互联网，社交网络，云服务和电子商务已成为现代人生活的重要组成部分。 但是我们仍然生活在真实的“模拟”世界中，而不是在网络空间中。 能够将我们生活的这两个方面结合起来的网络物理系统现在正以非常快的速度发展，这更加有趣。
什么是网络物理系统？
网络物理系统（来自英语。网络物理系统或CPS）-概念非常复杂。 如今，它们还没有收到明确和普遍接受的定义，因为这些系统同时位于多个区域的交汇处，并且取决于它们的实现方式，它们能够影响我们生活的各个方面。 它们的主要共同特征是计算过程和物理过程之间非常紧密的交互，因此可以说，网络物理系统是一个复杂的计算物理元素系统，不断从环境中接收数据，并使用它进一步优化控制过程。
网络物理系统包括“智能”电源网络，“智能”运输控制系统，生产和农业中的ACS（自动控制系统）以及医疗设备。 网络物理系统的一个例子是诸如智能城市之类的大规模，复杂的解决方案。 重要的是要注意，网络物理系统的体系结构与物联网相似，并且可以使用其元素进行通信或接收数据，但从本质上讲它们要复杂得多，因此在此处放置等号是不正确的。
网络物理系统的操作原理
如上所述，网络物理系统的主要运行原理可以称为其物理和计算元素之间的深层关系。 以AI和其他技术形式出现的系统“大脑”从现实世界中的传感器接收数据，分析该数据并将其用于物理元素的进一步控制。 由于这种相互作用，网络物理系统能够在变化的条件下有效地工作，例如人体类似物或分析市场情况的现代公司，以精确地开发其现在需要的产品。 此外，在“管理-数据获取-数据处理-管理”循环中，当系统正常运行时，每次都应给出积极的结果并创造新的价值。
例如，同一家东芝公司在其虚拟电厂项目中使用了网络物理系统的原理，该项目使用物联网技术来协调分布式能源（太阳能，氢能和风能），电动汽车以及消耗它的能源存储/存储系统的工作。 在这种情况下，使用来自物联网设备和AI技术的数据，可以优化系统的功耗，预测其规模并最终实现最大的节能效果。
东芝虚拟电站图使用网络物理系统的其他选择包括自治交通控制系统，该系统从道路使用者和道路基础设施接收实时信息，以避免发生事故并在考虑道路情况的情况下选择到达目的地的最佳路线； 用于远程监测患者状况并用于研究人体的医疗设备； 零能耗的“智能”建筑； 所有这些示例中的共同点是，网络物理系统确实可以使人们的生活更加轻松并提高其水平，这就是为什么许多大公司现在都在采取发展路线来开发它们的原因。
以智慧城市为例的大规模网络物理系统
借助“智能”城市的例子，可以完美地说明借助这些系统“使人们的生活更美好，更轻松”的能力。 新加坡已被各种研究者一再确认为地球上最聪明的“智慧”城市，新加坡政府走得更远，并认为它正在开展“智慧国家”项目（智慧国家-新加坡城市发展计划的名称）。 许多初创企业共同为新加坡创造了解决方案，涉及公民几乎所有生活领域-从执法和违规自动纠正到管理运输系统和能源，供水和医疗保健。 这样就可以得出结果，例如，仅交通控制系统一项就可以为新加坡驾驶员每年节省数万小时的时间。
最聪明的新加坡城市“智能”的城市规划方法的另一个选择是阿联酋的Masdar，该建筑正在阿布扎比附近建造。 马斯达尔应该成为一个“生态城市”，在可再生能源的帮助下完全满足其需求，完全处理所有废物，完全放弃传统的运输方式，而支持公共和个人自主运输。 自然，为了有效地管理Masdar中的资源和流量，将采用最新技术，包括网络物理系统。
鲁卜哈利沙漠中的生态城市“马斯达尔”总体而言，近年来，网络物理系统获得了巨大的发展动力，这与“智能”设备和传感器网络的数量增加以及它们与更大的系统（例如，物联网）的集成相关。 但是，根据东芝技术总监Ciro Saito博士的说法，向开放式创新的过渡对于这些系统的未来非常重要。 他指出：“当务之急是不要陷入想要自己实现一切的陷阱。” 因此，该公司积极投资于与网络物理系统相关的现代技术，并与其他组织合作，例如与斯坦福大学合作以减少AI芯片的能耗（目前的结果是减少了88％）。
网络物理系统是一个广泛而有前途的主题，只有通过共同努力，各种公司，研究机构和组织才能开发出新技术和新产品，包括解决紧迫的社会问题。