信息物理融合系统（cyber-physical systems，CPS）
信息物理融合系统CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computation、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。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。近年来，CPS不仅已成为国内外学术界和科技界研究开发的重要方向，预计也将成为企业界优先发展的产业领域。开展CPS研究与应用对于加快我国培育推进工业化与信息化融合具有重要意义。
CPS系统把计算与通信深深地嵌入实物过程、使之与实物过程密切互动，从而给实物系统添加新的能力。这种CPS系统小如心脏起搏器，大如国家电网。由于计算机增强的（computer-augmented）的装置无处不在，CPS系统具有巨大的经济影响力。
CPS的研究与应用将会改变了人类与自然物理世界的交互方式，在健康医疗设备与辅助生活、智能交通控制与安全、先进汽车系统、能源储备、环境监控、航空电子、防御系统、基础设施建设、加工制造与工业过程控制、智能建筑等领域均有着广泛的应用前景。
如家居、交通控制、安全、高级汽车、过程控制。环境控制、关键基础设施控制（电力、灌溉网络、通信系统）、分布式机器人、防御系统、制造业、智能构造、交通系统能够从智能汽车提高安全性和传送效率中有效地获益。家居技术将提高老人护理并有效控制与日俱增的护理花费。减少国家能源依赖。这很难估计CPS为未来生活带来的积极地潜在的价值。但我们都知道CPS的价值是巨大的。
微观与宏观的CPS材料、受控组件、运行中的医疗装置与系统、下一代电网、未来防务系统、下一代汽车、智能高速公路、灵活的机器人主导的制造、下一代航空器、空域与天域管理系统等。美国国防部预先研究局（DARPA）认为：赛博-实物系统（cyber-physical system，CPS）是指这样的系统：其功能中的很大一部分是从软件与机电系统中导出的。事实上，所有的防务系统（如飞机、航天器、海军舰船、地面载具，等等）和系统的系统，都属于CPS。另外，集成电路、MEMS、NEMS……也属于CPS
CPS是物理过程和计算过程的集成系统，是人类通过CPS系统包含的数字世界和机械设备与物理世界进行交互，这种交互的主体既包括人类自身也包括在人的意图知道下的系统。而作用的客体包括真实世界的各方面：自然环境、建筑、机器、同时也包括人类自身等。
CPS是可能是一个分布式异构系统，他不仅包含了许多功能不同的字系统，而且这些子系统之间结构和功能各异，而且分布在不同的地理范围内。各个子系统之间要通过有线或无线的通信方式相互协调工作。
CPS具有自适应性、自主性、高效性、功能性、可靠性、安全性等特点和要求。物理构建和软件构建必须能够在不关机或停机的状态下动态加入系统，同时保证满足系统需求和服务质量。比如一个超市安防系统，在加入传感器、摄像头、监视器等物理节点或者进行软件升级的过程中不需关掉整个系统或者停机就可以动态升级。CPS应该是一个智能的有自主行为的系统，CPS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。
1.CPS定义
CPS是连接计算机虚拟世界与物理现实世界的系统。---We refer to systems that bridge the cyber-world of computing and communications with the physical world ascyber-physical systems.
CPS是把计算与物理世界整合到一起，并通过多种形式能与人类进行交互的新一代系统---The term cyber-physical systems (CPS) refers to a new generation of systems with integrated computational and physical capabilities that can interact with humans through many new modalities.
