第一部分 簡 介
第1章 賽博物理系統(tǒng)工程中建模與仿真應用的復雜性 SaurabhMittal,AndreasTolk / 3
1.1 概 述 /3
1.2 CPS多模態(tài)的本質特征 / 4
1.3 為什么 CPS工程如此復雜 / 5
1.4 CPS工程的 M&S技術 / 8
1.5 智能性、適應性和自主性方面 /10
1.5.1 智能性/ 10
1.5.2 自主性/13
1.5.3 適應性/ 14
1.6 總 結/15
致 謝 /17
參考文獻 / 17
智能賽博物理系統(tǒng)運行和設計中的挑戰(zhàn) SebastianCastro,PieterJ.Mosterman,AkshayH.Rajhans,etal/ 22
2.1 概 述/22
2.2 聯(lián)網(wǎng)的自動駕駛汽車/23
2.3 人類的體能和認知能力的演變/24
2.3.1 能量效率和身體操控/25
2.3.2 認 知/ 25
2.3.3 語言與交流/25
2.3.4 從自然到技術/ 25
2.4 智能賽博物理系統(tǒng)的全景/ 26
2.4.1 工程系統(tǒng)分類/ 26
2.4.2 工程系統(tǒng)集成體的生命周期/28
2.5 系統(tǒng)運行中的挑戰(zhàn)/ 29
2.5.1 互聯(lián)運行/ 29
2.5.2 協(xié)同運行/ 31
2.6 系統(tǒng)設計和測試中的挑戰(zhàn)/ 32
2.6.1 設 計/ 32
2.6.2 測 試/ 33
2.7 結 論/34
參考文獻 / 35
北約應用建模和仿真支持自主系統(tǒng)的演進 JanMazal,AgostinoG.Bruzzone,MicheleTuri,etal / 43
3.1 概 述…/43
3.2 北約的自主系統(tǒng)/ 44
3.2.1 北約 RTO/SAS 097:支持未來北約作戰(zhàn)的機器人計劃/ 45
3.2.2 MCDC:自主系統(tǒng)(2013—2014年)/46
3.2.3 北約 M&S優(yōu)異中心(COE)在自主系統(tǒng)和賽博領域的努力 /48
3.3 自主系統(tǒng)的建模與仿真會議(MESAS)/49
3.3.1 2014年 MESAS / 50
3.3.2 2015年 MESAS / 51
3.3.3 2016年 MESAS / 52
3.3.4 2017年 MESAS / 53
3.4 自主系統(tǒng):未來的挑戰(zhàn)和機遇 /54
3.4.1 兩用技術是可靠和可持續(xù)的關鍵/55
3.4.2 新方案中的兩用功能/56
3.4.3 應急管理中的自主系統(tǒng)支持北約實現(xiàn)新的能力/57
3.5 結 論/59
參考文獻 / 59
第二部分 支持CPS工程的建模技術
第4章 多視角建模和整體仿真———支持非常復雜系統(tǒng)分析的系統(tǒng)思維方法 MamadouK.Traoré / 67
4.1 概 述/67
4.2 相關研究工作/ 70
4.3 MPM&HS的概念基礎 / 72
4.4 多視角建模/ 73
4.4.1 復雜系統(tǒng)的通用本體/74
4.4.2 層面層級/ 75
4.4.3 尺度層級/ 75
4.4.4 模型層級/ 76
4.5 整體仿真/77
4.6 MPM&HS流程 / 77
4.7 應 用/78
4.8 討 論/81
4.8.1 多視角模型的整體集成背后的語義是什么/82
4.8.2 如何驗證整體集成/ 82
4.9 結 論/83
參考文獻 / 83
第5章 賽博物理系統(tǒng)層級化協(xié)同仿真的統(tǒng)一框架 FernandoJ.Barros /= 89
5.1 概 述/89
5.2 相關工作/91
5.3 HyFlow 形式化方法 / 91
5.3.1 基本的 HyFlow 模型 /92
5.3.2 案例:脈沖積分器 / 92
5.3.3 HyFlow 網(wǎng)絡模型 / 94
5.4 數(shù)值積分/95
5.4.1 指數(shù)積分器/ 96
5.4.2 幾何積分器/97
5.4.3 模型的可組合性/98
5.5 流形隨機 Petri網(wǎng) /99
5.6 結 論 /102
參考文獻/ 102
第6章 基于模型的體系工程權衡分析 AleksandraMarkina Khusid,RyanB.Jacobs,JudithDahmann /106
