Sistemas de sistemas ciberfísicos heterogéneos

Título original:

Heterogeneous Cyber Physical Systems of Systems

Contenido del libro:

Los sistemas ciberfísicos son la extensión natural de la llamada "Internet de los objetos". Son "sistemas de elementos computacionales colaboradores que controlan entidades físicas". Los sistemas ciberfísicos de sistemas (CPSoS) se consideran "la próxima revolución informática", después de la informática mainframe (años 60-70), la informática de sobremesa e Internet (años 80-90) y la informática ubicua (años 00); porque todos los aspectos de la vida cotidiana están evolucionando rápidamente hacia la interacción de los seres humanos entre sí, así como con su entorno, a través de dispositivos informáticos (a menudo móviles), y porque en la mayoría de los casos los sistemas emplearán sus capacidades informáticas para interactuar entre sí.

Los CPSoS permiten fusionar el mundo físico con el cibernético. Mediante sensores, los sistemas incorporados controlan y recogen datos de procesos físicos, como la dirección de un vehículo, el consumo de energía o funciones de salud humana. Los sistemas se conectan en red para que los datos estén disponibles en todo el mundo. Los CPSoS hacen posible que las aplicaciones informáticas interactúen directamente con los acontecimientos del mundo físico, por ejemplo para medir y reaccionar ante cambios en la presión sanguínea o picos de consumo energético. Los sistemas de hardware y software integrados amplían de forma crucial la funcionalidad y competitividad de vehículos, aviones, equipos médicos, plantas de producción y electrodomésticos. La conexión de estos sistemas a un entorno virtual de servicios y sistemas de información conectados en red a escala mundial abre ámbitos de innovación completamente nuevos y plataformas empresariales novedosas.

Los futuros CPSoS tendrán muchas partes sofisticadas e interconectadas que deberán intercambiar, analizar y actuar instantáneamente sobre datos detallados de forma altamente coordinada. Los continuos avances en ciencia e ingeniería serán necesarios para permitir avances en el diseño y desarrollo de estos complejos sistemas. Las infraestructuras integradas multiescala, multicapa, multidominio y multisistema requerirán nuevos fundamentos en ciencia e ingeniería de sistemas. Los científicos e ingenieros con conocimientos de otros sistemas físicos tendrán que trabajar en tándem con los informáticos para lograr diseños eficaces y viables. En este tutorial se presentan cuestiones básicas y avanzadas sobre el diseño de los futuros CPSoS heterogéneos, incluidas las tecnologías Blockchain pertinentes, los sistemas reconfigurables, las interfaces de sensores avanzadas y los procesos de diseño centrados en el ser humano. También se cubren ciertas herramientas avanzadas para el diseño y la implementación de las partes cibernéticas del CPSoS (es decir, herramientas de diseño FPGA de Xilinx).