年来，“网络物理系统（CPS）”这一术语的出现进一步强调了与物理系统的紧密联系。CPS被定义为计算与物理过程的集成，它包含嵌入式系统（信息处理部分）和动态物理环境。美国国家科学基金会、德国科学与工程院以及欧盟委员会在相关提案中都提到了CPS的通信方面，可见通信在CPS中也具有重要地位。

“物联网（IoT）”则更明确地强调了通信，它描述了各种设备通过唯一寻址方案相互交互与协作以实现共同目标的普遍存在。物联网有望实现全球数万亿设备之间的通信，其在生产领域的应用被称为“工业4.0”，旨在实现更灵活的生产。在一定程度上，将物理对象与网络世界连接起来称为CPS还是IoT，