Cyber-physical systems require the construction and management of various models to assure their correct, safe, and secure operation. These various models are necessary because of the coupled physical and computational dynamics present in cyber-physical systems. However, to date the different model views of cyber-physical systems are largely related informally, which raises issues with the degree of formal consistency between those various models of requirements, system behavior, and system architecture. We present a category-theoretic framework to make different types of composition explicit in the modeling and analysis of cyber-physical systems, which could assist in verifying the system as a whole. This compositional framework for cyber-physical systems gives rise to unified system models, where system behavior is hierarchically decomposed and related to a system architecture using the systems-as-algebras paradigm. As part of this paradigm, we show that an algebra of (safety) contracts generalizes over the state of the art, providing more uniform mathematical tools for constraining the behavior over a richer set of composite cyber-physical system models, which has the potential of minimizing or eliminating hazardous behavior.


翻译:网络物理系统需要构建和管理各种模型,以确保这些模型的正确、安全和可靠运行。这些模型之所以必要,是因为网络物理系统中存在物理和计算动态的结合。然而,迄今为止,网络物理系统的不同模型观点在很大程度上是非正式的,这引起了各种要求、系统行为和系统结构等不同模型之间正式一致性程度的问题。我们提出了一个分类理论框架,使网络物理系统的模型和分析中明确列出不同类型的构成,有助于核实整个系统。这种网络物理系统的构成框架产生了统一的系统模型,在这些模型中,系统行为在等级上分解,并与使用系统变形模型的系统结构相关。我们表明,作为这一模型的一部分,(安全)合同的代数概括了艺术现状,提供了更为统一的数学工具,用以限制较富裕的综合网络物理系统模型的行为,这些模型有可能尽量减少或消除危险行为。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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