أصبحت الإنترنت والشبكات الاجتماعية والخدمات السحابية والتجارة الإلكترونية عناصر مهمة في حياة الشخص المعاصر. لكننا ما زلنا نعيش في العالم "التمثيلي" الحقيقي ، وليس في الفضاء الإلكتروني. إن الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن الأنظمة الفيزيائية الإلكترونية القادرة على الجمع بين هذين الجانبين من حياتنا تتطور الآن بوتيرة سريعة للغاية.
ما هي النظم الفيزيائية الإلكترونية؟
النظم الفيزيائية السيبرانية (من اللغة الإنجليزية. النظم الفيزيائية السيبرانية أو CPS) - المفهوم معقد للغاية. لم يتلقوا اليوم تعريفا لا لبس فيه ومقبولا عالميا ، لأن هذه النظم تقع عند تقاطع عدة مناطق في وقت واحد ، واعتمادا على تنفيذها ، قادرة على التأثير على جوانب مختلفة من حياتنا. السمة المشتركة الرئيسية هي التفاعل الدقيق للغاية بين العمليات الحسابية والفيزيائية ، لذلك يمكننا القول أن النظام الفيزيائي الإلكتروني هو نظام معقد من العناصر الحسابية والمادية التي تتلقى باستمرار البيانات من البيئة ويستخدمها لزيادة تحسين عمليات التحكم.
تشمل الأنظمة الفيزيائية الفيزيائية شبكات الإمداد بالطاقة "الذكية" ، وأنظمة التحكم في النقل "الذكية" ، و ACS (أنظمة التحكم الآلي) في الإنتاج والزراعة ، فضلاً عن المعدات الطبية. أحد الأمثلة على الأنظمة الفيزيائية الفيزيائية هي حلول واسعة النطاق ومعقدة مثل المدن الذكية. من المهم ملاحظة أن الأنظمة الفيزيائية الفيزيائية متشابهة في الهندسة المعمارية مع إنترنت الأشياء ويمكنها استخدام عناصرها لتوصيل البيانات أو استلامها ، ولكنها في جوهرها أصعب بكثير ، لذا فإن وضع علامة مساوية هنا سيكون غير صحيح.
مبادئ تشغيل النظم الفيزيائية الإلكترونية
كما ذكر أعلاه ، يمكن أن يسمى المبدأ الرئيسي لتشغيل النظم الفيزيائية السيبرانية علاقة عميقة بين عناصرها المادية والحسابية. يتلقى "عقل" النظام في شكل الذكاء الاصطناعي والتقنيات الأخرى بيانات من أجهزة الاستشعار في العالم الحقيقي ، ويحلل هذه البيانات ويستخدمها لمزيد من التحكم في العناصر المادية. بفضل هذا التفاعل ، فإن النظام الفيزيائي الإلكتروني قادر على العمل بفعالية في الظروف المتغيرة ، مثل التماثلية للجسم البشري أو شركة حديثة تحلل الوضع في السوق من أجل تطوير المنتج الذي يحتاجه الآن بالضبط. علاوة على ذلك ، فإن دورة "الإدارة - الحصول على البيانات - معالجة البيانات - الإدارة" ، عندما يعمل النظام بشكل صحيح ، في كل مرة يجب أن تعطي نتائج إيجابية وخلق قيمة جديدة.
على سبيل المثال ، تستخدم نفس الشركة Toshiba مبدأ النظم الفيزيائية الإلكترونية في مشروعها الخاص بمحطة طاقة افتراضية ، تستخدم تكنولوجيا إنترنت الأشياء لتنسيق عمل مصادر الطاقة الموزعة (الطاقة الشمسية والهيدروجينية وطاقة الرياح) والسيارات الكهربائية وأنظمة تخزين / تخزين الطاقة التي تستهلكها . باستخدام البيانات من أجهزة إنترنت الأشياء وتقنيات الذكاء الاصطناعي ، في هذه الحالة ، من الممكن تحسين استهلاك الطاقة للنظام والتنبؤ بحجمه وتحقيق أقصى وفورات في الطاقة في نهاية المطاف.
