信息物理系统CSPPT课件
认识信息系统(共43张PPT)
（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。
《信息系统》PPT课件
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6
图表1.1 变化的现代商业环境
全球经济的出现
在全球市场上的管理与控制、在世界市场上的竞争、 全球工作团队、全球送递系统。
工业经济的转变
基于知识和信息的经济、新产品和服务、基于时间的 竞争、较短的产品寿命、变化无常的环境、有限的雇 员知识库。
商业企业的转变
扁平化、分散式、灵活性、场所独立、低交易成本和
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子系统
系统可以由许多子系统组成，每个子系 统都有自己的组成成分、内部活动和目 标。子系统执行与整个系统总目标相关 的任务。
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输入与输出
系统或子系统需要组织内部流程将输入 转化为输出。在这个转化过程中，一些 价值效用应附加到输入上。
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系统接口
接口是系统与环境的作用点，或是子系 统之间的联结点。为确保子系统的藕合， 可采用以下办法：
低协调成本、授权、协作工作和团队工作。
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第二节 一般系统理论
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8
系统的定义
系统是由相互作用和相互依赖的若干组 成部分或要素结合而成，具有特定功能 的有机体。
理解系统及其运行特征必须把握以下概 念。
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系统边界
每一个系统都有一个定义自身活动范围 的边界。边界描述了责任的范围。建立 系统时，必须确定边界。
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组织的共性
在某些方面，所有的现代组织是类似的。 一个德国社会学家马克斯·韦伯（Max Weber），在1911年第一次描述了组织 的这些特征。他称具有一定“结构”特 征的组织为官僚机构 （bureaucracies）。
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信息物理系统PPT学习课件
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
业产品和技术的升级换代，极大
地提高汽车、航空航天、国防、 工业自动化、健康/医疗设备、 重大基础设施等主要工业领域的 竞争力。”何积丰表示，“CPS 不仅会催生出新的工业，甚至会 重新排列现有产业布局。 19
• 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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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。
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。
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网络层：连接信息世界与物理世界的各种 对象，实现数据交换，支持协同感知和协 同控制的CPS实时网络（CPSRTnet）， 为系统提供实时网络服务，保证网络分组 的实时传输。
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控制层：控制层根据认知层的认知结果， 确定控制策略，发布控制指令，远程指 挥各个物理设备终端协同控制物理世界， 形成反馈循环控制系统。
信息物理系统概述
当人们还 陶 醉 在 物 联 网能 够 把 物 与物 连 在 一
起 时 ， 想 到 Ｃ Ｓ又 冒了 出来 ， 物联 网所 擅 长 的 没 Ｐ 而
基于 Ｒ Ｉ ＦＤ的连 接 ， 于 Ｃ Ｓ来 说 太 过 简 单 。从 计 对 Ｐ
算 性能 的角度 出发 ， 一些 高端 的 Ｃ Ｓ应 用 比作 胖 把 Ｐ
Ｃ Ｓ系统具有巨大 的经济影 响力。例如， Ｐ 在交通系
而信息空 间数据则具有离散性。那么从物理空 间
统中能够从智能汽车提高安全性和传送 效率 中有
效地获益 ， 而在家居技术 中将提 高老人护理质量并
有效 控制 与 日俱 增 的 护 理 花 费 。在 各 个 行 业 中 的
到信 息空 间 的信 息 流动 ， 首先 必 须通 过 各 种 类 型 的
上， 这是 因为 Ｃ Ｓ强 调 的分 布 式应 用 系统 中物 理设 Ｐ
统 或者停 机就 可 以动 态升 级 。Ｃ Ｓ应 该是 一个 智 能 Ｐ
