Киберфизические системы: теория и приложения

В настоящее время теория кибер-физических систем (КФС) активно развивается как новая перспективная информационно-технологическая парадигма, объединяющая различные ключевые тренды в области сквозных информационно-коммуникационных и информационно-управляющих технологий, что позволяет подобным системам  активно взаимодействовать с окружающим физическим миром, включая человека, посредством различных возможностей.  «Глубокая»  - синергетическая  интеграция базовых механизмов построения КФС  на принципах интеллектуализации, сетевого взаимодействия  и когнитивной самоорганизации на основе знаний  в единое целое становится ключевым фактором эффективного развития  широких функциональных, информационно-телекоммуникационных, вычислительных и физических возможностей подобных систем. Такие системы, охватывающие несколько областей науки и техники, являются чрезвычайно важными и создают несколько предпосылки для решения многих важных инженерных проблем.

Целью курса является знакомство с общей концепцией и принципами построения КФС  как новой технологической платформы формирования универсальной информационно-управляющей среды, объединяющей ключевые тренды развития  сквозных информационных и информационно-прикладных  технологий, и предназначенной для решения широкого  класса задач промышленной автоматизации и управления.

В теоретической части курса анализируются подходы к построению платформы КФС  как гибридной сетевой среды с интегрированными вычислительными и физическими возможностями, которые могут взаимодействовать с людьми посредством множества новых способов. Способность взаимодействовать и расширять функциональные возможности с помощью вычислений, связи и управления является ключевым фактором для будущих технологических разработок.  В процессе  изучении  курса внимание концентрируется на использовании принципов и моделей когнитивного управления, определяющих важный принцип объединения кибернетического начала интеллектуальных информационно-управляющих систем, встроенных в окружающую их среду, и способных воспринимать ее изменения посредством разнородных сенсоров, реагировать на возможные изменения, самообучаться и адаптироваться для  качественного исполнения поставленных целей.

В практической части курса рассматриваются  примеры, иллюстрирующие принципы  построения     элементов  интегрированной технологической платформы как гибридной информационно-управляющей среды», ориентированной на решение широкого класса прикладных задач для решения ряда прикладных задач. В качестве иллюстрирующих примеров  рассматриваются задачи предиктивной аналитики технического состояния и управления в условиях возникновения нештатных  - предаварийных и аварийных ситуаций.

• Основы теории автоматического управления : базовые понятия и определения объекта управления, формирования целей, алгоритмов и критериев качества управления, формализация постановки задачи и выбора стратегий управления;
• Основы информатики и  информационных технологий:  информационно-управляющих систем, понятия и определения информационных систем;
• Основы теории сетевой организации информационно-вычислительных распределенных систем и компьютерных сетей, архитектуры и иерархии сетевой организации;
• Основы теории знаний и инженерии знаний: модели знаний, базовые понятия теории формирования баз данных и баз знаний;
• Основы теории нейроинформатики и машинного обучения: базовые понятия и определения нейронных сетей и их архитектур, методов и моделей обучения и формирования моделей знаний, перспективные направления применения нейронных сетей в прикладных задачах распознавания, классификации, кластеризации, аппроксимации экспериментальных данных

Цель изучения  дисциплины «Киберфизические системы: теория и приложения» - усвоение студентами основных проблем и новых идей информационно-технологической концепции киберфизических систем (КФС), подразумевающей интеграцию перспективных прорывных информационных технологий и вычислительных ресурсов обработки и анализа информации в физические сущности любого вида.

• способность владеть культурой мышления и понимания общей постановки и решения задач управления для различных областей применения, понимание принципов трансформации современной теории управления для новых вызовов времени в решении широкого класса задач управления  сложными и плохо формализуемыми объектами, процессами, явлениями окружающего мира как в стандартных условиях, так и в условиях неопределенности или ограниченного объема информации об объекте управления.
• способность понимать и грамотно формулировать математическую постановку задач управления, отвечая на вопросы: что есть объект и что есть цель управления для различных классов прикладных задач, как формируется стратегия и алгоритм управления, из каких условий и по какому принципу выбирается критерий качества достижения целевой функции управления.