信息物理系統（CPS，Cyber-Physical Systems）是一個綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜系統，通過3C（Computing、Communication、Control）技術的有機融合與深度協作，實現大型工程系統的實時感知、動態控制和信息服務。  

 

CPS（Cyber Physical Systems）這個概念起源于美國，其最早可以追溯到1992年，由美國國家科學基金會（NSF）在“網絡物理系統與普適計算”研討會中提出。這個概念的核心是連接物理世界和計算世界，通過計算、通信與控制技術的深度融合，實現系統內資源配置和運行的按需響應、快速迭代、動態優化。這種融合打破了傳統的物理系統與計算系統的界限，使得計算系統成為物理系統的一部分，讓物理系統具有計算、通信、精確控制、遠程協作和自治能力。

 

CPS的應用范圍非常廣泛，包括但不限于智能制造、智能醫療、智能城市、智能電網、智能交通、智能農業、環境監測等。CPS的實現需要依靠先進的感知技術、網絡通信技術、嵌入式計算技術、自動控制技術等，其中最重要的技術是傳感器和控制器。

 

CPS的研究和應用還處于發展階段，未來的研究方向包括但不限于：CPS架構與標準化、CPS安全與隱私保護、CPS在各領域的應用研究、CPS與人工智能的結合等。

 

CPS的功能：

 

1. 實時感知：CPS可以通過各種傳感器和監測設備實時感知物理系統的狀態和變化，包括位置、速度、溫度、壓力等。

 

2. 數據傳輸和處理：CPS可以通過通信網絡實現數據的快速傳輸和處理，包括數據的采集、傳輸、存儲、分析等。

 

3. 精確控制：CPS可以通過控制器和執行器對物理系統進行精確控制，包括調節溫度、速度、方向等。

 

4. 遠程協作：CPS可以通過網絡實現遠程設備的協作和聯動，包括遠程控制、遠程協作、遠程監控等。

 

5. 自治能力：CPS可以通過自我學習和自我優化，實現系統的自我管理和自治，包括自適應、自修復、自容錯等。

 

CPS的典型應用：

 

1. 智能制造：CPS可以應用于制造過程中，實現生產線的自動化和智能化。通過實時感知、數據傳輸和處理、精確控制等功能，實現生產過程的智能化控制和優化，提高生產效率和產品質量。

 

2. 智能交通：CPS可以應用于交通管理中，實現交通的智能化和優化。通過實時感知交通狀況、路況監測、車輛信息等，實現交通的智能化調度和控制，提高交通效率和安全性。

 

3. 智慧城市：CPS可以應用于城市管理中，實現城市的智能化和優化。通過實時感知環境、公共設施、人流等信息，實現城市的智能化管理和服務，提高城市的運行效率和居民的生活質量。

 

4. 醫療健康：CPS可以應用于醫療健康領域，實現醫療設備的遠程監控和智能診斷。通過實時感知生理數據、醫療影像等信息，實現醫療設備的遠程監控和智能診斷，提高醫療服務的效率和質量。