6.1 概 述 /106
6.2 體系、賽博物理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)/106
6.3 體系權衡分析的挑戰(zhàn) /108
6.4 基于模型的架構作為體系權衡分析的框架 /111
6.5 建立體系目標和評估準則 /116
6.6 評估可選的方案 / 117
6.6.1 支持體系權衡空間分析的輕量級分析工具 / 118
6.6.2 支持體系權衡空間分析的集成工程環(huán)境 /122
6.7 結 論 /124
參考文獻/ 126
第7章 管控物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)復雜性和風險的系統(tǒng)實體結構建模 SaurabhMittal,SheilaA.Cane,CharlesSchmidt,etal / 130
7.1 概 述 /130
7.2 IoT 的定義以及以設備為中心的世界觀 /132
7.3 系統(tǒng)實體結構(SES)模型 /134
7.4 IoT 模型 /138
7.5 案例研究:Mirai攻擊 / 140
7.5.1 說 明 / 140
7.5.2 使用IoT 的SES模型對 Mirai用例建模 /140
7.6 IoT 的風險 / 146
7.6.1 IoT 技術后果 / 146
7.6.2 綜合風險評估框架 /146
7.7 結 論 /147
參考文獻/ 149
第三部分 基于仿真的CPS工程
第8章 支持 CPS嵌入式控制器高效開發(fā)的仿真模型連續(xù)性 RodrigoD.Castro,EzequielPeckerMarcosig,JuanI.Giribet / 155
8.1 概述與動機 / 155
8.1.1 賽博物理系統(tǒng)的控制 /156
8.1.2 DEVS作為建模和仿真的形式化方法 /158
8.1.3 仿真模型連續(xù)性的方法 /159
8.2 相關技術背景 / 160
8.2.1 DEVS框架 / 161
8.2.2 PowerDEVS仿真器 /162
8.2.3 機器人操作系統(tǒng)中間件 /162
8.3 應用 ROS的 DEVS(DoveR):基于模型連續(xù)性的方法論的實現(xiàn) / 163
8.3.1 PowerDEVS引擎與 ROS中間件之間的通信 / 165
8.3.2 RaspberryPi的嵌入式仿真 /168
8.4 機器人實驗平臺:硬件和模型/168
8.4.1 連續(xù)的機器人模型和離散的調節(jié)控制器 /169
8.4.2 硬件描述 /170
8.5 實驗性案例研究:以模型連續(xù)性為中心的方法論支持控制器的開發(fā)/ 171
8.6 實施 DoveR的挑戰(zhàn) / 174
8.7 結 論 /175
參考文獻/ 176
第9章 預測慢性病癥狀事件的 CPS設計方法論 KevinHenares,JosuéPag,JoséL.Ayala,etal /179
9.1 概 述 /179
9.1.1 移動云計算與健康中的預測建模 /179
9.1.2 IoT 的能源效率 / 180
9.1.3 偏頭痛疾病 / 181
9.1.4 CPS設計中的建模與仿真 /182
9.2 一般的架構 / 182
9.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) / 183
9.2.2 魯棒預測系統(tǒng) / 183
9.2.3 專家決策系統(tǒng) / 187
9.3 軟件模型和物理實現(xiàn) / 187
9.3.1 軟件模型 / 189
9.3.2 物理實現(xiàn) / 191
9.4 能量消耗和可擴展性問題 …/194
9.4.1 能量消耗 / 194
9.4.2 可擴展性問題 195
9.5 結 論 /197
參考文獻/ 198
第10章 面向自主應用基于模型的工程 RahulBhadani,MattBunting,JonathanSprinkle /200
10.1 概 述/200
10.2 背 景/200
10.2.1 驗證與確認/201
10.2.2 基于模型的系統(tǒng)方法:關聯(lián)到 CPS /202
10.2.3 基于模型的 V&V /203
10.2.4 面向自主的應用/ 204
10.3 基于模型的工程方法/204
