Système cyber-physique

Un système cyber-physique (sigle : CPS, de l'anglais Cyber-Physical System) est un système où des éléments informatiques collaborent pour le contrôle et la commande d'entités physiques^[1].

Introduction

Une génération de précurseurs des systèmes cyber-physiques peut être trouvée dans des domaines aussi variés que l'aéronautique, l'automobile, les processus chimiques, de l'infrastructure civile, l'énergie, la santé, la fabrication, le transport, le divertissement et les appareils électroménagers. Cette génération est souvent désignée comme système embarqués. Dans les systèmes embarqués, l'accent tend à être plus sur les éléments informatiques, et moins sur les liens entre les éléments informatiques et physiques.

Composantes d'un système cyberphysique.

À la différence des systèmes embarqués traditionnels, un système cyber-physique à part entière est généralement conçu comme un réseau d'éléments informatiques en interaction avec des entrées et des sorties physiques au lieu de dispositifs autonomes en interaction^[2]. La notion est étroitement liée aux concepts de la robotique et des réseaux de capteurs. Les progrès dans les sciences et l'ingénierie permettront d'améliorer le lien entre les éléments de calcul et physiques, augmentant considérablement la capacité d'adaptation, l'autonomie, l'efficacité, la fonctionnalité, la fiabilité, la sécurité et la facilité d'utilisation des systèmes de cyber-physique.

Ceci permettra d'améliorer les capacités des systèmes cyber-physiques dans différentes dimensions, comme^[3] :

• la réactivité (par exemple pour l'évitement des collisions) ;
• la précision (par exemple de la chirurgie robotique et de la fabrication à l'échelle nanométrique) ;
• le fonctionnement en environnements dangereux ou inaccessibles (par exemple pour le sauvetage, la lutte contre les incendies et l'exploration en haute mer) ;
• la coordination (par exemple pour le contrôle de la circulation aérienne ou les combats militaires) ;
• l'efficacité (par exemple pour les bâtiments à énergie positive) ;
• l'augmentation des capacités humaines (par exemple par les dispositifs de contrôle de santé personnels)^[4].

Les systèmes cyber-physiques sont un des deux piliers de l'Industrie 4.0^[5]. La National Science Foundation (NSF) a identifié les systèmes cyber-physiques comme domaine de recherche prioritaire^[6]. Depuis la fin de 2006, la NSF et d'autres agences gouvernementales ont financé des ateliers sur les systèmes cyber-physiques^{[7],[8],[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15]}. L'Union européenne a lancé le 1^er juillet 2019 le projet CPS4EU^[16],[17] qui regroupe de grandes entreprises (Valeo, Thales, TRUMPF, RTE, Leonardo et Schneider Electric), des PME innovantes et des centres de recherche (FHG, CEA, DLR, INRIA, KIT, CNRS).

Bibliographie

• Edward A. Lee, Cyber-Physical Systems - Are Computing Foundations Adequate?
• Paulo Tabuada, Cyber-Physical Systems: Position Paper
• Rajesh Gupta, Programming Models and Methods for Spatio-Temporal Actions and Reasoning in Cyber-Physical Systems
• E. A. Lee and S. A. Seshia, Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach, http://LeeSeshia.org, 2011.

Références

1. « Les Etats-Unis misent gros sur la cyber-physique », Paris, L'Atelier, 3 septembre 2008 (consulté le 2 mai 2014)
2. Edward Lee, Systèmes Cyber physiques : Conception défis, 23 janvier , 2008 (lire en ligne)
3. Gilles Lasnier, Janette Cardoso, Claire Pagetti, Pierre Siron, « Environnement de coopération de simulation pour la conception de systèmes cyber-physiques », Rennes, Modélisation des systèmes réactifs (MSR), 2013 (consulté le 1^er mai 2014)
4. (en) « Cyber-physical systems », The National Science Foundation, 4201 Wilson Boulevard, Arlington, Virginia 22230, USA, 30 septembre 2008 (consulté le 1^er mai 2014)
5. Claus Hilger, « La 4ème révolution industrielle est en marche », Tec news (consulté le 1^er mai 2014)
6. (en) Wayne Wolf, The Good News and the Bad News (Embedded Computing Column), vol. 40, novembre 2007, 104 p. (DOI 10.1109/MC.2007.404), chap. 11
7. (en) « NSF Workshop On Cyber-Physical Systems » (consulté le 1^er mai 2014)
8. (en) « Beyond SCADA: Networked Embedded Control for Cyber Physical Systems » (consulté le 1^er mai 2014)
9. (en) « NSF Cyber-Physical Systems Summit » (version du 12 mai 2009 sur Internet Archive)
10. (en) « National Workshop on High-Confidence Automotive Cyber-Physical Systems » (consulté le 1^er mai 2014)
11. (en) « National Workshop on Composable and Systems Technologies for High-Confidence Cyber-Physical Systems, » (consulté le 1^er mai 2014)
12. (en) « National Workshop on High-Confidence Software Platforms for Cyber-Physical Systems (HCSP-CPS), » (consulté le 1^er mai 2014)
13. (en) « New Research Directions for Future Cyber-Physical Energy Systems » (consulté le 1^er mai 2014)
14. (en) « Bridging the Cyber, Physical, and Social Worlds » (consulté le 1^er mai 2014)
15. (en) « NIST Foundations for Innovation in Cyber-Physical Systems Workshop » (consulté le 1^er mai 2014)
16. « Les systèmes cyberphysiques, un volet clé de l’industrie 4.0 » (consulté le 5 mars 2020)
17. (en) « Cyber Physical Systems for Europe CPS4EU » (consulté le 25 février 2020)

Liens externes

• L’organisation virtuelle CPS
• Observatoire des tendances 2014 de National instruments
• Gilles Lasnier, Janette Cardoso, Claire Pagetti, Pierre Siron, « Environnement de coopération de simulation pour la conception de systèmes cyber-physiques », Rennes, Modélisation des systèmes réactifs (MSR), 2013 (consulté le 1^er mai 2014)
• Claus Hilger, « La 4ème révolution industrielle est en marche », Tec news (consulté le 1^er mai 2014)

Liens internes

• Industrie 4.0
• Sécurité des systèmes cyber-physiques