信息物理系统PPT课件
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认识信息系统(共43张PPT)
7.数制间的转换（1）十进制数转换成非十进制数。②十进制小数转换成非十进制小数。十进制小数转换成非十进制小数采用“进位法”，即乘基数取整数。将十进制小数不断地乘以其他进制的基数，直到小数的当前值等于0或满足要求的精度为止，最后得到的积的整数部分由上而下排列即为所求。将十进制数0.24转换为二进制数的过程如下。因此，（0.24）10≈（0.00111）2。
（4）数据资源。
信息系统中的数据资源是指人类社会信息活动中积累起来的信息及各类信息活动要素（信息技术、设备、设施、信息生产者等）的集合。数据资源的组织、存储和处理是信息系统的主要设计目标和内容。
1.数制数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。按进位的原则进行计数的方法称为进位计数制。例如，十进位计数制是按照“逢十进一”的原则进行计数的。常用进位计数制有十进制（decimal）、二进制（binary）、八进制（octal）和十六进制（hexadecimal）。
（3）网络。
信息系统中的网络是指将各个孤立的设备进行物理连接，实现人与人、人与计算机、计算机与计算机之间信息交换的链路，从而达到资源共享和通信的目的。由于信息的作用只有在广泛交流中才能充分发挥出来，通信技术的进步极大地促进了信息系统的发展。通信与网络技术是信息技术发展较快的领域，是现代信息系统的重要技术基础，分布式信息管理与信息的实时传递、发布和共享，都需要通信技术与网络技术的支持。
（2）软件。
信息系统中的软件帮助终端用户使用硬件、将数据资源转化成各类信息产品资源，用于完成数据的输入、处理、存储、控制、输出等信息系统活动。软件包括系统软件和应用软件。系统软件是管理、控制和维护信息系统的软件，包括操作系统、监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序、数据库管理程序等。应用软件是处理特定应用的程序。
（4）数据资源。
信息系统中的数据资源是指人类社会信息活动中积累起来的信息及各类信息活动要素（信息技术、设备、设施、信息生产者等）的集合。数据资源的组织、存储和处理是信息系统的主要设计目标和内容。
1.数制数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。按进位的原则进行计数的方法称为进位计数制。例如，十进位计数制是按照“逢十进一”的原则进行计数的。常用进位计数制有十进制（decimal）、二进制（binary）、八进制（octal）和十六进制（hexadecimal）。
（3）网络。
信息系统中的网络是指将各个孤立的设备进行物理连接，实现人与人、人与计算机、计算机与计算机之间信息交换的链路，从而达到资源共享和通信的目的。由于信息的作用只有在广泛交流中才能充分发挥出来，通信技术的进步极大地促进了信息系统的发展。通信与网络技术是信息技术发展较快的领域，是现代信息系统的重要技术基础，分布式信息管理与信息的实时传递、发布和共享，都需要通信技术与网络技术的支持。
（2）软件。
信息系统中的软件帮助终端用户使用硬件、将数据资源转化成各类信息产品资源，用于完成数据的输入、处理、存储、控制、输出等信息系统活动。软件包括系统软件和应用软件。系统软件是管理、控制和维护信息系统的软件，包括操作系统、监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序、数据库管理程序等。应用软件是处理特定应用的程序。
最新工业4.0背景.教学讲义ppt课件
工业4.0产生的社会需求
产品个性化需求 随着社会的不断进步，人对产品个性化的需求越来越强 烈。生产高度灵活的工厂可以迎合顾客对产品个性化、多 样化、不断改变的要求，顾客甚至可以参与到在产品生产 过程中去——向工厂输入对产品的要求，以及创造力。 私人定制将成为一种趋势。
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
工业4.0产生的技术背景
云计算
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
工业4.0产生的技术背景
大数据
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
工业4.0产生的技术背景
人工智能
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
工业4.0在德国产生的背景
德国人的危机意识 在全球产业创新最活跃的互联网领域，全球市值最大 的20个互联网企业中没有德国企业，甚至没有欧洲企业。
第十一章 车间作业计划（PAC）的编制
11.1 PAC的概念 11.2 PAC的编制步骤 11.3 PAC的监督与控制 11.4 JIT模式
11.1 PAC的概念
11.1.1 什么是车间作业计划 （PAC） 11.1.2 车间作业计划（PAC） 在ERP中的层次关系
11.1.1 什么是车间作业计划（PAC）
德国人的机遇意识 智能制造不仅需要单项技术突破，也需要各种技术的 集成，而这正是德国的优势所在。
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
德国核心的工业软件
工业4.0在德国产生的背景
德国人的机遇意识 德国的工业电子、基础材料、基础工艺、基础装备、基础元器 件一直在全球处于领先地位，机械出口占全球16%，居全球首位。
