Область применения встроенных и кибер-физических систем
Встроенные и ки-фи системы присутствуют в совершенно различных областях. Следующий список включает главные области, в которых используются такие системы:
Автомобильная электроника: современные автомобили могут быть проданы в технологически развитых странах, только если они содержат значительное количество электроники.
Оно включает в себя системы управления подушками безопасности, системы управления двигателем, анти-тормозные системы (АТС), электронные программы стабилизации (ЭПС) и другие функции безопасности, кондиционер, GPS-системы, защиту от кражи, и много другое.
Встроенные системы могут помочь уменьшить воздействие на окружающую среду.
Авионика: значительно количество общей стоимости самолетов обусловлено тем, что оборудование для обработки информации, в том числе систем управления полетом, систем предотвращения столкновений, пилотных информационных систем и других.
Встроенные системы могут снизить выбросы (например, диокиси углерода) из самолетов. Надежность имеет первостепенное значение.
Железные дороги: Для железных дорог ситуация аналогична той, что касается автомобилей и самолетов. Опять же, функции безопасности значительно отражаются на общей стоимости поездов, и надежность является чрезвычайно важной.
Телекоммуникации: Мобильные телефоны являются одним из наиболее быстро растущим рынком в последние годы. Для мобильных телефонов радиочистотные (РЧ) разработки, цифровая обработка сигналов и разработки низкой мощности являются ключевыми аспектами. Другие формы связи также имеют важное значение.
Сектор здравоохранения: Важность медицинской продукции растет, в частности, среди пожилых людей. Существует огромный потенциал для улучшения медицинского обслуживания, если принять во внимание обработку информацию в рамках медицинского оборудования. Есть очень разнообразные методы, которые могут быть применены в этой области.
Безопасность: Интерес к различных видам безопасности также растет. Встроенные системы могут быть использованы для повышения уровня безопасности во многих отношениях. Это включает в себя защищенную идентификацию/аутентификацию людей, например, датчики для отпечатков пальцев или системы распознавания лиц.
SMARTpen ® [IMEC, 1997] является еще одним примером, обеспечивая аутентификацию платежей
SmartPen это инструмент наподобие ручки для анализа физических параметров в процессе подписи. Физические параметры включают наклон, силу и ускорение. Эти значения передаются на главный ПК и сравнивается с доступной информацией о пользователе. В результате можно проверить, совпадает ли изображение подписи, а также способ, которым оно было произведено с сохраненной информацией. В последнее время «умные ручки», локально записывающиеся образцы подписей стали коммерчески доступными и эти устройства не обязательно используются для аутентификации.
Бытовая техника: Видео-и аудио-оборудование является очень важным сектором электронной промышленности. Обработка информации, интегрированная в таком оборудовании, постоянно растет. Новые услуги и лучшее качество реализованы с использованием передовых методов цифровой обработки сигналов.
Многие телевизоры (в частности телевизоры высокого разрешения), мультимедийные телефоны и игровые приставки включают в себя мощные высокопроизводительные процессоры и системы памяти. Они представляют собой специальные случаи встраиваемых систем.
Технологическое оборудование: Технологическое оборудование является очень традиционным направлением, в котором встроенные/кибер-физические системы использовались в течение многих десятилетий.
Интеллектуальные здания: обработка данных может быть использована для увеличения уровня комфорта в зданиях, может уменьшить потребление энергии внутри зданий, а также может повысить безопасность.
Подсистемы, которые традиционно не связаны между собой, должны быть соединены с этой целью. Существует тенденция к интеграции кондиционирования воздуха, освещения, контроля доступа, учета и распространения информации в единую систему. Уровни допуска для подсистем кондиционирования воздуха могут быть увеличены для пустых комнат, а освещение может быть автоматически уменьшено. Шум кондиционера может быть уменьшен до уровня, необходимого для реальных условий эксплуатации. Интеллектуальное использование жалюзи может также оптимизировать освещение и кондиционирование воздуха.
Свободные комнаты могут быть отображены в соответствующих местах, что упрощает специальные мероприятия и уборку. Списки занятых комнат могут быть отображены на входе в здание в чрезвычайных ситуациях (при условии, что требуемая мощность по-прежнему доступна). Таким образом, энергия может быть сохранена для охлаждения, отопления и освещения. Также безопасность может быть улучшена. Первоначально такие системы могут преимущественно присутствовать в высокотехнологичных офисных зданий, но тенденция к энергоэффективным зданиям также влияет на проектирование частных домов. Одной из целей является разработка так называемых нулевых энергетических зданий (зданий, которые производят столько же энергии, сколько потребляют) [Северо-Восточной ассоциации устойчивой энергетики, 2010]. Такие разработки будут вкладом в направление сокращение глобального влияния двуокиси углерода и глобального потепления.
Логистика: Существует несколько способов, в соответствии с которым встроенные/кибер-физические системы могут быть применены к логистике. Технология радиочастотной идентификации (ТРИ) обеспечивает легкую идентификацию каждого объекта и субъекта по всему миру. Мобильная связь позволяет беспрецедентное взаимодействие. Необходимость учета ограничений, связанных с работой в режиме реального времени и планирования связаны со встроенными системами и логистикой. То же самое относится и к вопросам минимизации энергии.
Робототехника: робототехника также является традиционной областью, в которой используются встроенные/кибер-физические системы. Механические аспекты очень важны для роботов. Большинство характеристик, описанных выше, также применимо к робототехнике. В последнее время были разработаны некоторые новые виды роботов, созданных по образу и подобию животных или людей.
Военные применения: Обработка информации использовалась в военном оборудовании в течение многих лет. На самом деле, некоторые из самых первых компьютеров анализировали военные радиолокационные сигналы. Этот набор примеров демонстрирует огромное разнообразие встроенных и кибер-физических систем.