3、嵌入式、网络物理和物联网系统的挑战与设计

嵌入式、网络物理和物联网系统的挑战与设计

1. 系统面临的挑战

在当今科技发展中，嵌入式、网络物理和物联网系统面临着诸多挑战，这些挑战不仅局限于技术层面，还涉及社会、法律、经济等多个领域。

1.1 技术之外的影响

• 责任与所有权问题 ：多个组件集成，可能来自不同供应商，会引发严重的责任问题，如自动驾驶汽车领域。同时，所有权问题也亟待解决，不能让某一家参与公司拥有所有权利。
• 社会影响 ：新的信息技术设备对社会产生影响，催生了网络物理社会系统（CPSS）这一概念。但目前这种影响往往在技术普及很久后才被察觉。
• 人机交互问题 ：需要设计用户友好的人机界面。
• 环境与资源问题 ：系统对全球变暖的影响、废物产生以及资源消耗应控制在可接受水平。

1.2 并发管理挑战

真实系统是并发的，管理并发是一大挑战。

1.3 组件异质性挑战

网络物理和物联网系统通常由来自不同供应商的异构硬件和软件组件组成，且需在变化的环境中运行。这种异质性给组件的正确协作带来挑战，设计时不能只考虑软件或硬件，需采用分层方法，同时关注组件组合的影响。

1.4 知识整合挑战

CPS 设计涉及多个领域的知识，难以找到在所有相关领域都有足够知识的人员，组织知识转移也很困难，设计相关课程更是具有挑战性，需要打破学科和部门之间的壁垒。