Киберфизические системы: проблемы проектирования

Киберфизические системы (CPS) представляют собой интеграцию вычислений и физических процессов. Встроенные компьютеры и сети контролируют и управляют физическими процессами, обычно в петлях обратной связи, где физические процессы влияют на вычисления и наоборот. Экономический и общественный потенциал таких систем значительно превышает достигнутое, и по всему миру делаются крупные инвестиции в развитие этой технологии. Существуют значительные проблемы, особенно потому, что физические компоненты таких систем вводят требования к безопасности и надежности, качественно отличающиеся от требований в вычислениях общего назначения. Более того, физические компоненты качественно отличаются от объектно-ориентированных программных компонентов. Стандартные абстракции, основанные на вызовах методов и потоках, не работают. В статье рассматриваются проблемы проектирования таких систем и, в частности, ставится вопрос о том, обеспечивают ли современные вычислительные и сетевые технологии адекватную основу для CPS. Делается вывод, что недостаточно лишь улучшить процессы проектирования, повысить уровень абстракции или верифицировать (формально или иным образом) конструкции, основанные на современных абстракциях. Для реализации полного потенциала CPS нам придется перестроить вычислительные и сетевые абстракции. Эти абстракции должны будут объединять физическую динамику и вычисления.