国防信息技术发展研究

嵌入式计算

智能化与普适化开展西北工业大学计算机学院周兴社2021年5月23日嵌入式智能计算及其应用应用需求(1)

应用需求(2)智能化民用系统智能驾驶辅助系统IDAS帮助司机更平安舒适驾驶,减少交通事故发生率，提供最正确行驶路线，进行最优速度控制和油耗控制;智能照明控制系统ILCS通过感知信息的交互，计算空间光能分布，自动调节照明亮度和方向，实现光能均匀分布和减低能耗。主要研究内容(1)实时智能计算理论实时智能计算机制嵌入式实时智能化软件嵌入式多态智能计算平台嵌入式智能计算应用系统一体化设计建议研究内容(2)主要研究实时智能计算模型、多态计算模型、多智能体协同策略、智能体状态可控性分析以及实时智能计算系统性能评价等。实时智能计算理论实时智能计算方法实时Agent设计方法、多Agent通信及其自主协同机制；实时知识表示及其实时推理；实时任务自主规划与执行，环境自适应的智能任务执行与管理机制；软件自愈策略与机制。建议研究内容(3)实时智能计算平台面向典型的嵌入式智能计算国防和民用系统,研究系统一体化设计以及集成化验证,系统仿真等.

普适计算新开展普适计算的主要特性无所不在的计算无处不有的网络，无所不在的计算，创造出一个充满计算和通信能力的环境以人为中心的计算普适计算是以人为中心的计算模式，计算环境力求依据使用者的意图提供效劳,为使用者提供自然的交互方式.普适计算带动传统研究方向开展最新研究开展〔1〕由单一封闭智能空间向多开放智能空间扩展智能空间的应用逐渐呈多尺度化、复杂化;智能空间正由物理上相对封闭的环境〔如智能房间〕，逐步面向相对开放的环境〔如智能购物中心);由小规模走向大规模。信息交互也由单个孤立智能空间的内部交互，逐渐开展到涉及多个智能空间之间的信息交互。涉及动态用户任务迁移,泛化普适资源管理,自适应多模式信息效劳等最新研究开展〔2〕最新研究开展〔3〕最新研究开展〔4〕智能作为普适计算的一个重要终端型载体智能具有普及率高、用户根底好、便携性佳、计算能力相对较强、随时随地的无线通信能力等优势。基于智能的高端效劳可以实现许多人们日常急需的信息效劳，3G智能已是首选的普适信息效劳终端;最新研究开展〔5〕越来越重视人机交互中的自然、和谐问题分析近两年普适计算一流会议论文，已越来越重视普适环境中的自然人机交互问题以及用户研究，而关于设备、硬件方面的文章逐渐减少。AwareHome提供的烹调效劳交互最新研究开展〔6〕Cyber-PhysicalSystems

CPS概念Cyber-PhysicalSystem是一个综合计算、网络和物理环境的系统。在这类系统中，计算通过反响环路控制物理过程，同时物理环境的变化也在影响计算。它的设计不仅要考虑计算对物理过程的控制,还要考虑计算对物理环境的适应性。-S.ShankarSastry,UCBerkeley翻译:计算-物理系统;虚拟物理系统;CPS主要特点离散的计算/信息处理与连续的物理过程紧密交互为一体;无法判定CPS的行为属性为那一个或两个共同作用所产生的结果;CPS的功能与特点通过计算对象与物理过程互动所表达;系统自主适应内部和环境变化;CPS中的嵌入式计算与网络设备与其所处环境之间的交互具有特定的物理性能和资源消耗以及对系统行为的不同作用.航空航天,武器装备,能源系统,工业自动化系统,保健医疗设备,重大根底设施等;均可构造成CPS系统.美国CPS研究方案NSFWorkshoponCPS;NationalMeetingonNetworkedEmbeddedControlforCPS;NationalWorkshoponHighConfidenceSoftwarePlatformsforCPS;NSFIndustryRound-TableonCPS

……计算系统与物理系统的别离开展传统模式

计算系统设计者对计算机相连的物理环境特性和要求仅有笼统概念;主流编程语言的抽象中一般缺乏明确的时间和物理参数表示,将物理特性笼统认为是非功能特性(时间,功耗,可靠性);物理系统工程师设计的物理系统模型将计算机作为一个严格执行算法的设备,忽略了嵌入式计算与通信平台的物理特性以及主要性能(任务调度,资源管理,通信延迟),将这些性能认为是次要的执行问题;嵌入式计算系统的研究与努力主要集中于解决物理环境对NIT带来的挑战;CPS不是简单地在传统产品中植入计算与通信设备,而是将计算和网络融入物理系统中,以产生新功能并提升系统质量;主要研究内容(1)CPS设计方法论及其工具20世纪为计算系统和物理系统设计分别提出了有效的设计方法和工具,但CPS设计难度远超过两个领域的简单叠加;需求分析和设计更加复杂化;需要抽象能力更强的系统模型表达离散计算与连续物理实体的统一语义和衔接;CPS设计集成,仿真与验证方法及其工具;将高风险的