【硬核书】信息物理系统理论、方法和应用

来源：专知本文为书籍介绍，建议阅读5分钟本书用于评估由复杂信息处理定义物理过程行为的系统。

《信息物理系统》提供了一种独特的信息物理系统的通用理论，关注物理、数据和决策过程是如何作为一个复杂的整体被连接起来的。

信息物理系统(CPS)在具有综合物理和计算能力的复杂环境中运行。由于能够通过多种方式与人类进行交互，信息物理系统被应用于物联网(IoT)设备、智能电网、自动汽车系统、医疗监测和分布式机器人等领域。现有的工程方法能够解决技术问题，然而CPS在网络社会中的部署需要一个超越具体研究案例及其相关技术发展的信息物理系统的通用理论。

https://www.wiley.com/en-us/Cyber+physical+Systems:+Theory,+Methodology,+and+Applications-p-9781119785163

《信息物理系统:理论、方法论和应用》是一本独特的理论-方法论指南，用于评估由复杂信息处理定义物理过程行为的系统。使用系统的方法，本书描述了控制论的基础，复杂性科学，系统工程，数据和信息的概念，数据传播过程，图论，等等。为读者提供了一般理论、方法框架和分析工具，以评估和设计用于运输、能源、通信、卫生保健、军事和工业的CPS。

• 为测量不同信息物理系统的性能和评估各种网络威胁的潜在影响提供了一个框架
• 提出了一种由独立但相互依赖的物理层、数据层和调控层组成的CPS理论
• 讨论植根于概率论、信息论、复杂性科学和博弈论的决策方法
• 帮助读者对人工智能、5G、能源互联网、区块链、数据所有权等热门话题进行系统影响评估
• 特点是跨不同领域的各种信息物理系统的广泛分析
• 信息物理系统:理论、方法和应用是电子、计算机工程和其他技术领域的本科生和研究生、研究人员和实践者的必读书籍。

1 Introduction 

2 System

3 Uncertainty 

4 Information 

5 Network 

6 Decisions and Actions 

7 The Three Layers of Cyber-Physical Systems 

8 Dynamics of Cyber-Physical Systems

9 Enabling Information and Communication Technologies

10 Applications 

11 Beyond Technology

12 Closing Words 

本书分为三个主要部分，十个核心章节，加上引言和最后一章，最后一章是我的结语。第一部分涵盖第2章到第6章，重点介绍提出CPSs新理论所需的关键概念和理论，这将在第7章和第8章(本书的第二部分)中介绍。第三部分(第9、10和11章)讨论了现有的赋能技术、特定的cps及其社会影响。

第1部分从系统开始——第二章的重点，在那里我们将重新审视系统工程的基础，然后建议按照控制论的方法来划分特定的系统。第三章通过回顾概率论的基础和随机变量的概念，重点讨论了如何量化不确定性。在第4章中，我们将首先定义基于不确定性分解的信息概念，然后讨论它的不同关键方面，包括数据与信息的关系，以及它的基本限制。第五章介绍了图的数学理论，该理论用于科学地理解从流行病学过程到假新闻传播等构成网络结构的相互作用。决定行动的决策是第6章的主题，讨论基于不确定性、网络和信息可用性的不同形式的决策过程。由于决策通常与行动相关联，因此还引入了代理，作为到第二部分的过渡。

第2部分由两个密集的章节组成。第七章介绍了CPS的概念，它由三个层次构成，这三个层次相互关联，形成一个自我发展的系统。第8章进一步探讨了CPSs的这一特性，介绍了不同的动态建模方法，指出了性能指标和可能的优化，以及针对不同类型攻击的脆弱性。有了这些科学抽象，我们将有能力评估现有技术及其潜在影响，这是本书第三部分的重点。

第3部分将介绍具体技术及其影响。第9章介绍了信息通信技术(ICT)对于有希望的cps的广泛应用所必需的关键。第10章的目标是不同的现实世界的应用，按照我们的理论，它们被概念化为cps的实现。第11章专门讨论与治理模型、社会影响和军事用途相关的技术以外的方面。

在每一章的结尾，附有最相关的参考资料的关键概念的摘要被提出，然后是为读者提出的练习，以主动学习如何操作与主要概念。