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Questions and Answers
¿Cuál es una contradicción que se presenta en los CPS?
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¿Qué caracteriza a un CPS según su definición?
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¿Qué componente no es parte de la estructura de un CPS?
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¿Qué representa un HCPS?
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¿Cuál es el significado de cibernética en el contexto de los CPS?
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¿En qué consiste el proceso de modelar en CPS?
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¿Cuál es una característica importante de los CPSS?
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¿Qué aspecto se busca equilibrar en la gestión de un CPS?
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Qué elemento se considera como un todo en un sistema?
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Cómo se define un modelo de un sistema ciber-físico?
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Qué caracteriza a un modelo de alta fidelidad?
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Cuál es el enfoque principal del diseño en sistemas embebidos?
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Qué papel desempeñan los sensores en un sistema ciber-físico?
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Qué aspecto aborda la memoria en el diseño de sistemas embebidos?
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Qué define el análisis en relación con un sistema?
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Qué característica tiene un modelo que omite detalles específicos?
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¿Cuál es una característica clave de los sistemas ciber-físicos?
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¿Qué representa el ciclo de hype de Gartner para los sistemas ciber-físicos?
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¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de aplicación actual de los sistemas ciber-físicos?
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¿Qué describe el concepto de gemelo digital en el contexto de los sistemas ciber-físicos?
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¿Cuál de las siguientes opciones no es parte de la evolución de los sistemas ciber-físicos según la información presentada?
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¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor el desafío que enfrentan los sistemas ciber-físicos?
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¿Cómo se definen los sistemas ciber-físicos en términos de sus componentes?
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En el contexto de los sistemas ciber-físicos, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?
En el contexto de los sistemas ciber-físicos, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta?
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Study Notes
Sistemas Ciber-físicos (CPS)
- Los CPS son una integración entre sistemas físicos y sistemas de comunicación, computación y control.
- Los CPS representan un desafío para lograr la intersección entre lo físico y lo cibernético.
- La evolución de la industria ha pasado por cuatro etapas:
- Generación de vapor (telar mecánico)
- Producción en cadena (energía eléctrica, cadena de montaje)
- Mayor nivel de automatización (electrónica y TI)
- Sistemas ciber-físicos (industria y productos inteligentes, Internet de las cosas, hiperconectividad, big data)
- Los CPS tienen aplicaciones en:
- Medicina
- Sensores
- Industria
- Transporte
- Espacios inteligentes
- La infraestructura de un CPS incluye fuente de datos (sensores), un sistema de decisión y la información a conductores.
- Algunos ejemplos de aplicaciones actuales de los CPS:
- Dispositivos y sistemas médicos
- Control de tráfico
- Sistemas de automoción avanzados
- Control de procesos
- Conservación de energía
- Robótica
- Estructuras inteligentes
- Sistemas de distribución y comunicación
Evolución de los CPS: Hype Cycle
- El Hype Cycle for Manufacturing Operations Strategy de Gartner representa gráficamente la madurez, adopción y aplicación comercial de las tecnologías de fabricación.
- En 2018, los CPS fueron considerados una tecnología emergente.
- En 2019, los CPS pasaron a ser una tecnología en crecimiento.
- En 2020, los CPS alcanzaron el pico de la gráfica (pico de expectativas sobredimensionadas), lo que indica que se necesitan más investigaciones.
Los CPS y las contradicciones
- Algunos retos que plantean los CPS son:
- Adaptable vs. repetible
- Alta conectividad vs. seguridad y privacidad
- Alto desempeño vs. bajo consumo energético
- Abierto vs. propietario
- Regulaciones vs. posibilidad técnica
- Escalable vs. confiable y predecible
Factor humano y los CPS
- HPS (Human-Physical System): El sistema productivo está formado por humanos y máquinas.
- Automatización, menos trabajo humano, modelado físico, experimentación en sistemas físicos, computación matemática.
- CPS: El sistema productivo está formado por información y máquinas.
- Embebido, actuadores, retroalimentación, modelado integrado de software y hardware, modelado y simulación, aprendizaje automático, multi-agente.
- CPSS (Cyber-Physical-Social System): Se incorpora la sociedad.
- Deducción social, deducción del entorno, modelado del comportamiento humano, simulación de contextos, análisis de redes, big data.
- HCPS (Human-Centered Cyber-Physical System): CPS liderado por el ser humano.
- Deducción del pensamiento humano mediante IA, manufactura inteligente, modelado unificado HCPS, simulación de gemelo digital, simulación híbrida, aprendizaje mejorado por IA.
Estructura de un CPS
- Las partes principales de un CPS son:
- Planta Física: Incluye piezas mecánicas, biológicas, procesos químicos y operadores humanos.
- Plataformas Computacionales: Sensores, actuadores, una o más computadoras.
- Estructura de Red: Mecanismos para que las computadoras se comuniquen.
- Ley de control: Acciones que debe tomar un sistema en base a los datos recopilados.
Conceptos Clásicos
- El término "cibernética" fue acuñado por Norbert Wiener, matemático.
- La cibernética tuvo un gran impacto en el desarrollo de la teoría de los sistemas de control.
- La cibernética se basa en la conjunción del control (retroalimentación de circuito cerrado) y la comunicación.
Modelado, Diseño & Análisis de CPS
-
Modelado: Obtener una comprensión más profunda de un sistema a través de la imitación.
- Los modelos imitan el sistema y reflejan sus propiedades.
- Los modelos especifican qué hace un sistema.
- Un modelo es un sistema en sí mismo.
- Los modelos de alta fidelidad describen con precisión las propiedades del sistema.
- Los modelos son abstracciones del sistema.
-
Diseño: Creación estructurada de artefactos.
- Especifica cómo un sistema hace lo que hace.
- Análisis: Obtener una comprensión más profunda de un sistema a través de la disección.
Tipos de Modelos
-
Dinámicas discretas: Continuas y discretas.
- Un sistema es una combinación de partes que se consideran como un todo.
- La dinámica de un sistema es su evolución en el tiempo.
- Los modelos de un sistema físico dan una idea de sus propiedades.
- Los modelos imitan las propiedades del sistema.
- Un modelo puede ser puramente discreto o puramente continuo.
Diseño de CPS
- Sistemas embebidos: Su papel dentro de un CPS.
- Sensores y actuadores: Su papel en la dinámica general del sistema.
- Procesadores embebidos: Arquitecturas de procesadores.
- Memoria: Arquitecturas de memoria, incluyendo modelos de memoria en lenguajes de programación, tecnologías físicas de memoria y la jerarquía de memoria.
- Interfaz: La interfaz entre el software y el mundo físico, discutiendo los mecanismos de entrada/salida.
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Description
Este cuestionario explora los conceptos fundamentales de los Sistemas Ciber-físicos, su evolución industrial y sus aplicaciones en diversas áreas como medicina, transporte e industria. Analizaremos la infraestructura, componentes y ejemplos actuales de CPS, así como su relevancia en la hiperconectividad y el Big Data.