10.3.1 基于模型的工程的工作流/206
10.3.2 特定領域建模環(huán)境/207
10.4 基于模型的工程中的建模與仿真/208
10.4.1 基于模型的工程中的計算建模/209
10.4.2 軟件在環(huán)仿真/ 211
10.4.3 硬件在環(huán)仿真/ 212
10.5 用例:控制車輛 CPS的速度 /212
10.6 用例:CPS設計的特定領域建模語言 /215
10.7 結 論/216
參考文獻/ 217
第四部分 賽博元素
第11章 關注賽博物理系統(tǒng)的安全 ZachFurness/227
11.1 賽博物理系統(tǒng)/ 227
11.1.1 賽博物理系統(tǒng)的定義/227
11.1.2 相關系統(tǒng)/ 227
11.2 面臨的安全挑戰(zhàn)/ 228
11.2.1 運輸:車輛安全 / 228
11.2.2 健康IT:醫(yī)療設備安全 /229
11.2.3 能源系統(tǒng):智能電網(wǎng) /230
11.3 CPS安全 M&S的挑戰(zhàn)和機遇/231
11.3.1 將 M&S應用于系統(tǒng)安全工程和強韌性/231
11.3.2 CPS安全的數(shù)字孿生概念 /232
11.3.3 將 M&S應用于 CPS風險評估 /232
11.3.4 CPS賽博靶場 / 232
參考文獻/ 233
第12章 賽博物理系統(tǒng)強韌性———框架、測度、復雜性、挑戰(zhàn)和未來方向 MdArifulHaque,SachinShetty,BheshajKrishnappa / 236
12.1 概 述/236
12.2 賽博強韌性:相關研究工作簡介 /236
12.3 賽博物理系統(tǒng)的強韌性/ 237
12.3.1 強韌 CPS的特征 /239
12.3.2 強韌性測度的要求/239
12.4 強韌性測度和框架/ 239
12.4.1 CPS賽博威脅態(tài)勢 /240
12.4.2 CPS強韌性測度 /241
12.4.3 CPS的賽博強韌性框架 /243
12.5 定性的 CPS強韌性測度 /246
12.6 CPS強韌性的定量建模 /248
12.6.1 關鍵賽博資產(chǎn)的建模/248
12.6.2 跳板攻擊的建模/ 249
12.6.3 風險和強韌性的建模與估計/249
12.6.4 攻擊場景的建模與設計/252
12.6.5 基礎物理過程和設計約束的建模/253
12.7 CPS強韌性測度的仿真平臺 /254
12.7.1 定性仿真平臺/254
12.7.2 定量仿真平臺/255
12.7.3 驗證和確認計劃/ 256
12.7.4 仿真平臺的用例/ 256
12.8 復雜性、挑戰(zhàn)和未來方向 …/258
12.9 結 論/260
參考文獻/ 261
第13章 社會結構中的賽博創(chuàng)造物 E.DanteSuarez,LorenDemerath /265
13.1 概 述/265
13.2 賽博物理系統(tǒng)的涌現(xiàn)性/ 267
13.3 分布式代理:描述多層次結構和機構的語言 /269
13.4 社會適應性:對于人類適應并操控環(huán)境的自然延伸 / 274
13.5 復雜性與社會性:CPS與社會科學的適配點 /275
13.6 CPS結構:應用到人類方面 /277
13.7 結 論/284
參考文獻/ 285
第五部分 發(fā)展方向
第六部分 第14章 賽博物理系統(tǒng)工程建模與仿真應用復雜性的研究主題 AndreasTolk,SaurabhMittal /291
14.1 概 述/291
14.2 在本書中識別的研究挑戰(zhàn)/292
14.2.1 公共的形式化方法/292
14.2.2 復雜的環(huán)境/293
14.2.3 復雜的工具集/294
14.2.4 多視角挑戰(zhàn)/ 296
14.2.5 復雜項目中支持更好溝通的 M&S方法/297
14.2.6 賽博物理系統(tǒng)強韌性/298
14.2.7 支持人-機團隊 / 299
14.3 討 論/300
參考文獻/ 300
結束語 賽博物理系統(tǒng)———用建模和仿真均衡人們的熱情和謹慎 KrisRosfjord /305
參考文獻/ 306
附 錄 詞匯表…/307
鄂公網(wǎng)安備 42010302001612號 