的有 自主行 为 的系 统 ， Ｐ Ｃ Ｓ不 仅 能够 从 环 境 中获 取
数据 ， 进行数据融合 ， 提取有效信息 ， 并且根据系统
规 则通 过效应 器作用 于环 境 。
算 与通 信深深 地嵌 入 实 物 过 程 、 之与 实 物 过程 密 使 切 互动 ， 而给 实 物 系统 添 加 新 的能 力 。这 种 Ｃ Ｓ 从 Ｐ 系统小 如心 脏起 搏 器 ， 如 国家 电 网。 由 于计 算 机 大 增 强 的 （ ｏ ｕｅ—ｕｍ ｎｅ ） 置 无 处 不 在 ， 得 ｃｍｐｔ ａｇ ｅｔ 装 ｒ ｄ 使
摘
要： 继物联 网、 云计算等概念之后 ， 息物理 系统 又被提 出来并 引起 了信 息界 的广 泛关注和认 可。信息物理 系 信
《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。
两分钟读懂CPS信息物理系统
两分钟读懂CPS信息物理系统
对于工业4.0我们已经不再陌生，知道它是德国为发展其工业生产的自动化而提出的一次生产的革命，更多的则是代表第四次工业革命。
德国对于工业4.0的定义是“以信息物理系统为基础的智能化生产”，那么，什么是“信息物理系统”？
查阅资料，我们不难得到关于信息物理系统的定义：信息物理系统是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C （Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
看完这个解释，相信多数的朋友还是有些迷茫，我们可以用人体的结构来比拟下信息物理系统，以帮助我们更好的了解。
人体即由“物理”和“信息”两个系统组成，健壮的身体、灵巧的四肢、敏锐的感官，便相当于一个嵌入了无数传感器的“物理系统”，人的大脑和意识，赋予了人思考、社交和活动的能力，构成了一个完备的“信息系统”，控制和操纵肌体这一“物理系统”。
我们可以用一句话来概括，信息物理系统就是把物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自我管理的功能，实现虚拟网络世界和现实物理世界的融合。
《信息系统导论》课件
欢迎来到《信息系统导论》PPT课件！本课程将带领您了解信息系统的定义、 构成、管理、安全、应用和发展趋势，让您对信息系统有全面的认识。
一、什么是信息系统
定义和特征
信息系统是由人、技术、数据和流程组成的，在组织中收集、存储、处理和传递信息以实现 目标的系统。
信息系统的分类
信息系统管理中的关键问题和 挑战
信息系统管理面临着数据安全、技术 更新和组织变革等关键问题和挑战。
四、信息系统的安全
1 信息系统安全的意义和基本要素
信息系统安全是保护信息系统免受未经授权访问、损坏和滥用的一系列措施和技术。
2 信息系统安全威胁的种类和特点
信息系统安全威胁包括黑客攻击、病毒感染和数据泄漏等不同类型和特点。
信息系统支持银行、保险和证 券等金融机构的业务处理和客 户服务。
六、信息系统的发展趋势
信息技术的演进
随着技术的发展，信息系统 正朝着云计算、大数据和人 工智能方向发展。
信息系统的发展趋势
信息系统将越来越集成、智 能化和个性化，为用户提供 更好的体验和价值。
信息系统未来的挑 战和机遇
信息系统将面临数据隐私、 安全风险和技术变革等挑战， 同时也带来了创新和发展的 机遇。
信息系统可以分为管理信息系统、决策支持系统、专家系统、办公自动化系统等不同类型。
信息系统的发展历程
信息系统从机械化时代到电子化时代，再到数字化和智能化时代的发展历史。
二、信息系统的构成
硬件
信息系统的物理设 备，包括计算机、 服务器、网络设备 等。
软件
信息系统的程序和 应用软件，用于处 理和管理数据以及 支持业务流程。
3 信息系统安全的保障方法和技术
《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。
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CPS系统定义 嵌入式系统、物联网、传感网和CPS的区别和联系 CPS的发展 技术特点 研究热点 基本功能单元 系统架构 CPS在行业中的应用 研究展望
定义
CPS就是一个在环境感知的基础上，深度融合 了计算、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 监测或者控制一个物理实体。CPS的最终目标是实 现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、 可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从 根本上改变人类构建工程物理系统的方式
研究热点（二）
二、节点接入与管理
CPS网络本身就是一个开放式的网络，允 许各种网络、各种节点自由接人、退出网络，对 于其他网络，CPS网络的规模更大，所以如何定位 节点、如何快速得到节点的拓扑、如何快速路由 是CPS网络通信的难题。而且，当前对节点的接人 与管理也只是局限于同构网络中，对于异构网络 的节点管理的研究还很少，所以这也是一个亟待 解决的问题。