工业4.0产生的社会需求背景
生产人性化需求
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
互联网与物联网PPT课件
n Communication networks can be classified based on the way in which the nodes exchange information:
Communication Network
Switched Communication
Network
n Communication network: move information u bird, fire, telegraph, telephone, u 计算机网络…Internet … (IP-address, Router, …)
A Taxonomy of Communication Networks
n 人工智能 / 大数据 / 云计算 n 大数据 + 云计算 ==》支持人工智能 u 博弈：1997年IBM的深蓝计算机战胜了国际象棋大师卡斯 帕洛夫，2016年3月 AlphaGo战胜韩国围棋棋王李世石 u 机器翻译和自然语言理解: 语音识别 Siri u 计算机视觉和图像处理：iPhone7指纹识别 ，网上身份 证“刷脸”试点 u 自动驾驶/无人驾驶: 智能交通导航, Google, 特斯拉 u 智能机器人: 仿人体结构
互联网 Internet
物联网 IoT / 信息物理系统 CPS 人机物系统 / 信息-物理-人 CPH
(Cyber – Physics – Human)
2016.11
互联网+ / 人工智能 / 大数据 / 云计算
n 互联网 + / 人工智能 u 工、农、兵、学、商 u “中国制造2025” ---“德国工业4.0”
Router E
Router C
Router A
Router D
Communication Network
Switched Communication
Network
n Communication network: move information u bird, fire, telegraph, telephone, u 计算机网络…Internet … (IP-address, Router, …)
A Taxonomy of Communication Networks
n 人工智能 / 大数据 / 云计算 n 大数据 + 云计算 ==》支持人工智能 u 博弈：1997年IBM的深蓝计算机战胜了国际象棋大师卡斯 帕洛夫，2016年3月 AlphaGo战胜韩国围棋棋王李世石 u 机器翻译和自然语言理解: 语音识别 Siri u 计算机视觉和图像处理：iPhone7指纹识别 ，网上身份 证“刷脸”试点 u 自动驾驶/无人驾驶: 智能交通导航, Google, 特斯拉 u 智能机器人: 仿人体结构
互联网 Internet
物联网 IoT / 信息物理系统 CPS 人机物系统 / 信息-物理-人 CPH
(Cyber – Physics – Human)
2016.11
互联网+ / 人工智能 / 大数据 / 云计算
n 互联网 + / 人工智能 u 工、农、兵、学、商 u “中国制造2025” ---“德国工业4.0”
Router E
Router C
Router A
Router D
信息传递(共35张PPT)
资料分析：生态系统中信息传递的重要性
1、若无信息传递，蝙蝠能对周围环境的识别、 完成取食、飞行吗？莴苣、茄、烟草种子能萌 发吗？
2、信息传递与生命活动的正常进行有什么关 系？
3、若无信息传递，植物都能开花吗？某些昆虫 雌雄个体能相互识别、交配吗？信息传递在种 群繁衍过程中起什么作用？
通过信息传递，雌雄个体能相互识别、交配，
海豚的回声定位与声纳
物理信息
蛇的热感受器与导弹（红外线感受器）
物理信息
物理信息
鸟迁徙行为中对方向的判断（太阳）
鸽子喙部发现感应磁场器官
识途靠地磁导航
物理信息
发光 萤火虫发出
的萤光是一种求偶 信号，以此与异性 取得联系。但这种 信号往往被第三 者——狼蛛非法利 用，结果双双被捕， 成了爱情的牺牲品。
化学信息
引诱
雄蛾的 触角可以 “嗅”到Байду номын сангаас 一公里外雌 蛾发出气味 （性外激素）
化学信息
阅读教材P106~107资料分析材料，回答下列问题
1
2 3
4
5
6
若无信息传递，蝙蝠能对周围环境的识别、完成取食、 飞行吗？莴苣、茄、烟草种子能萌发吗？ 信息传递与生命活动的正常进行有什么关系？ 若无信息传递，某些昆虫雌雄个体能相互识别、交配吗？ 信息传递在种群繁衍过程中起什么作用？ 资料4中烟草释放的信息素，在白天与夜间是否都使它 本身受益？ 资料4中烟草释放的信息素能将几种生物联系起来？若 无这种信息素，烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物的种 群数量将发生什么变化？信息传递在调节种间关系中起 什么作用？ 信息传递在生态系统中有什么作用？
小竹竿上、大棚架边，挂着一个个像吊瓶一样的东西，不管是白天黑夜，时不时有深褐色虫子飞 来，掉入“吊瓶”下面的塑料袋中，不一会儿就呜呼哀哉。昨天，深受斜纹夜蛾、甜菜夜蛾之苦 的慈溪天元镇菜农劳建州看到眼前景象就乐了：一天下来，每个这样的装置能捉虫100多只，不 仅省了农药、人工钱，还保证了蔬菜质量。 “吊瓶”学名叫性信息素诱捕器，是一种高科技产品，今年才在我市大面积推广。农科专家 介绍，将人工合成雌性害虫性成熟后释放出来的信息素制成引诱剂放在诱捕器中，吸引雄性害虫 前来求偶，自投“温柔陷阱”，从而使害虫雌雄失调，达到抑制虫害的目的。
