Cps cyber physical system
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CPS (Cyber Physical System). 필요성 CPS 에 대한 산업적 경제적 접근 CPS 에 대한 기술적 해석 CPS 가 가져올 미래 사회의 모습 시사점. 1. CPS 의 필요성. CPS 란 ? 사이버물리시스템 (CPS, Cyber-Physical System) 은 물리 시스템 및 프로세스와 컴퓨팅의 통합으로 탄생하였으며 , 센서와 액추에이터를 이용해 물리 프로세스를 모니터링 함으로써 물리 시스템에 새로운 특성과 능력을 제공한다 .

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Presentation Transcript


Cps cyber physical system

CPS (Cyber Physical System)

CPS

필요성

CPS에 대한 산업적경제적 접근

CPS에 대한 기술적 해석

CPS가 가져올 미래 사회의 모습

시사점


1 cps

1. CPS의 필요성

  • CPS란?

    • 사이버물리시스템 (CPS, Cyber-Physical System)은 물리 시스템 및 프로세스와 컴퓨팅의 통합으로 탄생하였으며, 센서와 액추에이터를 이용해 물리 프로세스를 모니터링 함으로써 물리 시스템에 새로운 특성과 능력을 제공한다.

    • CPS란 사이버시스템 (cyber system)과 물리시스템 (physical system)의 통합적 시스템으로, 통신 및 제어 기능이 물리세계의 사물과 융합된 형태를 지칭함

    • CPS는 CPS는 기존 임베디드 시스템의 미래지향적이고 발전적인 형태로 이해할 수 있으며, 에너지, 전력망, 교통시스템, 공공기초시설, 건강진료 등 매우 복잡한 핵심인프라가 모두 CPS의 적용대상에 해당됨

  • CPS는 모든 사물들이 서로 연결되어 정보를 교환하는 사물인터넷(Internet of Things)에서 컴퓨팅과 물리 세계가 네트워킹을 통해 유기적으로 융합되어 사물들이 서로 소통하며 자동적, 지능적으로 제어되어 지는 시스템

CPS


Cps cyber physical system

CPS


Cps cyber physical system

  • CPS의등장배경

    • 다양한 지능형 장치 및 유비쿼터스 무선 통신 기기가 급증하고 컴퓨팅 및 메모리성능의 발전이 지속되면서 여러 응용분야에 컴퓨팅이 미치는 영향도 증가할 것으로 전망됨

    • 컴퓨팅으로 대표되는 사이버 세계의 기능이 미래에는 훨씬 더 광범위한 분야의 물리적 세계와 접목하여 그 활용도가 증가할 것으로 판단됨

    • 의료기기, 자동차, 로봇, 항공기, 보안 및 감시시스템 등 대부분의 컴퓨터탑재 물리시스템들은 구성 요소의 복잡성 증가로 전체 시스템의 결함 가능성이 증대되고 있음

    • 따라서 각종 재난과 사고를 미연에 방지할 뿐만 아니라, 고신뢰성을 보장하는 무결점(zero-defect) 지능 시스템의 필요성 제기

  • CPS, IT기반 융복합의 이론적 토대

    • 통상 물리시스템은 시간의 흐름에 따라 변화하는 반면, 컴퓨터로 대변되는 사이버시스템은 논리의 흐름에 따라 변화하는 본질적 차이가 있음

CPS


Cps cyber physical system

  • CPS의 학문적 정립 및 기술 구현은 향후 국가 인프라, 운송, 전력망, 산업 자동화,의료․헬스케어, 국방, 농업 등 실로 다양한 분야에서 인류 삶의 질 및 복지 향상과 안전성 제고에 커다란 혁명을 가져올 것으로 기대됨

  • CPS 메가트랜드

    • 초소형 센서에서 초대규모 인프라까지 임베디드 시스템이 산업 전 영역에서 널리 활용되고 있으며, 이에 따라 임베디드 기기의 수 및 생산되는 데이터의 양이 폭발적으로 증가하고 있음

    • 대규모 통합 및 상호 연동: 임베디드 기기들은 유무선 네트워크를 통해 서로 통합되고 상호 연동되고 있음 (Networked CPS가 메가트랜드)

    • 자율성: 임베디드 기기들은 사용자의 개입 없이 자율적으로 외부 세계와 소통하는 방향으로 발전하고 있음

  • CPS


    Cps cyber physical system

    • 스마트한 신세계를 여는 미래지향적 임베디드 시스템으로서의 CPS

    CPS


    2 cps

    2. CPS에 대한 산업적 경제적 접근

    • IT기반 창조경제 실현을 위한 Key Enabler로서의 CPS

      • CPS가 사이버와 물리 세계의 상관관계를 이해하는 방식에 일대 변혁을 가져옴.

        • 의료 수준의 개선과 상승하는 의료비 억제를 위한 국가 의료 시스템 혁신

        • 에너지 낭비 및 비용 절감을 목적으로 한 국가 전력 생산 및 배전망의 혁신

        • 생활에 수반되는 비용 및 위험 감소를 목적으로 한 국가 수송망 및 기반구조의 혁신

      • CPS 및 이에 기반한 IT기술을 각종 산업 분야에 적용한다면 국가 경제의 신성장동력 창출 및 창조경제 실현에 기여

      • CPS는 또한 국가 자원 배분·활용 효율성 측면에서의 사회적 요구를 충족시킬 수 있는 무한한 가능성을 제공

      • CPS는 여러 핵심 산업의 토대 역할을 하는 핵심 기술로 급부상할 것으로기대됨

    CPS


    Cps cyber physical system

    • 미래 응용분야

      • CPS는 새로운 제품 및 서비스에 대해 혁신적인 기회를 창출할 수 있는 다양한도메인에 적용될 수 있으며, 이에 따른 경제적 효과는 막대할 것임