مخطط محطة الطاقة الافتراضية من Toshibaتشمل الخيارات الأخرى لاستخدام الأنظمة الفيزيائية الإلكترونية أنظمة التحكم في النقل المستقلة التي تتلقى معلومات في الوقت الفعلي من مستخدمي الطرق والبنية التحتية للطرق من أجل تجنب الحوادث واختيار الطريق الأمثل للوصول إلى الوجهة ، مع مراعاة الموقف على الطريق ؛ المعدات الطبية التي تراقب عن بعد حالة المرضى وتستخدم لدراسة جسم الإنسان ؛ المباني "الذكية" مع استهلاك الطاقة صفر. وسائل أتمتة العمليات في الزراعة ... الشيء الشائع في جميع هذه الأمثلة هو أن الأنظمة الفيزيائية الفيزيائية يمكن أن تجعل حياة الناس أكثر سهولة وتزيد من مستواهم ، وهذا هو السبب في أن العديد من الشركات الكبيرة تأخذ الآن دورة تطوير لتطويرها.
المدن الذكية كمثال للأنظمة الإلكترونية السيبرانية واسعة النطاق
يمكن توضيح القدرة على "جعل حياة الناس أفضل وأسهل" بمساعدة هذه الأنظمة تمامًا فقط من خلال مثال المدن "الذكية". لقد تم الاعتراف بسنغافورة مرارًا وتكرارًا من قِبل العديد من الباحثين على أنها أذكى المدن "الذكية" على هذا الكوكب ، وتذهب حكومتها إلى أبعد من ذلك وتعتقد أنها تعمل في مشروع "دولة ذكية" (Smart Nation - اسم برنامج التنمية الحضرية في سنغافورة). يشترك عدد من الشركات الناشئة في إنشاء حلول لسنغافورة تهم جميع مجالات الحياة تقريبًا للمواطنين - بدءًا من تطبيق القانون والإصلاح التلقائي للانتهاكات إلى إدارة نظام النقل وموارد الطاقة وإمدادات المياه والرعاية الصحية. وهذا يعطي نتائجها ، على سبيل المثال ، يمكن لنظام مراقبة حركة المرور وحده توفير عشرات الآلاف من الساعات في السنة للسائقين السنغافوريين.
أذكى مدينة سنغافورةخيار آخر لنهج "ذكي" للتخطيط الحضري هو مصدر في الإمارات العربية المتحدة ، التي يتم بناؤها بالقرب من أبو ظبي. ينبغي أن تصبح مصدر "مدينة بيئية" ، تلبي احتياجاتها بالكامل بمساعدة مصادر الطاقة المتجددة ، وتعمل بالكامل على معالجة جميع النفايات وتتخلى تمامًا عن وسائط النقل التقليدية لصالح النقل الذاتي العام والشخصي. بطبيعة الحال ، من أجل الإدارة الفعالة للموارد وتدفقات حركة المرور في مصدر ، سيتم تطبيق أحدث التقنيات ، بما في ذلك النظم الفيزيائية الإلكترونية.
Eco-city "مصدر" في صحراء الربع الخاليبشكل عام ، في السنوات الأخيرة ، تلقت الأنظمة الفيزيائية الفيزيائية حافزًا كبيرًا للتطوير ، وهو ما يرتبط بزيادة في عدد الأجهزة "الذكية" وشبكات الاستشعار وتكاملها في الأنظمة الأكبر حجمًا ، على سبيل المثال ، إنترنت الأشياء. ولكن ، وفقًا للمدير الفني توشيبا ، الدكتور سيرو سايتو ، فإن الانتقال إلى الابتكار المفتوح مهم جدًا لمستقبل هذه الأنظمة. "لا بد من الوقوع في فخ الرغبة في تحقيق كل شيء بنفسك" ، يلاحظ. هذا هو السبب في أن الشركة تستثمر بنشاط في التقنيات الحديثة المتعلقة بالأنظمة الفيزيائية الإلكترونية ، وتتعاون مع المنظمات الأخرى ، على سبيل المثال ، تعمل مع جامعة ستانفورد لتقليل استهلاك الطاقة لرقائق الذكاء الاصطناعي (النتيجة الحالية هي تخفيض بنسبة 88 في المائة).
تُعد الأنظمة الفيزيائية الفيزيائية موضوعًا واسعًا واعدًا ، لا يمكن للشركات والمؤسسات ومعاهد البحوث والمؤسسات المختلفة تطوير تكنولوجيات جديدة ومنتجات جديدة ، بما في ذلك لحل المشكلات الاجتماعية الملحة ، إلا بالجهود المشتركة.