工业自动化中的信息物理系统与智能制造
通信技术
实现设备间的信息交互和远程 控制，包括有线和无线通信技
术。
云计算技术
提供大规模数据处理和分析能 力，支持远程监控和智能决策
。
信息物理系统在工业自动化实时监测和预测，提高生产效率和产品 质量。
提高工业安全性和可靠性
通过实时监测和预警，降低事故风险和设备 故障率。
工业自动化中的信息物理系统与 智能制造
目录
• 信息物理系统概述 • 智能制造概述 • 信息物理系统在智能制造中的应用 • 工业自动化中的信息物理系统面临的挑战
与解决方案 • 信息物理系统与智能制造的未来发展趋势
01
信息物理系统概述
信息物理系统的定义
信息物理系统（CPS）：一种新型的智能系统，通过集成计算、通信和控制技术， 实现物理世界与信息世界的深度融合。
人工智能与信息物理系统的深度融合
智能感知与决策
利用人工智能技术，实现生产过程中的智能感知 、预测和决策，提高生产效率和产品质量。
自主学习与优化
通过人工智能技术，实现生产过程的自主学习和 持续优化，降低能耗和减少排放。
人机协作与安全
借助人工智能技术，实现人机协作和安全保障， 提高生产安全性和人机交互体验。
样化需求，提升市场竞争力。
工业互联网的融合发展
设备互联互通
通过工业互联网平台，实 现生产设备、物料、人员 等要素的互联互通，提高 生产协同效率。
数据驱动决策
利用大数据分析技术，实 现数据驱动的决策支持， 优化生产过程，降低成本 。
远程监控与维护
通过远程监控技术，实时 掌握设备运行状态，实现 预防性维护和远程故障诊 断。
CPS通过传感器和执行器与物理环境进行交互，实现实时监测、预测和优化控制。
信息系统分析与设计(第二版)邝孔武第1章 系统PPT课件
第1章 系统
(3) 系统有一定的功能，特别是人造系统总有一定 的目的性。功能是指系统与外部环境相互联系和相互 作用中表现出来的性质、能力和功效。系统的组织方 式，正是为了适应这种功能和目的要求。呼吸系统的 功能是进行体内外的气体交换。信息系统的功能是进 行信息收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助 决策，帮助企业实现目标。
第1章 系统
人类活动系统(human activity system)是有目的的人 类活动的集合。这类系统起源于人的自我意识。人类 活动系统与自然系统、人工物理系统的根本差别在于， 后者一旦显现出来，就再也不能是别的样子，而人类 活动系统往往不会有惟一的(可检验的)认识，观察者可 根据其世界观不同而有不同的理解。当然，人类活动 系统离不开其它一些系统。例如，铁路是人类活动的 场所，就与人工物理系统铁路网、火车站、铁轨、机 车补给站等联系在一起。四类系统如图1.3所示。
第1章 系统
超越系统 社会文化系统
人 动物 低级有机体 开放系统 控制装置 钟表机构 框架结构
人类社会 及宇宙系统
生物系统
物理系统
图1.2 系统复杂性等级
第1章 系统
2. 按系统的起源分类 按系统的起源不同，可以分为自然系统和人工系 统。人工系统包括：人工物理系统、人工抽象系统和 人类活动系统三种类型。 从物理学中描述的亚原子系统，到地球上的山川 河流、生命系统，直至银河系统，都是自然系统。自 然系统是进化形成的不可还原的整体。只要宇宙的式 样和规律不是反复无常的，这些系统就不能是别的样 子。太阳总是从东方升起，彩虹的颜色总是同一花样。 这是自然系统的显著特征。
1.1.1 系统是什么 系统的概念，我们并不陌生。我们经常说到各种系
统，诸如自然界的生物系统，农业的灌溉系统，人体 的消化系统、呼吸系统、神经系统，计算机的操作系 统、数据库管理系统，人类社会的行政系统、教育系 统，等等。
《OSI层次模型》PPT课件
精选课件ppt
HTTP FTP ASCII EBCDIC JPEG Operating System/ Application Access Scheduling
7
PDU
•PDU（Protocol Data Unit):每一层使用自己层
的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协 议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。
精选课件ppt
3
网络分层的优点
层 (Layer)：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的 组叫做层。
分层的优点： 1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发； 2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元； 3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块 功能； 4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信。
精选课件ppt
4
OSI 模式
应用层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
精选课件ppt
模型
数据流层(数据传输)
5
数据流层(数据传输)的作用
应用层 表示层 会话层
传输层
• 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正