    CPS


    3 cps

    3. CPS에 대한 기술적 해석

    • 왜 CPS 연구개발이 필요한가

      • CPS를 통해 융·복합 연구의 새로운 패러다임 개척 필요

      • CPS는 실시간 재난 대응 시스템, 지능형 교통시스템, 지능형 전력망 등의 미래지향적 시스템들을 구현하기 위해 필수적인 기초 융합학문으로 자리매김할 것으로 기대됨

    • CPS는 과학적 발전과 경제적 수익 측면에서 중대한 파장을 일으킬 것임

      • 국가 전력망 및 교통 제어시스템과 같은 다수의 대규모 시스템들에 이용되는 모니터링 및 제어용 설비와 컴퓨터들은 물리적으로 분산되어 있음

    • 미래의 CPS가 실현되려면 반드시 해결되어야 할 많은 기술적 문제들이 존재하며,따라서 집중적인 연구개발 투자가 필요함

      • 사이버 세계와 물리 세계 간의 인터페이스는 수많은 감지장치, 컴퓨팅 및 통신 장치들과 다양한 유형의 액추에이터들로 구성되며, 이들 장치들은 복잡하고 오류의 여지가 있는 실세계, 즉 실시간 환경에서 동작됨

    CPS


    Cps cyber physical system

    • 연구개발을 통해 센서 데이터를 수집하고 전송하며, 상황인식을 위해 센서를 융합하고, 그리고 실시간에 제어동작을 수행할 수 있는 메커니즘 및 프로토콜들이 제안

    • 분산형 감지, 데이터 융합, 제어, 보안, 프라이버시, 시스템 강건성(robustness) 등이 대표적인 기술적 과제임

  • CPS에서의 기술적 과제

    • 분산 감지, 데이터 융합 및 제어

    • 보안

    • 프라이버시

    • 강건성

  • CPS 연구·개발 사례

    • Google의 클라우드 로보틱스

      • 안드로이드와 호환되는 자바기반의 ROS(Robot OS)인 rosjava개발에 착수. 카메라, 시계, 자전거, 가전제품 등 모든 사물을 상호 연결하는데 안드로이드OS가 핵심 역할로 자리 잡음

  • CPS


    Cps cyber physical system

    • 클라우드를 활용하여 로봇 자원(배터리, 메모리, 센서 등)을 줄이면서도 고도의 컴퓨팅을 요하는 업무를 수행하는 효용성이 높은 저가의 로봇 개발

  • Android Cellphone NXT Robot

    • 핸드폰에 장착된 카메라, 마이크, 센서로부터의 정보를 무선 통신을 통해 클라우드에서 전달·처리하여 맵 정보 등을 다운로드. 새로운 상황을 대처하기 위해 새로운 App을 다운로드하여 새로운 태스크 수행

  • RoboEatrh프로젝트 (EU)

    • 로봇들이 인터넷을 통해 서로 지식을 가공하고 교환하며 재활용하여 다른 로봇이 복잡한 작업을 할 수 있도록 해주는 클라우드 기반의 플랫폼을 구축하는 프로젝트

  • Google의 무인 드라이브 자동차

    • 구글에서는 카메라, 레이더 센서 등 상황 정보 수집에 필요한 센서들을 장착한 자동차를 제어하는데 있어서 경로 계획 등의 고수준 판단에 필요한 프로세싱을클라우드에서 처리하는 클라우드 기반 무인 드라이브 자동차를 개발

  • CPS


    4 cps

    4. CPS가 가져올 미래 사회의 모습

    • 사회 경제적 측면의 미래상

      • 지능형 원격 맞춤의료 서비스

      • 각종 재난과 사고의 실시간 대응을 통한 안전한 사회 실현

      • 에너지 절약 및 보존의 혁신적 변화

      • 안전한 교통시스템 실현

      • 사람들이 일하고 소통하는 방식과 일상생활의 대변혁

    CPS


    Cps cyber physical system

    • 기술적 측면의 미래상

      • CPS 융합과학 신학문 개척

      • 응용·실용화 연구로의 수직적 연계

      • 시스템 신뢰도, 안전성 및 예측가능성 향상을 위한 CPS 원천기술 개발 및 이에 기반한 신개념 무결점 지능시스템 발명 기대

      • 장기적으로 국가 인프라, 운송, 전력망, 산업 자동화, 의료·헬스케어, 국방, 농업 등의 분야에 적용 및 실용화함으로써 시스템 신뢰성, 안전성 등을 근본적으로 혁신하며, 각종 재난·사고를 설계단계에서 방지

    CPS


    Cps cyber physical system

    5. 시사점

    • CPS는 신뢰성, 안전성, 보안성, 자율성 및 실시간성을 보장하는 무결점 (zero-defect) 지능 시스템 실현을 목표로 함

    • CPS는 다양한 응용분야들과의 창조적 연계를 통해 새로운 융복합 패러다임을 개척하고 국가·지역 과학기술 발전에 기여할 것으로 기대됨

    • CPS는 국가 인프라, 운송, 전력망, 의료 헬스케어, 국방, 농업 등 실로 다양한 분야에서 인류 삶의 질 및 복지 향상과 안전성 제고에 커다란 혁명을 가져올 것으로 기대됨

    • CPS는 인간이 물리적 세계와 소통하는 방식을 혁신시킬 것임

    CPS


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