项目名称: 信息物理系统动力学演化融合机制与行为建模研究

项目编号: No.61462028

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 姜楠

作者单位: 华东交通大学

项目金额: 45万元

中文摘要: 本项目针对传统还原论方法难以对信息物理系统进行正确客观描述的缺陷,采用信息物理系统和复杂网络理论相结合的新方法,围绕信息物理系统加权演化行为、感知层能量动力学行为、系统同步行为和抗毁性四个基本问题,从理论分析、协议模拟、真实环境验证三个层次入手,深入分析信息物理系统的大跨度演化机制和普适规律,分别建立基于空间距离、局部信息和社团结构的加权演化模型;针对感知层节点能量受限的特点,揭示信息物理系统感知层能量动力学行为;在此基础上研究信息物理系统多种拓扑结构的同步行为,探索信息物理系统的稳定性分析方法,从而改善和提高信息物理系统的同步能力;最后分析不同攻击策略下信息物理系统的抗毁性,建立信息物理系统抗毁性的描述、测量与评估方法。通过本项目的研究,不仅可以为揭示信息物理系统动力学演化机制与行为提供新的学术思路,而且对于信息物理系统建模、优化与实践等方面也具有重要的理论和应用价值。

中文关键词: 信息物理系统;动力学演化行为;含权动力学;能量动力学;抗毁性

英文摘要: Cyber-Physical System (CPS) are physical, biological and engineered systems whose operations are monitored, coordinated, controlled and integrated by computing and communication core. Traditional approaches seems technically sound for modeling the CPS, but they are still inaccurate and unfaithful. By introducing complex network theory, the objective of this project is to explore and model the evolution dynamics and behaviors in cyber-physical system, where weighted dynamics, energy dynamics in sensing layer, synchronization, robustness and survivability will be probed. By conducting theoretical analysis, protocol simulation and evaluation, this project will deeply analyze the large span evolution mechanisms and universal methodology of CPS. Firstly, this project will establish weighted evolution models which are based on spatial distance, local information and community structure respectively. Furthermore, according to energy limitation in sensor nodes, energy dynamics of sensing layer in CPS will be revealed. Moreover, we will investigate synchronization behaviors and criteria, which are founded on variable topologies, and explore analysis methods of stability in CPS, for improving and enhancing the synchronization ability of CPS. Finally, by analyzing the survivability of CPS under different attack strategies, we will provide the description, measurement and evaluation method for CPS survivability. This project will provide new academic ideas to reveal the mechanisms and behaviors of the dynamical evolution in CPS. In addition, the broader impact of the proposed research has extremely important theoretical and application values for CPS modeling, optimization and practices.

英文关键词: Cyber-Physical System;Dynamic Evolution Behavior;Weighted Dynamics;Energy Dynamics;Survivability

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