Sistema ciberfísico
Sistemas diseñados y operados con integración perfecta de componentes físicos y computación
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Un sistema ciberfísico o CPS (siglas del inglés cyber-physical system) es un mecanismo (sistema físico) controlado o monitorizado por algoritmos basados en computación y estrechamente integrados con internet. En los sistemas ciber-físicos, los componentes físicos y de software están profundamente entrelazados, donde cada elemento opera en diferentes escalas espaciales y temporales, exhibiendo múltiples comportamientos, e interaccionando entre ellos de innumerables formas que cambian con el contexto.[1] Los ejemplos de CPS incluyen al sistema de red eléctrica inteligente, sistemas de automóvil autónomo,[2][3] sistemas de monitorización médica, sistemas de control de procesos, monitorización de procesos de fabricación,[4] monitorización de infraestructuras y carreteras,[5] sistemas de robótica, domótica y pilotos automáticos aeronáuticos.[6]
El CPS implica un enfoque multidisciplinario, fusionando la teoría de la cibernética, con la mecatrónica y con la ciencia de diseño y de proceso.[7][8][9] El control de los procesos es a menudo derivado a sistemas embebidos. En los sistemas embebidos se tiende a poner más énfasis en los elementos computacionales, y menos en la relación entre los elementos computacionales y físicos. CPS es también similar al Internet de las cosas (IoT) compartiendo la misma arquitectura básica, no obstante, CPS presenta una combinación más alta y coordinación entre elementos físicos y computacionales.[10]
Los precursores de los sistemas ciber-físicos pueden ser encontrados en diversas áreas como la aeroespacial, la automotriz, procesos químicos, infraestructura civil, energía, salud, Manufactura, transporte, diversión, y electrodomésticos.[6]
Visión general
A diferencia de los sistemas embebidos tradicionales, un CPS de pleno derecho está típicamente diseñado como red de elementos que interaccionan entre sí con entradas y salidas físicas en vez de hacerlo con dispositivos aislados.[11] La idea está estrechamente ligada a los conceptos de robótica y redes de sensores, los que son controlados y supervisados por mecanismos de inteligencia propios del campo de la Inteligencia artificial. Los continuos avances en la ciencia y la ingeniería mejorarán la relación entre elementos computacionales y físicos que mediante mecanismos inteligentes incrementaran dramáticamente la adaptabilidad, autonomía, eficacia, funcionalidad, fiabilidad, seguridad, y usabilidad de los sistemas ciber-físicos.[12] Esto ampliará el potencial de los sistemas ciber-físicos en varias dimensiones, incluyendo: intervención (p. ej., prevención de colisión); precisión (p. ej., cirugía robótica y fabricación de nivel nano-tecnológico ); operación en entornos peligrosos o inaccesibles (p. ej., búsqueda y rescate, extinción de incendios, y exploración de mar abisal); coordinación (p. ej., control de tráfico aéreo, guerra); eficacia (p. ej., edificios de energía neta cero); y mejora de capacidades humanas (p. ej., monitoreo de salud).[13]