网络层
提供路由器用来决定路径的逻辑寻址
• 将比特组合成字节进而组合成帧
网络层 数据连路层 物理层 通信介
பைடு நூலகம்
应用层协议
表示层协议 会话层协议 传输层协议
网络层
数据连路层
物理层
质
通
精选课件ppt
端系统B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据连路层 物理层 信介质
12
•物理层功能
物理层 Ethernet 802.3 EIA/TIA-232 V.35
HTTP FTP ASCII EBCDIC JPEG Operating System/ Application Access Scheduling
7
PDU
•PDU（Protocol Data Unit):每一层使用自己层
的协议和别的系统的对应层相互通信，协议层的协 议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。
精选课件ppt
3
网络分层的优点
层 (Layer)：描述了所有需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的 组叫做层。
分层的优点： 1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发； 2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元； 3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块 功能； 4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信。
精选课件ppt
4
OSI 模式
应用层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
精选课件ppt
模型
数据流层(数据传输)
5
数据流层(数据传输)的作用
应用层 表示层 会话层
传输层
• 可靠或不可靠的数据传输 • 数据重传前的错误纠正
网络层
提供路由器用来决定路径的逻辑寻址
• 将比特组合成字节进而组合成帧
网络层 数据连路层 物理层 通信介
பைடு நூலகம்
应用层协议
表示层协议 会话层协议 传输层协议
网络层
数据连路层
物理层
质
通
精选课件ppt
端系统B
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据连路层 物理层 信介质
12
•物理层功能
物理层 Ethernet 802.3 EIA/TIA-232 V.35
《信息物理系统》PPT课件(47页)
信息物理系统（CyberPhysical Systems,CPS）PPT课件第1页：封面信息物理系统（CyberPhysical Systems, CPS）副PPT课件（共47页）作者：[您的名字]日期：[日期]第2页：目录第1部分：引言第2部分：信息物理系统的定义与特征第3部分：信息物理系统的关键技术第4部分：信息物理系统的应用领域第5部分：信息物理系统的挑战与未来展望第3页：引言信息物理系统（CPS）是一种融合了计算机科学、控制理论、通信技术和物理系统的新兴研究领域。
CPS的目标是将物理世界中的各种设备和系统与计算机系统紧密集成，实现智能化、自主化和协同化。
第4页：信息物理系统的定义与特征信息物理系统是一种通过计算机系统与物理系统的深度融合，实现智能化、自主化和协同化的系统。
跨学科性：融合了计算机科学、控制理论、通信技术和物理系统等多个学科的知识。
实时性：CPS需要实时处理和分析大量的数据，以实现对物理系统的实时控制。
互联互通性：CPS中的各个设备和系统需要通过网络进行互联互通，实现信息的共享和协同。
可靠性：CPS需要具备高可靠性，以保证物理系统的安全和稳定运行。
第5页：信息物理系统的关键技术CPS涉及多种关键技术，包括：传感器技术：用于感知物理世界中的各种信息。
通信技术：用于实现设备和系统之间的数据传输和共享。
控制算法：用于对物理系统进行实时控制和优化。
计算机系统：用于处理和分析大量的数据，并提供智能化的决策支持。
第6页：信息物理系统的应用领域CPS在各个领域都有广泛的应用，包括：智能交通系统：通过CPS技术实现交通流的优化和管理。
智能家居：通过CPS技术实现家庭设备的智能化控制和自动化。
智能医疗：通过CPS技术实现医疗设备的远程监控和智能诊断。
智能制造：通过CPS技术实现生产过程的智能化控制和优化。
第7页：信息物理系统的挑战与未来展望安全性问题：CPS需要具备高安全性，以防止恶意攻击和数据泄露。
《神奇的电磁波 电磁波的应用 改变世界的信息技术》PPT课件 教科版九年级物理
探究新知
电
磁
高压线
重
灾
区
电视发射塔
变电站 通讯基站
探究新知
国家制订了相关法规和标准，限制建筑物的 选址，要求住宅、办公楼与这些设施保持一定的 距离，以保障居民的健康。
探究新知
八、卫星通信
通信卫星大多相对地球“静止”——同步卫星
探究新知
三颗同步卫星可以实现全球通信
探究新知
用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号
探究新知 1.电磁波携带着物质的信息
探究新知 2.电磁波的检测功能
探究新知
电磁波在信息传递方面的早期用途主要是电报、 广播和电视。
探究新知 3.电磁波是信息的载体
探究新知 六、电磁波能量特性的应用
