國(guó)防信息技術(shù)發(fā)展研究

嵌入式計(jì)算

智能化與普適化開(kāi)展西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院周興社2021年5月23日嵌入式智能計(jì)算及其應(yīng)用應(yīng)用需求(1)

應(yīng)用需求(2)智能化民用系統(tǒng)智能駕駛輔助系統(tǒng)IDAS幫助司機(jī)更平安舒適駕駛,減少交通事故發(fā)生率，提供最正確行駛路線，進(jìn)行最優(yōu)速度控制和油耗控制;智能照明控制系統(tǒng)ILCS通過(guò)感知信息的交互，計(jì)算空間光能分布，自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度和方向，實(shí)現(xiàn)光能均勻分布和減低能耗。主要研究?jī)?nèi)容(1)實(shí)時(shí)智能計(jì)算理論實(shí)時(shí)智能計(jì)算機(jī)制嵌入式實(shí)時(shí)智能化軟件嵌入式多態(tài)智能計(jì)算平臺(tái)嵌入式智能計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)建議研究?jī)?nèi)容(2)主要研究實(shí)時(shí)智能計(jì)算模型、多態(tài)計(jì)算模型、多智能體協(xié)同策略、智能體狀態(tài)可控性分析以及實(shí)時(shí)智能計(jì)算系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)等。實(shí)時(shí)智能計(jì)算理論實(shí)時(shí)智能計(jì)算方法實(shí)時(shí)Agent設(shè)計(jì)方法、多Agent通信及其自主協(xié)同機(jī)制；實(shí)時(shí)知識(shí)表示及其實(shí)時(shí)推理；實(shí)時(shí)任務(wù)自主規(guī)劃與執(zhí)行，環(huán)境自適應(yīng)的智能任務(wù)執(zhí)行與管理機(jī)制；軟件自愈策略與機(jī)制。建議研究?jī)?nèi)容(3)實(shí)時(shí)智能計(jì)算平臺(tái)面向典型的嵌入式智能計(jì)算國(guó)防和民用系統(tǒng),研究系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)以及集成化驗(yàn)證,系統(tǒng)仿真等.

普適計(jì)算新開(kāi)展普適計(jì)算的主要特性無(wú)所不在的計(jì)算無(wú)處不有的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)所不在的計(jì)算，創(chuàng)造出一個(gè)充滿計(jì)算和通信能力的環(huán)境以人為中心的計(jì)算普適計(jì)算是以人為中心的計(jì)算模式，計(jì)算環(huán)境力求依據(jù)使用者的意圖提供效勞,為使用者提供自然的交互方式.普適計(jì)算帶動(dòng)傳統(tǒng)研究方向開(kāi)展最新研究開(kāi)展〔1〕由單一封閉智能空間向多開(kāi)放智能空間擴(kuò)展智能空間的應(yīng)用逐漸呈多尺度化、復(fù)雜化;智能空間正由物理上相對(duì)封閉的環(huán)境〔如智能房間〕，逐步面向相對(duì)開(kāi)放的環(huán)境〔如智能購(gòu)物中心);由小規(guī)模走向大規(guī)模。信息交互也由單個(gè)孤立智能空間的內(nèi)部交互，逐漸開(kāi)展到涉及多個(gè)智能空間之間的信息交互。涉及動(dòng)態(tài)用戶任務(wù)遷移,泛化普適資源管理,自適應(yīng)多模式信息效勞等最新研究開(kāi)展〔2〕最新研究開(kāi)展〔3〕最新研究開(kāi)展〔4〕智能作為普適計(jì)算的一個(gè)重要終端型載體智能具有普及率高、用戶根底好、便攜性佳、計(jì)算能力相對(duì)較強(qiáng)、隨時(shí)隨地的無(wú)線通信能力等優(yōu)勢(shì)?；谥悄艿母叨诵诳梢詫?shí)現(xiàn)許多人們?nèi)粘＜毙璧男畔⑿冢?G智能已是首選的普適信息效勞終端;最新研究開(kāi)展〔5〕越來(lái)越重視人機(jī)交互中的自然、和諧問(wèn)題分析近兩年普適計(jì)算一流會(huì)議論文，已越來(lái)越重視普適環(huán)境中的自然人機(jī)交互問(wèn)題以及用戶研究，而關(guān)于設(shè)備、硬件方面的文章逐漸減少。AwareHome提供的烹調(diào)效勞交互最新研究開(kāi)展〔6〕Cyber-PhysicalSystems

