CPS （下）

CPS系统的蓬勃发展虽然是必然趋势，但是很多的技术问题仍然存在，并将在相当长的时间里困扰并阻碍CPS系统的接受和普及。

继上期讨论C P S在汽车领域的“作为”之后，这期将介绍CPS给制造业、电力行业带来的改变，并阐述C PS未来的发展趋势。

在制造业，以往单一的生产流程，固化的生产线，将被个性化的、可定制的智能动态生产流程所替代。以往生产流程的目的是自动化、大批量的生产单一产品或组件，产量越高，单位成本越低。在Smart Manufacturing工厂里，将不再有过量的库存，生产线也不是固定的，而是根据客户的即时需求及时自动配置。在智慧工厂中，机器群组将自我组织，供应链将自动相互协调，待制品将与生产线反馈状态。

基于工业互联网的S m a r t Manufacturing将对于企业应用垂直架构进行横向打通和纵向协作。C R M的客户要求可以自动转化成生产规格，生产规格可以自动转化成生产流程，生产流程可以用来重新配置工厂的智能机械，而且从ERP系统指挥并调度供应链提供零部件，来达到完全个性化生产的目的。

而提起电网，人们往往会想到大型水力或火力发电站，把发出的电能通过星型连接的高压电网输送到千家万户。这种单向传输的星型结构的电网可靠性低，传输线路的故障、用电高峰、雷击等，都有可能造成电网故障而使部分区域中断供电。智能电网的拓扑结构是网状的，当线路发生故障时，可以通过另外的供电线路继续供电。而且，智能电网是双向的，可以在末端节点接入太阳能板，风力发电机等可再生能源，甚至把过剩的能源输送回电网中去。将来的智能电表不仅能自动测量每月的用电量，并且能够感知用电高峰，通知冰箱等电器延缓启动以避开用电高峰，并可以把太阳能板等个人发电设备发出来的电在用电高峰时以高价位“售”回电网。

智能电网在关键节点设有安全装置，一旦某处有雷击、故障或电压波动，其冲击将被局限在局部。目前很多国家和地区都开启了智能电网计划，例如美国的Grid2030、Intelligrid等。

C P S系统的蓬勃发展虽然是必然趋势，但是很多的技术问题仍然存在，并将在相当长的时间里困扰并阻碍CPS系统的接受和普及。

●可靠性 Dependability

CPS系统的故障或暂时失效很可能是灾难性的，甚至直接威胁人身安全，因为CPS的智能芯片直接控制物理系统。CPS芯片的软件崩溃或宕机，很可能造成整个物理系统失去控制。想象一下，如果正在高速公路上自动驾驶的汽车C P S系统失效，如果没有紧急应对措施，那么车上的乘客以及其他临近车辆的乘客生命将受到威胁。CPS系统的可靠性以及故障安全将是一个热门的课题。

●安全性 Security

C PS系统接入互联网后，必然将会有黑客想方设法突破C P S的防线，来控制C P S系统。试想，如果黑客侵入互联网，充其量只能盗取或破坏数据，造成经济损失。而黑客侵入CPS系统，无论是家居、汽车、电网、机器人、生产线、武器装备等，那么其威胁将远大于纯粹的经济损失。

●CPS系统模型

CPS系统往往是几个本来就极其复杂的系统的集成，并有可靠性、安全性、高效性和实时性的要求，所以对于CPS系统的建模和模拟也相应复杂，对于系统正确性的评估也相应困难。

C P S的发展将给人类的生活带来翻天覆地的变化。在不久的将来，自动驾驶汽车将成为主流。而且，在公路上行驶的车辆之间会自动通信，来互相感知各自的距离，并自动防止或规避事故。机器人技术将趋向普及，并且可以做到通过人体的神经信号来控制假肢甚至整个机器人。Touch Bionics公司研制的假肢，可以做到拾起纸杯、开锁、操纵智能手机等精细的工作。

有一天，甚至“钢铁侠”电影中的飞行盔甲，或“终结者”中的机器人，或是“机器战警”中的Murphy，都可能变成现实，实现了机器和人的深度融合。在一个个的C P S产品中，我们可以看到人的输入在减少，机器的自主性在增加。也许有一天，机器做决定的时候已经不需要人了。那么，人的命运将何去何从呢？