一切电磁波都具有能量。地球上大气的运动、季节 变化、昼夜温度起伏及生物圈的循环都源于太阳光这 一电磁波提供的能量。太阳是地球上维持各种生命运 动最基本的能量来源。
探究新知
中国北斗卫星导航系统
探究新知
中国北斗卫星导航系统
探究新知
九、光纤通信
光是比微波频率高 得多的电磁波。
光通信的“高速公路”更宽广。
利用频率单一、方向高度集中的激光进行通信， 效果很好。
探究新知
光纤通讯技术是近几十年才发展起来的
• 1966年，华裔物理学家高锟首次利用无线 电 波 导 通 信 的 原 理 ，提出了低损耗 （ 20 db/km）的光导纤维（简称光纤）的概念。
探究新知 回顾：水波
波峰
波谷
跟水波类似，电磁波也有波峰、波谷、波长、频率、波速等。
探究新知
1．电磁波可以在真空中传播
2．电磁波的几个要素
波峰
波长
波谷
信息物理系统
机遇与挑战
• 但CPS带来的挑战也是物联网 所无法比拟的。这些挑战很大 程度上来自控制与计算之间的 差异。
机遇与挑战
• 通常，控制领域是通过微分 方程和连续的边界条件来处 理问题，而计算则建立在离 散数学的基础上;控制对时间 和空间都十分敏感，而计算 则只关心功能的实现。通俗 地说，搞控制的人和搞计算 机的人没有“共同语言”。 这种差异将给计算机科学和 应用带来基础性的变革。
CPS应用覆盖了小到智能家庭 网络大到工业控制系统乃至智能交通 系统等国家级甚至世界级的应用，这 种涵盖并不仅仅是将物与物简单地连 在一起，而是要催生出众多具有计算、 通信、控制、协同和自治能力的设备。 因此CPS的发展将面临着巨大的挑战， 但机遇也是无限的。
目前，国内从事CPS研究的机构 不多，其中西北工业大学，大连理工 大学，电子科技大学等高校先后成立 了CPS研究组。
CPS深度结合嵌入式实时系统， 集传感，控制，计算及网络技术于一 体，通过网络将信息系统与物理系统 连接在一起，构成一种大型的分布式 实时系统。CPS体系架构可分为：感 知层，网络层，认知层，控制层。
CPS发展
• CPS在对网络内部设备的远 程协调能力、自治能力、 控制对象的种类和数量， 特别是网络规模上远远超 过现有的工控网络。
CPS发展
• 在资助CPS研究上扮演重要角 色的美国国家科学基金会(NSF) 认为，CPS将让整个世界互联 起来。“如同互联网改变了人 与人的互动一样，CPS将会改 变我们与物理世界的互 动。”NSF计算机与信息科学 和工程总监Branicky表示。
cps
连接人物体和系统
CPS定义
• 信息物理系统(cyber physical systems,简称CPS)作为计算进程 和物理进程的统一体，是集成 计算、通信与控制于一体的下 一代智能系统。信息物理系统 通过人机交互接口实现和物理 进程的交互，使用网络化空间 以远程的、可靠的、实时的、 安全的、协作的方式操控一个 物理实体。
信息系统安全ppt课件
9
系统脆弱性与滥用
无线网络的安全挑战
蓝牙和Wi-Fi网络很容易被黑客窃听。 入侵者一般使用笔记本电脑，装有无 线网卡、外接天线和黑客软件等。黑 客利用这些工具寻找未受安全保护的 网络，监控网络流量，并在某些情况 下介入互联网或企业网络。
10
恶意软件
计算机病毒 程序后门 特洛伊木马
恶意软件
程序炸弹 细菌 蠕虫
39
加密和公共密钥基础构架
加密
加密，即将文本或数据转换成密码文本的过 程，除发送方和接收方，其他人无法阅读。 网络通信的加密方法有两种：SSL和S-HTTP。 加密有两种方法：对称密钥加密和公共密钥 加密。 公共密钥加密，采用两个密钥，一个公钥一 个私钥，两个密钥之间在数学上有关联，因 此由一个密钥加密的信息只能用另一个解密。
基于Web的应用体系结构通常包括Web客户端、服务器以及连接到数据库的企业信息系统。每一个组成 部分都可能面对安全挑战和漏斗。体系的任意缓解都有可能被水灾、火灾、停电或其他电力故障所干扰。
7
系统脆弱性与滥用
现代信息系统可能遭受的最常见威胁
应用层
认证、访问控制、保密性Leabharlann 传输层TCP连接欺骗
网络层
IP欺骗
信息系统安全
西南交通大学经济管理学院 2013.9
可编辑课件PPT
1
学习目标
学习本章，你将了解到：
2
主要内容
1 系统脆弱性与滥用 2 信息系统安全与控制的商业价值 3 建立安全与控制的管理框架 4 保护信息资源的技术与工具 5 MIS实践
3
网站安全案例
❖ 2009年全年中国大陆网站监测到被篡改数量 ▪ 有4.2 万个网站被黑客篡改 ▪ 其中：政府网站被篡改2765 个
系统脆弱性与滥用
无线网络的安全挑战
蓝牙和Wi-Fi网络很容易被黑客窃听。 入侵者一般使用笔记本电脑，装有无 线网卡、外接天线和黑客软件等。黑 客利用这些工具寻找未受安全保护的 网络，监控网络流量，并在某些情况 下介入互联网或企业网络。
10
恶意软件
计算机病毒 程序后门 特洛伊木马
恶意软件
程序炸弹 细菌 蠕虫
39
加密和公共密钥基础构架
加密
加密，即将文本或数据转换成密码文本的过 程，除发送方和接收方，其他人无法阅读。 网络通信的加密方法有两种：SSL和S-HTTP。 加密有两种方法：对称密钥加密和公共密钥 加密。 公共密钥加密，采用两个密钥，一个公钥一 个私钥，两个密钥之间在数学上有关联，因 此由一个密钥加密的信息只能用另一个解密。
基于Web的应用体系结构通常包括Web客户端、服务器以及连接到数据库的企业信息系统。每一个组成 部分都可能面对安全挑战和漏斗。体系的任意缓解都有可能被水灾、火灾、停电或其他电力故障所干扰。
7
系统脆弱性与滥用
现代信息系统可能遭受的最常见威胁
应用层
认证、访问控制、保密性Leabharlann 传输层TCP连接欺骗
