Internet, les réseaux sociaux, les services cloud et le commerce électronique sont devenus des éléments importants de la vie d'une personne moderne. Mais nous vivons toujours dans le vrai monde "analogique", et non dans le cyberespace. D'autant plus intéressant que les systèmes cyber-physiques capables de combiner ces deux aspects de notre vie se développent désormais à un rythme très rapide.
Que sont les systèmes cyber physiques?
Systèmes cyber-physiques (de l'anglais. Systèmes cyber-physiques, ou CPS) - le concept est assez complexe. Aujourd'hui, ils n'ont pas reçu de définition univoque et généralement acceptée, car ces systèmes sont situés à l'intersection de plusieurs zones à la fois et, selon leur mise en œuvre, sont capables d'affecter divers aspects de notre vie. Leur principale caractéristique commune est une interaction très étroite entre les processus informatiques et physiques, nous pouvons donc dire qu'un système cyber-physique est un système complexe d'éléments informatiques et physiques qui reçoit constamment des données de l'environnement et les utilise pour optimiser davantage les processus de contrôle.
Les systèmes cyber-physiques comprennent les réseaux électriques intelligents, les systèmes de contrôle des transports intelligents, les systèmes de contrôle automatisés (systèmes de contrôle automatisés) dans la production et l'agriculture, ainsi que les équipements médicaux. Un exemple de systèmes cyber-physiques sont des solutions à grande échelle et complexes comme les villes intelligentes. Il est important de noter que les systèmes cyber-physiques sont similaires dans l'architecture à l'Internet des objets et peuvent utiliser ses éléments pour communiquer ou recevoir des données, mais en substance ils sont beaucoup plus compliqués, donc mettre un signe égal ici serait incorrect.
Principes de fonctionnement des systèmes cyber-physiques
Comme mentionné ci-dessus, le principe principal de fonctionnement des systèmes cyber-physiques peut être appelé une relation profonde entre leurs éléments physiques et informatiques. Le «cerveau» du système sous forme d'IA et d'autres technologies reçoit des données de capteurs dans le monde réel, analyse ces données et les utilise pour un contrôle plus poussé des éléments physiques. Grâce à cette interaction, le système cyber-physique est capable de fonctionner efficacement dans des conditions changeantes, comme un analogue du corps humain ou une entreprise moderne qui analyse la situation sur le marché afin de développer exactement le produit dont il a besoin maintenant. De plus, le cycle «gestion - acquisition des données - traitement des données - gestion», lorsque le système fonctionne correctement, doit à chaque fois donner des résultats positifs et créer de la valeur.
Par exemple, la même société Toshiba utilise le principe des systèmes cyber-physiques dans son projet de centrale électrique virtuelle, qui utilise la technologie de l'Internet des objets pour coordonner le travail des sources d'énergie distribuées (solaire, hydrogène et éolien), des véhicules électriques et des systèmes de stockage / stockage d'énergie qui le consomment . En utilisant les données des appareils de l'Internet des objets et des technologies de l'IA dans ce cas, il est possible d'optimiser la consommation d'énergie du système, de prédire son ampleur et finalement de réaliser des économies d'énergie maximales.
Diagramme de la centrale électrique virtuelle ToshibaD'autres options d'utilisation des systèmes cyber-physiques comprennent des systèmes de contrôle des transports autonomes qui reçoivent des informations en temps réel des usagers de la route et des infrastructures routières afin d'éviter les accidents et de choisir l'itinéraire optimal vers la destination, en tenant compte de la situation sur la route; équipement médical qui surveille à distance l'état des patients et est utilisé pour étudier le corps humain; Bâtiments «intelligents» à consommation d'énergie nulle; moyens d'automatiser les processus dans l'agriculture ... Le point commun dans tous ces exemples est que les systèmes cyber-physiques peuvent vraiment faciliter la vie des gens et augmenter leur niveau, c'est pourquoi de nombreuses grandes entreprises suivent maintenant un cours de développement pour les développer.
Les villes intelligentes comme exemple de systèmes cyber-physiques à grande échelle
La capacité de "rendre la vie des gens meilleure et plus facile" avec ces systèmes peut être parfaitement illustrée par l'exemple des villes "intelligentes". Singapour a été reconnue à plusieurs reprises par divers chercheurs comme la plus intelligente des villes «intelligentes» de la planète, et son gouvernement va encore plus loin et pense qu'il travaille sur un projet de «nation intelligente» (Smart Nation - le nom du programme de développement urbain de Singapour). Un certain nombre de start-ups créent conjointement des solutions pour Singapour qui concernent presque tous les domaines de la vie des citoyens - depuis l'application de la loi et la correction automatique des infractions jusqu'à la gestion du système de transport et des ressources énergétiques, l'approvisionnement en eau et les soins de santé. Et cela donne ses résultats, par exemple, un système de contrôle du trafic à lui seul peut économiser des dizaines de milliers d'heures par an pour les conducteurs singapouriens.
La ville la plus intelligente de SingapourUne autre option pour une approche «intelligente» de l'urbanisme est Masdar aux EAU, qui est en construction près d'Abu Dhabi. Masdar devrait devenir une «éco-ville», qui répond pleinement à ses besoins à l'aide de sources d'énergie renouvelables, traite complètement tous les déchets et abandonne complètement les modes de transport traditionnels au profit des transports autonomes publics et personnels. Naturellement, les technologies les plus avancées, y compris les systèmes cyber-physiques, seront utilisées pour gérer efficacement les ressources et les flux de trafic à Masdar.
Eco-cité «Masdar» dans le désert de Rub el KhaliEn général, ces dernières années, les systèmes cyberphysiques ont reçu un grand élan de développement, qui est associé à une augmentation du nombre d'appareils «intelligents» et de réseaux de capteurs et à leur intégration dans des systèmes de plus en plus grands, par exemple, l'Internet des objets. Mais, selon le directeur technique de Toshiba, le Dr Ciro Saito, la transition vers l'innovation ouverte est très importante pour l'avenir de ces systèmes. «Il est impératif de ne pas tomber dans le piège de vouloir tout réaliser soi-même», note-t-il. C'est pourquoi la société investit activement dans les technologies modernes liées aux systèmes cyber-physiques et collabore avec d'autres organisations, par exemple en travaillant avec l'Université de Stanford pour réduire la consommation d'énergie des puces AI (le résultat actuel est une réduction de 88%).
Les systèmes cyberphysiques sont un sujet tellement vaste et prometteur que ce n'est que par des efforts conjoints que différentes entreprises, instituts de recherche et organisations pourront développer de nouvelles technologies et de nouveaux produits, notamment pour résoudre des problèmes sociaux urgents.