サイバー フィジカル システムとは?

サイバーフィジカルシステム (CPS) は、複雑な設計システムです。センサー、アクチュエーター、演算処理装置などの計算要素が相互接続されたネットワークを通じて、サイバースペースと物理的な世界を結びつけています。このようなシステムは高度に自動化されており、インテリジェントかつ協調的です。サイバーフィジカルシステム (CPS) は、エネルギー ニュートラルなビル、死亡事故ゼロの高速道路、患者個別化医療機器、スマートシティ、スマート マニュファクチャリングなどに適用されています。

サイバーフィジカルシステム (CPS) の設計が難しいのは、以下の理由によります。

• 物理的要素で接続された広大なネットワークや IT 環境には、制御、通信、アナログ物理、デジタル物理、ロジック、ソフトウェア工学など、複数の領域が存在する。
• 物理的な世界との相互作用は、時間や状況に応じて大きく変化する。

サイバーフィジカルシステム (CPS) を正確に設計するには、このような変動性を捉えるマルチドメインモデルの使用が重要です。

サイバーフィジカルシステム (CPS) の情報領域をモデル化するには、 MATLAB^®、Simulink^®、Stateflow^®、および関連製品 (Control System Toolbox™、Communications Toolbox™、Signal Processing Toolbox™、Computer Vision Toolbox™、Deep Learning Toolbox™、Statistics and Machine Learning Toolbox™、Reinforcement Learning Toolbox™ など) が利用できます。また、Simscape™ では物理的な動作を、SimEvents™ ではイベント駆動型の動作やメッセージベースの動作をモデル化できます。

上記の製品を使用すると、複数の領域と忠実度にわたるシステムレベルの設計が可能になります。

以下の資料では、サイバーフィジカルシステム (CPS) の設計に活用できる MATLAB と Simulink の機能について詳しく紹介しています。

• モデルベース システムズ エンジニアリングのためのシステム アーキテクチャのモデル化と解析
• 高信頼性システム設計のための検証、妥当性確認、テスト
• リアルタイム シミュレーションによるハードウェアインザループ テスト
• 組み込み CPU、GPU、およびFPGA、ASIC、SoC ターゲット プラットフォーム上での自動コード生成
• 並列計算およびクラウド コンピューティングによる計算リソースのスケールアップ
• 稼働時のシミュレーションおよび解析によるデジタルツインと IoT (Internet-of-Things) の構成
• 運転シナリオと 3D シーンのモデル化を含む自動運転アプリケーション