网络层
IP欺骗
信息系统安全
西南交通大学经济管理学院 2013.9
可编辑课件PPT
1
学习目标
学习本章，你将了解到：
2
主要内容
1 系统脆弱性与滥用 2 信息系统安全与控制的商业价值 3 建立安全与控制的管理框架 4 保护信息资源的技术与工具 5 MIS实践
3
网站安全案例
❖ 2009年全年中国大陆网站监测到被篡改数量 ▪ 有4.2 万个网站被黑客篡改 ▪ 其中：政府网站被篡改2765 个
《信息物理系统》PPT课件(47页)
《信息物理系统》PPT课件(47页)第一部分：信息物理系统的概述信息物理系统（CyberPhysical Systems, CPS）是将物理过程与计算过程紧密结合的系统，通过感知、计算、通信、控制等技术实现物理世界与信息世界的深度融合。
CPS具有实时性、可靠性、安全性和可扩展性等特点，广泛应用于工业自动化、智能交通、智慧城市、医疗健康等领域。
1. 信息物理系统的定义与特点实时性：CPS能够实时感知物理过程的状态，并做出快速响应。
可靠性：CPS能够保证系统的稳定性和可靠性，即使在异常情况下也能正常运行。
安全性：CPS能够保证系统的安全性，防止恶意攻击和信息泄露。
可扩展性：CPS能够方便地扩展系统的规模和功能，满足不断变化的需求。
2. 信息物理系统的组成物理实体：物理实体是CPS中实际执行任务的物理设备，如传感器、执行器、机器等。
计算系统：计算系统是CPS中负责数据处理、信息融合、决策控制等功能的计算设备，如计算机、嵌入式系统等。
通信网络：通信网络是CPS中连接物理实体和计算系统的通信设备，如无线传感器网络、工业以太网等。
软件系统：软件系统是CPS中负责实现各种功能的软件程序，如操作系统、应用程序、中间件等。
3. 信息物理系统的关键技术信息物理系统的实现需要依赖于多种关键技术，包括：传感器技术：传感器技术用于感知物理世界的信息，并将信息转换为数字信号。
嵌入式系统技术：嵌入式系统技术用于实现CPS中的计算和控制功能。
网络通信技术：网络通信技术用于实现CPS中物理实体和计算系统之间的信息交换。
软件技术：软件技术用于实现CPS中的各种功能和应用。
4. 信息物理系统的应用领域信息物理系统已经在多个领域得到了广泛应用，例如：工业自动化：CPS可以提高工业生产的自动化水平和效率，降低生产成本。
智能交通：CPS可以实现交通流的实时监控和智能调度，提高交通效率和安全性。
智慧城市：CPS可以实现城市基础设施的智能化管理，提高城市运行效率和居民生活质量。
相关主题
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变我们与物理世界的互 动。”NSF计算机与信息科学和 工程总监Branicky表示。
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17
机遇与挑战
• 如果物联网的市场规模像人们所 说的有上万亿元，那么，CPS的 市场规模则难以计数，因为CPS
涵盖了小到智能家庭网络大到工 业控制系统乃至智能交通系统等 国家级甚至世界级的应用。更为 重要的是，这种涵盖并不仅仅是 将物与物简单地连在一起，而是 要催生出众多具有计算、通信、 控制、协同和自治性能的设备。
度融合计算、通信和控制能力的 可控可信可扩展的网络化物理设 备系统，它通过计算进程和物理 进程相互影响的反馈循环实现深 度融合和实时交互来增加或扩展 新的功能，以安全、可靠、高效 和实时的方式检测或者控制一个 物理实体。
-
6
CPS的特征
• 海量运算是CPS接入设备的普遍特征，因 此，接入设备通常具有强大的计算能力。 从计算性能的角度出发，把一些高端的 CPS应用比作胖客户机/服务器架构的话， 那么物联网则可视为瘦客户机服务器， 因为物联网中的物品不具备控制和自治 能力，通信也大都发生在物品与服务器 之间，因此物品之间无法进行协同。从 这个角度来说物联网可以看作CPS的一种 简约应用，或者说，CPS让物联网的定义 和概念明晰起来。在物联网中主要是通 过RFID与读写器之间的通信，人并没有介 入其中。
统与物联网的自然衔接，将彻底改
变人类的生存方式，使人类真正进
入智能时代。
-
2
cps
连接人物体和系统
-
3
CPS定义
• 信息物理系统(cyber physical systems,简称CPS)作为计算进程
和物理进程的统一体，是集成 计算、通信与控制于一体的下 一代智能系统。信息物理系统 通过人机交互接口实现和物理 进程的交互，使用网络化空间 以远程的、可靠的、实时的、 安全的、协作的方式操控一个 物理实体。
-
7
CPS的特征
• 感知在CPS中十分重要。众所周
知，自然界中各种物理量的变化
绝大多数是连续的，或者说是模
拟的，而信息空间数据则具有离
散性。那么从物理空间到信息空
间的信息流动，首先必须通过各
种类型的传感器将各种物理量转
变成模拟量，再通过模拟/数字
转换器变成数字量，从而为信息
空间所接受。从这个意义上说，
发明了数控技术到如今基于 嵌入式计算系统的工业控制 系统遍地开花，工业自动化 早已成熟，其在人们日常居 家生活中，各种家电具有控 制功能。
-
13
CPS发展
• 控制对于我们并不陌生。 从20世纪40年代麻省理
工学院发明了数控技术 到如今基于嵌入式计算 系统的工业控制系统遍 地开花，工业自动化早 已成熟，其在人们日常 居家生活中，各种家电 具有控制功能。
CPS发展
