1、时间分数阶扩散过程的区域分析：从基础概念到应用前景

时间分数阶扩散过程的区域分析：从基础概念到应用前景

1. 引言

在当今科技飞速发展的时代，对复杂系统的研究变得愈发重要。本文将深入探讨网络物理系统（CPSs）和分布参数系统（DPSs）的相关概念、面临的新挑战，以及连续时间随机游走（CTRW）理论和分数阶动力学方法在异常扩散过程中的应用，同时介绍区域分析的概念和新兴研究机会。

2. 网络物理系统和分布参数系统

2.1 网络物理系统

网络物理系统（CPSs）是将计算与物理过程深度融合的人造复杂系统，是迈向新一代工程系统的综合性研究领域。它通过多种新方式与人类交互，目前已广泛应用于航空航天、汽车、化工、基础设施、能源、医疗、制造、交通、娱乐和消费电器等众多领域。

从动态控制系统的角度来看，CPS可以定义为围绕物理动态系统进行计算思维和集成计算，将传感、决策、执行、计算、网络和物理过程相结合的系统。其目标是开发新的科学和工程方法，使网络和物理设计在各个尺度上兼容、协同和集成，从而实现比简单嵌入式系统更强大的功能，如适应性、可扩展性、弹性、安全性、可靠性和可用性。

CPS的应用十分广泛，包括医疗设备系统、汽车和空中交通控制、先进汽车系统、过程控制、环境监测、航空电子、仪器仪表、炼油厂、用水控制、协作机器人、制造控制、智能绿色建筑等。然而，在控制系统设计过程中，CPS面临着诸多挑战，如跨多个应用领域的实时控制、用户软件应用以及向实践加速过渡的机会等。因此，需要一些基于模型的控制策略来引导CPS达到期望的行为。

CPS的测量和控制架构如下：

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