2、嵌入式与网络物理系统：概念、机遇与挑战

嵌入式与网络物理系统：概念、机遇与挑战

1. 术语历史

在20世纪80年代末之前，信息处理主要依赖大型主机计算机和巨大的磁带驱动器。后来，小型化技术使得个人计算机（PC）也能进行信息处理，当时办公应用占据主导，但也有一些计算机通过反馈回路的形式控制着物理环境。

随后，Mark Weiser创造了“普适计算”这一术语，反映了他关于随时随地都能进行计算和获取信息的预测。他还提出了“隐形计算机”的概念，认为计算机将融入产品中，变得不可见。基于类似的愿景，计算设备在日常生活中的普及催生了“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，即随时随地提供信息；泛在计算更注重实际应用和对现有技术的利用；环境智能则强调未来家庭和智能建筑中的通信技术。

小型化还促成了利用计算机实现信息处理与环境的集成，这种信息处理方式被称为“嵌入式系统”。嵌入式系统被定义为“嵌入到周边产品中的信息处理系统”，例如汽车、火车、飞机以及电信或制造设备中的嵌入式系统。如今，自动驾驶汽车和火车等嵌入式系统产品已经问世或即将推出。嵌入式系统具有许多共同特征，包括实时约束、可靠性和效率要求等，并且与物理系统的连接至关重要。

近年来，“网络物理系统”（CPS）这一术语的提出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”，该术语不仅包含嵌入式系统（信息处理部分），还涵盖动态物理环境，即CPS = ES +（动态）物理环境。此外，美国国家科学基金会、德国科学工程院报告以及欧盟委员会在相关提案中都提到，CPS具有分布式、网络化和通信等特点。

“物联网”（IoT）这一术语则更明确地强调了通信方面，它描述了各种设备（如传感器、执行器和手机