• 到了2007年7月，美国总统科学 技术顾问委员会(PCAST)在题为 《挑战下的领先——竞争世界 中的信息技术研发》的报告中 列出了八大关键的信息技术， 其中CPS位列首位，其余分别是 软件、数据、数据存储与数据 流、网络、高端计算、网络与 信息安全、人机界面、NIT与社 会科学。欧盟计划从2007年到 2013年在嵌入智能与系统的先 进研究与技术（ARTMEIS）上投 入54亿欧元（超过70亿美元），
-
4Leabharlann CPS定义• 信息物理系统包含了将来无处不 在的环境感知、嵌入式计算、网 络通信和网络控制等系统工程， 使物理系统具有计算、通信、精 确控制、远程协作和自治功能。 它注重计算资源与物理资源的紧 密结合与协调，主要用于一些智 能系统上如机器人，智能导航等。
-
5
CPS定义
• CPS是在环境感知的基础上，深
式应用系统中物理设备之间的协调是
离不开通信的。
-
15
CPS发展
• CPS在对网络内部设备的远
程协调能力、自治能力、 控制对象的种类和数量， 特别是网络规模上远远超 过现有的工控网络。
-
16
CPS发展
• 在资助CPS研究上扮演重要角 色的美国国家科学基金会(NSF) 认为，CPS将让整个世界互联 起来。“如同互联网改变了人 与人的互动一样，CPS将会改
-
18
机遇与挑战
• “下一代工业将建立在CPS之上，
随着CPS技术的发展和普及，使
用计算机和网络实现功能扩展的
物理设备无处不在，并将推动工
传感器网络也可视为CPS的一部
分。
-
8
CPS的特征
• 从产业角度看，CPS涵盖了小到
智能家庭网络大到工业控制系统 乃至智能交通系统等国家级甚至 世界级的应用。更为重要的是， 这种涵盖并不仅仅是比如说将现 有的家电简单地连在一起，而是 要催生出众多具有计算、通信、 控制、协同和自治性能的设备.
-
9
CPS发展
• 2005年5月，美国国会要求
美国科学院评估美国的技术 竞争力，并提出维持和提高 这种竞争力的建议。5个月
后，基于此项研究的报告 《站在风暴之上》问世。在 此基础上于2006年2月发布
的《美国竞争力计划》则将 信息物理系统 (CyberPhysicsSystem，CPS)列 为重要的研究项目。
-
10
-
14
CPS发展
• 但是，这些控制系统基本是封闭的系
统，即便其中一些工控应用网络也具
有联网和通信的功能，但其工控网络
内部总线大都使用的都是工业控制总
线，网络内部各个独立的子系统或者
说设备难以通过开放总线或者互联网
进行互联，而且，通信的功能比较弱。
而CPS则把通信放在与计算和控制同
等地位上，这是因为CPS强调的分布
- 以其在2016年成为智能电子系11
CPS发展
• 何积丰院士认为，CPS的意义在于 将物理设备联网，特别是连接到 互联网上，使得物理设备具有计 算、通信、精确控制、远程协调 和自治等五大功能。
• 本质上说，CPS是一个具有控制属 性的网络，但它又有别于现有的 控制系统。
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CPS发展
• 控制对于我们并不陌生。从 20世纪40年代麻省理工学院
信息物理系统
-
1
•
21世纪是信息产业突飞猛进
的时代，层出不穷的技术突破与创
新正不断地改变着人类的生态环境。
互联网技术改变了人类通信和管理
信息的方式；信息技术使人类管理
物理环境的方式改变；物联网技术
让人类主动地全方面感知，实现智
慧的感知生活；信息物理系统技术
在环境感知的基础上实现人、机、
物的互联与深度融合。信息物理系
-
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机遇与挑战
• 如果物联网的市场规模像人们所 说的有上万亿元，那么，CPS的 市场规模则难以计数，因为CPS
涵盖了小到智能家庭网络大到工 业控制系统乃至智能交通系统等 国家级甚至世界级的应用。更为 重要的是，这种涵盖并不仅仅是 将物与物简单地连在一起，而是 要催生出众多具有计算、通信、 控制、协同和自治性能的设备。
度融合计算、通信和控制能力的 可控可信可扩展的网络化物理设 备系统，它通过计算进程和物理 进程相互影响的反馈循环实现深 度融合和实时交互来增加或扩展 新的功能，以安全、可靠、高效 和实时的方式检测或者控制一个 物理实体。
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CPS的特征
• 海量运算是CPS接入设备的普遍特征，因 此，接入设备通常具有强大的计算能力。 从计算性能的角度出发，把一些高端的 CPS应用比作胖客户机/服务器架构的话， 那么物联网则可视为瘦客户机服务器， 因为物联网中的物品不具备控制和自治 能力，通信也大都发生在物品与服务器 之间，因此物品之间无法进行协同。从 这个角度来说物联网可以看作CPS的一种 简约应用，或者说，CPS让物联网的定义 和概念明晰起来。在物联网中主要是通 过RFID与读写器之间的通信，人并没有介 入其中。
统与物联网的自然衔接，将彻底改
变人类的生存方式，使人类真正进
入智能时代。
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cps
连接人物体和系统
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CPS定义
• 信息物理系统(cyber physical systems,简称CPS)作为计算进程
和物理进程的统一体，是集成 计算、通信与控制于一体的下 一代智能系统。信息物理系统 通过人机交互接口实现和物理 进程的交互，使用网络化空间 以远程的、可靠的、实时的、 安全的、协作的方式操控一个 物理实体。