嵌入式系统、物联网、传感网和CPS的区别和联系
传感网(Sensor Network)节点是传感器，通过自组织的方式
构成无线网络，感知的对象是诸如温度、湿度、噪声、光强 度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物理 属性，实现特定区域的监测。
CPS简单的说，就是开放的嵌入式系统加上网络和控制功能，
技术特点
1. 信息世界与物理世界的交互协同、深度集成 2. 系统体系结构具有开放性、动态性和多维度的异构性特点 3. 同时存在时间、空间方面的约束，在时空层次上具备高度的
复杂性 4. 自主适应物理环境的动态变化，具备自适应、重配置的能力 5. 信息世界与物理世界问存在反馈闭环控制，实现智能控制和
提供高质量的服务 6. 必须满足实时性、可靠性和安全性方面的要求
基本功能单元
CPS的基本组件包括传感器、执行器和决策控制 单元。基本组件结合反馈循环控制机制构成了CPS的基本 功能逻辑单元，执行CPS最基本的监测与控制功能
输入 决策控制单元 控制指令 执行器 控制量 被控对象
感知信息
传感器
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/8
系统架构
CPS系统是由众多异构元素构成的复杂 系统，对于不同行业的特定应用通常需要构 建特定的系统结构。但是从技术实现的角度 分析，一般可以将其分为物理层(PL)、网络 层(NL)和应用层(AL)。这样的结构仅反映了 实现技术的层次关系，实践中要包含的组成 元素可能千差万别，层间的联系与信息传递 关系也可能相当复杂。
系统架构
知识库 软件管理、 资源管理 服务器 系统集成等
人机交互 应用 全局时 软件 钟管理
实时 应用层 监控
物理世界 抽象、仿真、 信息处理
网络节点
新一代网络
网络层
网络节点
感知、控制
提供 监测事件 接受 监测命令
CPS CPS 单元 单元
CPS单元
接受 控制指令
物理层
CPS 单元 物理世界
系统架构
研究热点（三）
一、安全性问题
与互联网类似，CPS网络也面临传统的网 络威胁，因此安全与隐私问题也是目前的研究热 点。像现有的拒绝服务攻击、僵尸网络、身份欺 骗、信息窃取等网络攻击手段，都是CPS可能遇到 的问题，且由于CPS网络涉及各种物理节点(如传 感器等)，攻击者也可以针对物理节点进行攻击， 使系统接收到虚假信息，这些安全问题都是CPS网 络需要解决的问题。
嵌入式系统、物联网、传感网和CPS的区别和联系
嵌入式(Embedded System)系统是软件和硬件的综合体，在
某些情况下，还可以包括机械装置。传统的物理设备通过嵌 入式系统来扩展或增加新的功能，其形成的系统基本上是封 闭的系统，在一些工控网络中，有可能采用工业控制总线进 行通讯，但其通信功能较弱，网络内部难以通过开放总线或 者互联网进行互联。
其核心是3C融合、自主适应物理环境的变化，其中网络的功 能主要是为了实现控制的目的，和一般意义上的网络有区别。 物联网、传感网所擅长的是基于无线连接，主要实现的是感 知，这对于CPS来说太过简单，CPS需要实现的是感控，也就 是说，CPS不仅仅实现感知功能，还需要实现控制，其对设 备计算能力的要求远远超过了物联网、传感网所要求的。
物理层
物理层是CPS系统的基础，是联系物理世界与虚拟信息世
界的纽带。它是直接与物理世界交互的部分，CPS通过物 理层感知环境，反之又是通过物理层作用于环境改变环境。
发展
CPS是在嵌入式系统、传感器技术和网络技术的基础上发展起
来的，尤其是前两者的发展直接导致了CPS概念的提出。
CPS在继承IoT无处不在通信模式的基础上，更强调物体间的
感知互动，强调物理世界与信息系统间的循环反馈，它将地 理分布的异构嵌入式设备通过高制，具有广阔的市场前景和 巨大的经济效益，是未来网络演进的必然趋势
物联网(The Internet of Things) 指通过射频识别、红外
感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约 定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和 通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种 网络。其核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延 伸和扩展的网络，在物联网中，用户端延伸和扩展到了任何 物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
研究热点（一）
拥有众多复杂功能的CPS系统是多学科交叉的前沿研究领域， 其中的研究热点包括网络融合、节点接入与管理、系统安全等
一、网络融合
现有的网络，如公共电话网、蜂窝移动通信 网、Ad hoc网络、wi-Fi、WiMAX、无线传感网等， 因为每种网络的规模都很大，且结构与通信方式皆 不同，所以几乎不存在使用一种网络将其他网络替 代的可能，以达到互联互通的目的。因此，如何使 各种网络通过一种统一的方式连接起来，实现互联 互通，是CPS系统的一个难点，也是当前的研究热点。