15、交通领域的网络物理系统：概念、架构与发展趋势

交通领域的网络物理系统：概念、架构与发展趋势

在当今科技飞速发展的时代，网络物理系统（Cyber-Physical Systems，CPS）正逐渐成为各个领域的研究热点，尤其是在交通领域。本文将深入探讨CPS及其在交通领域的应用——交通网络物理系统（Transportation Cyber-Physical Systems，TCPS）的相关概念、架构以及发展趋势。

1. 网络物理系统（CPS）的起源与发展

CPS的概念源于“控制论”（cybernetics），这一术语由诺伯特·维纳（Norbert Wiener）在1948年提出。维纳从希腊语“kybernetes”（意为舵手）发展出这一概念，强调其反馈和控制机制，就像复杂的人类神经系统一样，用于描述具有交互式通信和完善控制的自动机器。

随后，埃德蒙·C·伯克利（Edmund C. Berkeley）和S·P·弗兰克尔（S. P. Frankel）在其著作中提出了“机械大脑”的概念，描述了一种能够在无需人工干预的情况下与其他设备进行通信的机器。这些机器的不同组件分别处理存储、计算和控制功能，通过协作在设备之间传递信息，具备像人类大脑一样的智能计算能力。

1954年，1971年诺贝尔物理学奖获得者丹尼斯·加博尔（Dennis Gabor）博士在其文章中阐述了控制论是一门基于信息的有目的行动的科学，强调机器的自我调整能力类似于人类的学习本质。

直到2006年，“网络物理系统（CPS）”这一术语在美国得克萨斯州奥斯汀举行的第一届国家科学基金会（NSF）CPS研讨会上被正式提出，取代“控制论”成为一个独立的研究领域。此后，CPS得到了政策的大力支持、消费需求的推动以及设备和网络的不断创新升级，相关研