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Cyber Physical System (Cps): cosa sono ed esempi

Sono al cuore di Industria 4.0. Ma hanno un futuro nell'ambito del monitoraggio ambientale, sanità e mobilità. Ecco alcuni esempi e come trovano impiego nei Big data [...]
Cyber Physical System (Cps): cosa sono ed esempi
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I Cps Cyber Physical System sono il sistema informatico al cuore di industria 4.0. Ma hanno un futuro nell’ambito del monitoraggio ambientale, sanità, mobilità e ovunque serva un supporto al processo decisionale.

Il concetto nasce come evoluzione dei sistemi embedded, per diventare poi il primo sistema capace di scambiare informazioni, con continuità, fra il mondo fisico e il mondo virtuale. Ecco cosa sono i Cps e i principali esempi di casi d’uso.

Cps Cyber Physical System

Cosa sono i Cps Cyber Physical System

I Cps Cyber Physical System sono un’integrazione di sistemi di varia natura e provenienza, prodotti da più vendor. Il loro scopo principale è il monitoraggio di un processo fisico e, tramite feedback, il suo adeguamento in real-time a nuove condizioni operative. Collaborano per compiere operazioni, rispettando lo schema delle tre C (comunicazione, controllo e capacità computazionale). A gestirli sono il software, la tecnologia per la comunicazione e i sensori e attuatori per rilevare e misurare i fenomeni nel mondo reale.

La fusione di oggetti e processi fisici, reti di telecomunicazioni e piattaforme computazionali dà origine ai Cps Cyber Physical System. I Cps sono una delle tendenze capaci di avere effetto sullo sviluppo delle future piattaforme di rete.

I CPS, dunque, si fondano – ma in realtà si tratta di un’intersezione, non una fusione – su oggetti collegati che, grazie a sensori, connessioni di rete e attuatori, producono e raccolgono dati di diversa natura, superando il divario, in termini di distanza e asimmetrie informative, fra tutti gli elementi che compongono il sistema.

I sensori diffusi aiutano il CPS a stabilire in autonomia il suo stato operativo, nell’ambiente in cui opera e a qualunque distanza fra gli oggetti di cui è composto. Gli attuatori eseguono decisioni pianificate e correttive, migliorando il processo o trovando le risposte a un problema.

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Un’intelligenza che analizza le informazioni interne al CPS e, in alcune situazioni, anche le informazioni derivanti da altri CPS, prende le decisioni.

Il rapporto tra gli oggetti fisici (reali in quanto percepibili) e la loro interpretazione cyber (in quanto l’immagine virtuale aggiunge un livello informativo) definisce il cosiddetto social network degli oggetti.

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Esempi di Cps Cyber Physical System

Cps Cyber Physical System trovano utilizzo nel monitoraggio ambientale, sistemi sanitari mobili, di trasporti intelligenti e così via. Infatti si diffondono nel mercato dei dispositivi medicali, nei sistemi di infrastrutture critiche, di controllo ambientale, nei sistemi di distribuzione energetica, in quelli di conservazionee nelle strutture smart.

Un esempio è lo scenario CPSoS (cyber-physical systems of systems) di un aeroporto, dove le interazioni fra molteplici CPS condividono un obiettivo operativo.

Le automobili smart sono CPS, in grado di controllare condizioni ed elementi grazie al computer a bordo. Il sensore di prossimità permette di individuare un rischio di collisione frontale. Stabilisce la decisione autonoma di agire sugli attuatori-freni grazie a un’azione di frenata automatica che chiude il loop. Il guidatore viene solo informato della frenata. Le automobili vantano comunicazioni vehicle-to-vehicle e offrono uno scenario di CPSoS in cui un sensore di un’automobile A cattura informazioni che impattano sulle azioni dell’automobile B. La finalità è quella di evitare una collisione. Grazie alla connessione con tutti gli oggetti coinvolti, l’interazione con il sistema dell’infrastruttura stradale arricchisce lo scenario.

L’industria 4.0 è un altro esempio di CPS in cui i tecnici ricevono informazioni direttamente da macchine intelligenti che un’entità centrale controlla e coordina. Dalla progettazione alla produzione, dalla supply chain fino al servizio clienti, ogni elemento ed aspetto operativo è coinvolto.

Un ultimo esempio è il digital twin in realtà virtuale di una linea di assemblaggio di portiere di un impianto automobilistico, presentato da Ericsson e Comau alla fiera di Hannover Messe 2019 e al Mobile World Congress Shanghai 2019.

cps cyber physical system

Differenza tra Cps Cyber Physical System e sistemi embedded

I Cps Cyber Physical System sono un’evoluzione dei sistemi embedded. La differenza consiste nel fatto che la capacità computazionale dei Cps e i loro impatti riescono a calare in ogni componente fisica del sistema, addirittura in profondità, dentro i materiali.

CPS Cyber physical system

Come vengono usati i Cps nei Big data

Le tecnologie di digital twin rappresentano il modo in cui i big data al livello virtuale dei CPS offrono un aspetto realistico e acquistano fisicità. Mediante realtà virtuale, i tecnici sono in grado di associarle sul piano fisico.

Nei Big data i Cps Cyber Physical System sono usati nei Big data Analytics (dove abilitano sicurezza informatica e privacy). Ma anche nella cyber security (per proteggere dai cyber attacchi), nei Big data Storage (cloud storage) e Big data Clustering.

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Cps Cyber Physical System

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