CPS概念Cyber-PhysicalSystem是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，計(jì)算通過(guò)反響環(huán)路控制物理過(guò)程，同時(shí)物理環(huán)境的變化也在影響計(jì)算。它的設(shè)計(jì)不僅要考慮計(jì)算對(duì)物理過(guò)程的控制,還要考慮計(jì)算對(duì)物理環(huán)境的適應(yīng)性。-S.ShankarSastry,UCBerkeley翻譯:計(jì)算-物理系統(tǒng);虛擬物理系統(tǒng);CPS主要特點(diǎn)離散的計(jì)算/信息處理與連續(xù)的物理過(guò)程緊密交互為一體;無(wú)法判定CPS的行為屬性為那一個(gè)或兩個(gè)共同作用所產(chǎn)生的結(jié)果;CPS的功能與特點(diǎn)通過(guò)計(jì)算對(duì)象與物理過(guò)程互動(dòng)所表達(dá);系統(tǒng)自主適應(yīng)內(nèi)部和環(huán)境變化;CPS中的嵌入式計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與其所處環(huán)境之間的交互具有特定的物理性能和資源消耗以及對(duì)系統(tǒng)行為的不同作用.航空航天,武器裝備,能源系統(tǒng),工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng),保健醫(yī)療設(shè)備,重大根底設(shè)施等;均可構(gòu)造成CPS系統(tǒng).美國(guó)CPS研究方案NSFWorkshoponCPS;NationalMeetingonNetworkedEmbeddedControlforCPS;NationalWorkshoponHighConfidenceSoftwarePlatformsforCPS;NSFIndustryRound-TableonCPS

……計(jì)算系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的別離開(kāi)展傳統(tǒng)模式

計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)者對(duì)計(jì)算機(jī)相連的物理環(huán)境特性和要求僅有籠統(tǒng)概念;主流編程語(yǔ)言的抽象中一般缺乏明確的時(shí)間和物理參數(shù)表示,將物理特性籠統(tǒng)認(rèn)為是非功能特性(時(shí)間,功耗,可靠性);物理系統(tǒng)工程師設(shè)計(jì)的物理系統(tǒng)模型將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)嚴(yán)格執(zhí)行算法的設(shè)備,忽略了嵌入式計(jì)算與通信平臺(tái)的物理特性以及主要性能(任務(wù)調(diào)度,資源管理,通信延遲),將這些性能認(rèn)為是次要的執(zhí)行問(wèn)題;嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的研究與努力主要集中于解決物理環(huán)境對(duì)NIT帶來(lái)的挑戰(zhàn);CPS不是簡(jiǎn)單地在傳統(tǒng)產(chǎn)品中植入計(jì)算與通信設(shè)備,而是將計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)融入物理系統(tǒng)中,以產(chǎn)生新功能并提升系統(tǒng)質(zhì)量;主要研究?jī)?nèi)容(1)CPS設(shè)計(jì)方法論及其工具20世紀(jì)為計(jì)算系統(tǒng)和物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)分別提出了有效的設(shè)計(jì)方法和工具,但CPS設(shè)計(jì)難度遠(yuǎn)超過(guò)兩個(gè)領(lǐng)域的簡(jiǎn)單疊加;需求分析和設(shè)計(jì)更加復(fù)雜化;需要抽象能力更強(qiáng)的系統(tǒng)模型表達(dá)離散計(jì)算與連續(xù)物理實(shí)體的統(tǒng)一語(yǔ)義和銜接;CPS設(shè)計(jì)集成,仿真與驗(yàn)證方法及其工具;將高風(fēng)險(xiǎn)的