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CPS的特征
• 感知在CPS中十分重要。众所周
知，自然界中各种物理量的变化
绝大多数是连续的，或者说是模
拟的，而信息空间数据则具有离
散性。那么从物理空间到信息空
间的信息流动，首先必须通过各
种类型的传感器将各种物理量转
变成模拟量，再通过模拟/数字
转换器变成数字量，从而为信息
空间所接受。从这个意义上说，
发明了数控技术到如今基于 嵌入式计算系统的工业控制 系统遍地开花，工业自动化 早已成熟，其在人们日常居 家生活中，各种家电具有控 制功能。
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CPS发展
• 控制对于我们并不陌生。 从20世纪40年代麻省理
工学院发明了数控技术 到如今基于嵌入式计算 系统的工业控制系统遍 地开花，工业自动化早 已成熟，其在人们日常 居家生活中，各种家电 具有控制功能。
CPS发展
• 到了2007年7月，美国总统科学 技术顾问委员会(PCAST)在题为 《挑战下的领先——竞争世界 中的信息技术研发》的报告中 列出了八大关键的信息技术， 其中CPS位列首位，其余分别是 软件、数据、数据存储与数据 流、网络、高端计算、网络与 信息安全、人机界面、NIT与社 会科学。欧盟计划从2007年到 2013年在嵌入智能与系统的先 进研究与技术（ARTMEIS）上投 入54亿欧元（超过70亿美元），
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4Leabharlann CPS定义• 信息物理系统包含了将来无处不 在的环境感知、嵌入式计算、网 络通信和网络控制等系统工程， 使物理系统具有计算、通信、精 确控制、远程协作和自治功能。 它注重计算资源与物理资源的紧 密结合与协调，主要用于一些智 能系统上如机器人，智能导航等。
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CPS定义
• CPS是在环境感知的基础上，深
式应用系统中物理设备之间的协调是
离不开通信的。
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CPS发展
• CPS在对网络内部设备的远
程协调能力、自治能力、 控制对象的种类和数量， 特别是网络规模上远远超 过现有的工控网络。
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• 在资助CPS研究上扮演重要角 色的美国国家科学基金会(NSF) 认为，CPS将让整个世界互联 起来。“如同互联网改变了人 与人的互动一样，CPS将会改
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机遇与挑战
• “下一代工业将建立在CPS之上，
随着CPS技术的发展和普及，使
用计算机和网络实现功能扩展的
物理设备无处不在，并将推动工
传感器网络也可视为CPS的一部
分。
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CPS的特征
• 从产业角度看，CPS涵盖了小到
智能家庭网络大到工业控制系统 乃至智能交通系统等国家级甚至 世界级的应用。更为重要的是， 这种涵盖并不仅仅是比如说将现 有的家电简单地连在一起，而是 要催生出众多具有计算、通信、 控制、协同和自治性能的设备.
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CPS发展
• 2005年5月，美国国会要求
美国科学院评估美国的技术 竞争力，并提出维持和提高 这种竞争力的建议。5个月
后，基于此项研究的报告 《站在风暴之上》问世。在 此基础上于2006年2月发布
的《美国竞争力计划》则将 信息物理系统 (CyberPhysicsSystem，CPS)列 为重要的研究项目。
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CPS发展
• 但是，这些控制系统基本是封闭的系
统，即便其中一些工控应用网络也具
有联网和通信的功能，但其工控网络
内部总线大都使用的都是工业控制总
线，网络内部各个独立的子系统或者
说设备难以通过开放总线或者互联网
进行互联，而且，通信的功能比较弱。
而CPS则把通信放在与计算和控制同
等地位上，这是因为CPS强调的分布
- 以其在2016年成为智能电子系11
CPS发展
• 何积丰院士认为，CPS的意义在于 将物理设备联网，特别是连接到 互联网上，使得物理设备具有计 算、通信、精确控制、远程协调 和自治等五大功能。
• 本质上说，CPS是一个具有控制属 性的网络，但它又有别于现有的 控制系统。
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CPS发展
• 控制对于我们并不陌生。从 20世纪40年代麻省理工学院
信息物理系统
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21世纪是信息产业突飞猛进
的时代，层出不穷的技术突破与创
新正不断地改变着人类的生态环境。
互联网技术改变了人类通信和管理
信息的方式；信息技术使人类管理
物理环境的方式改变；物联网技术
让人类主动地全方面感知，实现智
慧的感知生活；信息物理系统技术
在环境感知的基础上实现人、机、
物的互联与深度融合。信息物理系