Sistemas ciberfísicos CPS

O que são sistemas ciberfísicos (CPS)?

Em poucas palavras, o CPS é um sistema que integra fortemente processos computacionais baseados em software com processos físicos por meio de uma rede.

Nesse sistema, computadores e redes incorporados monitoram e controlam os processos físicos. Há então um loop de feedback em que o processo físico influencia a computação e vice-versa.

A principal vantagem disso é que os processos físicos podem ser controlados com um nível de precisão e automação que, de outra forma, não seria possível. Para resumir de forma mais concreta, é um sistema que pode responder às mudanças no sistema físico em tempo real e permitir a tomada de decisões autônomas com base nos dados coletados.

Diferenças entre CPS e IoT, e entre CPS e sistemas incorporados

Essas diferenças se devem à proximidade entre os processos computacionais e físicos.

Diferenças entre CPS e IoT

Os dois significam quase a mesma coisa e são frequentemente usados nas mesmas situações, portanto, às vezes não há diferença entre eles. No entanto, a relação entre os processos computacionais e físicos é mais próxima no CPS do que na IoT.

Diferenças entre CPS e sistemas incorporados

Os sistemas incorporados podem ser considerados como um CPS independente e simplificado.

No entanto, é dada mais ênfase aos processos computacionais autônomos nos sistemas incorporados. Os CPSs, por outro lado, concentram-se nos processos computacionais e físicos e têm uma rede estreita entre eles.

Os processos de computação dos dois também são diferentes. Os sistemas incorporados também são altamente computacionais, mas, como o nome indica, tendem a ser mais autônomos, ao passo que os CPSs são altamente computacionais com software que estreita as entradas e saídas.

Em outras palavras?

Pelo exposto acima, não se pode dizer que a IoT é usada dentro do CPS, mas os sistemas incorporados são frequentemente usados dentro dos sistemas CPS.

Uma visão geral bastante simplificada da proximidade entre os processos computacionais e físicos seria que a integração entre os dois vai do mais altamente integrado ao menos altamente integrado

CPS≥IoT>>sistemas incorporados

É bom lembrar essa imagem.

Exemplos do uso de CPS

Por exemplo, considere a rede inteligente, que é um tipo de CPS. Em uma rede inteligente, o sistema de distribuição de eletricidade é monitorado e controlado em tempo real por uma rede de computadores incorporados. Esses computadores podem ajustar a distribuição para atender à demanda, detectar e isolar falhas e até mesmo integrar-se a fontes de energia renováveis.

Outro exemplo de CPS são os veículos autônomos. Os veículos autônomos monitoram seu ambiente com uma variedade de sensores e tomam decisões com base nesses dados com cálculos avançados. O processo físico de dirigir está intimamente integrado ao processo computacional de tomada de decisões, permitindo que o veículo navegue e reaja às mudanças nas condições.

O CPS também é usado em vários outros setores para melhorar as operações. Na manufatura, os processos de produção são automatizados e otimizados; na área da saúde, os pacientes são monitorados e tratados; no transporte, a segurança e a eficiência são aprimoradas; e assim por diante.

As cidades inteligentes são seguras, um ponto levantado como uma desvantagem dos CPS?

As CPS geralmente são sistemas complexos, e sua complexidade pode dificultar o projeto, a implementação e a manutenção.

Eles também são relativamente vulneráveis a ataques cibernéticos. Melhorar a segurança é uma questão particularmente importante no momento, pois os invasores podem causar danos físicos significativos se conseguirem obter o controle de um CPS. Os sistemas incorporados em infraestruturas individuais geralmente são menos seguros do que, por exemplo, a segurança avançada na empresa.

É uma má ideia embarcar em um projeto simplesmente porque a integração de rede está em voga e só vê o benefício do aumento da eficiência. Quando a infraestrutura física é conectada a uma rede com base apenas na segurança simples, sem nenhuma ênfase na segurança, ela expõe sistemas como semáforos e sistemas de distribuição de energia, que até agora só eram mantidos em segurança graças ao seu status autônomo sem conexão com a Internet, a hackers desprotegidos.

Embora as empresas possam sofrer danos econômicos significativos se forem hackeadas, as infraestruturas públicas podem sofrer danos físicos piores do que apenas danos econômicos.