2.CPS重要性
2006年2月，基于美国国会评估美国的技术竞争力和维持提高这种竞争力的要求，美国科学院发布的《美国竞争力计划》将CPS列为重要的研究项目。美国总统科学与技术顾问委员会（PCAST）于2007年把CPS作为网络与信息技术领域的第一项提案。2008年成立的美国CPS指导小组在《CPS执行概要》中，把CPS应用放在交通、国防、能源、医疗、农业和大型建筑设施等方面。除此之外，美国国家科学基金会(NSF)和欧洲第七框架(FP7)的大型科研资助计划，都投入了大量经费。
3.CPS，IPSO，MAS三者关系
CPS(cyber-physical systems)很重视并发性和时间确定性的问题；而IPSO(IP for Smart Objects)不太重视这两个问题；MAS(Multi-Agent System)重视的是与环境适应的问题。
（1）CPS(cyber-physical systems,信息物理融合系统)
CPS象基于网络的闭环控制----遵循确定性原则，它是传统控制理论在网络上的延伸，所以它对时间确定性和并行性要求很高，对网络实时性要求也很高，如用CAN，而不用TCP/IP。CPS包括计算、通信和控制三部分，它把计算机的虚拟世界连接到现实的物理世界。
典型的项目如关注电厂网络控制的伯克利大学的托勒密2项目[1]，和关注未来能源利用的、由美国多个高校和研究机构参与的、未来信息物理融合能源系统(Future Cyber-Physical Energy Systems)的研究[2]。
从KK的书《失控》[3]思想来看，KK不主张集中控制思想。本人也感觉，时间确定性和并行性是更高层来保证的，如TCP/IP中的IP只是做到Best-Effort, 而由上层TCP、RTP来保证其它的。
如果把CPS比喻成一个巨人的话，其它所有的计算、通信和控制等相关技术只是组成这个巨人的零件或组织，都包括到其中了。
其理念为：所有的技术我都包括了---All your base are belong to us.
（2）IPSO(Internet Protocol for Smart Objects)
IPSO象基于网络的开环控制---遵循Best Effort原则，如Internet of Thing，6LowPAN等。瑞典计算机科学研究院的Adam Dunckel[4] 从博士生开始就做了很多这方面的工作，并主持一个开源项目Contiki, 大家比较熟悉的uIP、lwIP和uIPv6就是他做的。IPSO联盟成员包括IBM、Cisco等，已经有50多个成员。
其理念为：对正确问题的近似回答，比对错误问题的正确回答要好得多，因为前者最终会得到精确的结果---Far better an approximate answer to the right question, which is often vague, than an exact answer to the wrong question, which can always be made precise.
（3）MAS(Multi-Agent System，多智能体系统)
MAS也叫自治系统、自组织系统，其中有很多的Agent，Agent是个智能体---遵循自我管理、本地观察和非中心控制的自适应原则。能自学习、有自己的规则，对环境感知并响应，采用“We can get smart things from stupid things.”方式，如蚁群算法。这种方法是KK的《失控》所提倡的。它更像一个真实的、我们生活的世界的样子。MIT做了很多这方面的东西。
米歇尔.沃尔德洛的《复杂》、遗传算法发明人霍兰的《涌现》《隐秩序》、元胞自动机发明人斯蒂芬·沃尔夫勒姆的《一种新科学》的思想就是MAS的基础。
其理念为: 简单的规则，可以产生复杂和有趣的行为---Using simple rules, can result in far more complex and interesting behavior.
我想，不能说哪一种会代替其它的，在这个多样化的世界中，三者会共存的，各有其应用空间，或混合应用。而从CPS发展来看，它将把IPSO和MAS包括到自己中，某些局部采用MAS和IPSO，而总体上是CPS，CPS的包括的范围更大一些。
如果把CPS比喻成一个巨人的话，其它计算、通信和控制等相关技术只是组成这个巨人的零件或组织。
相关技术：网络，分布计算，RTOS，WSN， Zigbee, 6LowPAN, uIP, lwIP, uIPv6, 嵌入式系统，Internet of Thing. Control, MAS……
参考：
[1].http://ptolemy.eecs.berkeley.edu/index.htm
[2]Lee Seshia 《 Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach 》
[3]http://www.ece.cmu.edu/~nsf-cps/organizers.php
[4]http://hi.baidu.com/hyper99/blog/item/b29d51e7cc2fec3db83820e0.html?timeStamp=1300286774042
