信息世界和物理世界的深度融合

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1、信息世界和物理世界的深度融合摘要：信息物理融合系统（CPS）是一种融合了计算、通信与控制的新型复杂嵌入式系统，系统中计算过程和物理过程在开放的环境下持续交互、深度融合与相互作用，一体化的实现开放嵌入式计算、X络化实时通信与远程精确控制等先进功能。本文先介绍了CPS的概念及特性，然后分析CPS的典型应用场景：林业监控、精准农业、智能医疗等领域，在文章的最后部分对CPS的未来进行展望并指出发展方向。关键词：信息物理融合系统；林业监控；精准农业；智能医疗1.什么是CPS信息物理融合系统，简称CPS，是一个包含了精确计算、X络以及动态的物理环境的复杂系统，通过计算、通信和控制等相关技术的

2、相互协作，实现信息世界和物理世界的深度融合，实现大型系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS强调的信息世界和物理世界的深度融合，尽量减少了人的参与，它可以自动的收集需要的信息，并传递给控制中心进行分析处理，再根据所作的决策，指挥传感器终端，做出响应，从而对物理环境进行改变。这就是CPS区别于现有的系统的一个主要特点：反馈控制，接受物理世界的信息，经过处理后，再影响或改变物理世界。2.CPS的应用2.1林业检测2008年，由香港科技大学启动了一个项目，其目标是在一个野外的真是环境，部署超过1000个节点的无线传感X系统，连续运转一年以上。该系统能够为实现大规模林业监控提供技术支持

3、和实践经验，系统的主要功能包括：一方面，通过传感器收集包括温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等多种数据，采集的信息为多种重要应用提供支持，如森林监测、森林观测和研究、火灾风险评估、野外救援等；另一方面，是无线传感器X络研究领域就建立长期大规模无线传感器X络系统而进行的前瞻研究与探索。希望能够探索潜在的研究空间，提供可能的科学解决方案，特别是针对在原始森林中部署1000多个节点且需要持续工作一年以上的无线传感器X络系统所面临的研究和工程挑战，展开探索。此项目是将CPS的概念应用到林业中的一个项目，在科研和工程上都有很大的意义。2.2精准农业精准农业PA是二十世纪八十年代初发展起来的一门

4、新兴的跨学科综合技术，是当今农业发展的新潮流，是由信息技术支持的定位、定时、定量地实施一整套现代化农业操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据农作物生长的土壤性状，调节对农作物的投入，即一方面跟踪掌握土壤的变化，另一方面根据农作物的生产目标，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。精准农业包括全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、X络化管理系统和培训系统。CPS系统的环境感知、控制决策、闭环反馈等机制，对应了精准农业中的三个步骤：

5、感知土壤环境、根据生产目标决策、调整生产策略。我国当前农业问题面临着资源匮乏、污染严重等许多问题，国际竞争日益激烈，而农业是关系国计民生的，因此，在我国实施精准农业的研究具有重要的战略意义。将目前的研究热点CPS与精准农业的结合，是未来有前景的研究方向之一。2.3智能医疗以数字化病历和电子处方系统为基础，整合成为个人电子健康档案，然后进行联X，在扩展到更大范围内的医疗信息共享，就可以实现"区域医疗信息X络"和"医疗协作平台"。2008年，有上海市的区域医疗信息整合平台的研究与应用，通过验收。该项目通过数据整合和交换平台、应用支撑平台及信息资源目录服务平台的研发，实现了区域健康档案

6、应用共享子系统、区域诊疗信息应用共享子系统、区域医学影像应用共享子系统、社区综合健康卫生服务子系统、社区全科团队服务管理子系统、社区居民健康档案互动服务子系统等，并通过3TNetX络实现区域内16家医疗机构、42个卫生服务站互联，构建了一整套区域医疗信息整合解决方案。通过区域医疗信息整合平台，实现了医疗机构之间的信息共享。该项目是智能医疗领域的有益的尝试，为我国医疗协同系统的研发和实现带来了有益的启示。3.CPS的未来信息世界和物理世界相互影响，是未来的发展趋势之一。将信息世界中计算机精确强大的计算能力、大规模的数据处理能力应用于物理世界中，从而达到无所不在的智能，将是继计算机、

7、互联X之后的信息技术发展方向之一。真正的"智能"不需要人们刻意的感知，它于不知不觉中改变人们的生活。除了本文上面介绍的林业、农业、医疗等领域的应用，CPS在智能交通、智能电X、智能家居等领域也具有非常广泛的应用前景。我们可以设想，在不远的将来，我们的家庭将变得更加智能。出门在外，您可以通过、电脑来远程遥控您的家居各智能系统，回到家里，您可以方便地控制房间内各种电器设备，可以通过智能化照明系统选择预设的灯光场景；在公司上班时，家里的情况还可以显示在办公室的电脑或上，随时查看；门口机