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地位，但也有一些计算机开始以反馈回路的形式控制物理环境。

Mark Weiser提出了“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”这一概念。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。这三个术语虽侧重点略有不同，但都围绕未来信息技术展开。普适计算更关注长期目标，即随时随地提供信息；泛在计算侧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。

小型化也促使计算机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”。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、飞机以及通信或制造设备中的嵌入式系统。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。嵌入式系统具有实时约束、可靠性和效率要求等特点，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，即CPS = ES +（动态）物理环境。美国国家科学基金会、德国科学与工程院（acatech）报告以及欧盟委员会在相关提案中都强调了CPS中的通信方面。实际上，CPS这一术语的使用并不完全一致，有些作者强调与物理环境的集成，有些则强调通信。

“物联网（IoT）”这一术语更明