Rozwój systemów cyberfizycznych
Od sieci energetycznych i robotów, aż po autonomiczne pojazdy i systemy opieki zdrowotnej, w każdej z tych dziedzin stosowane są systemy cyberfizyczne, które odgrywają coraz bardziej istotną rolę w społeczeństwie. „Dzięki połączeniu procesów fizycznych z algorytmami obliczeniowymi i czujnikami, systemy cyberfizyczne łączą świat fizyczny ze światem cyfrowym i umożliwiają interakcję ludzi i maszyn”, wyjaśnia Paolo Lollini, profesor nadzwyczajny matematyki i informatyki na Uniwersytecie we Florencji. Podobnie jak inne rozwiązania technologiczne, także te systemy nie zawsze działają zgodnie z przeznaczeniem. Ze względu na ich integrację ze światem fizycznym, w tym z infrastrukturą krytyczną, każda awaria może spowodować poważne szkody dla użytkowników i/lub środowiska. „Systemy cyberfizyczne są często systemami o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa, w związku z czym muszą być poddawane rygorystycznym procesom weryfikacji i kontroli, aby zapewnić, że spełniają specyfikacje i są w stanie pełnić swoje zamierzone funkcje i realizować stawiane przed nimi cele”, dodaje Lollini. Pomaga w tym zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu ADVANCE.
Łączenie systemów cyberfizycznych z procesami weryfikacji i kontroli
W ramach projektu, który otrzymał wsparcie ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie” powstały nowe podejścia wspierające weryfikację i kontrolę tych systemów. „Naszym celem było połączenie nowych technologii cyberfizycznych z istniejącymi procesami weryfikacji i kontroli”, wyjaśnia Lollini. W tym celu badacze skupili się na określeniu technik pozwalających na gromadzenie danych na temat cech systemów cyberfizycznych, takich jak niezawodność i bezpieczeństwo. W ramach prac wykorzystali techniki oparte na modelowaniu, a także metody doświadczalne i hybrydowe, które pozwoliły na przeprowadzenie kompleksowych badań i wywoływanie błędów. W ramach projektu powstały również techniki zarządzania danymi z procesów weryfikacji i kontroli oraz ich analizy. Prace zaowocowały nowymi technikami pozwalającymi na poprawę jakości i produktywności działań związanych z analizą danych, klasyfikacją defektów oprogramowania i przeprowadzaniem analiz związanych z bezpieczeństwem. „Nowe metody i narzędzia opracowane w ramach projektu ADVANCE poprawią wydajność i skuteczność weryfikacji i kontroli systemów cyberfizycznych, przyczynią się do rozwoju nowych przedsiębiorstw i będą stymulować rozwój zaawansowanych technologicznie firm europejskich”, zauważa Lollini. Wiele spośród rezultatów projektu zostało opublikowanych w najważniejszych międzynarodowych czasopismach oraz zaprezentowanych na konferencjach i warsztatach.
Szkolenie nowego pokolenia ekspertów ds. systemów cyberfizycznych
Oprócz innowacyjnych technik weryfikacji i kontroli systemów cyberfizycznych, w ramach projektu powstały szkolenia dla nowego pokolenia ekspertów zajmujących się tą dziedziną. Prace w tym zakresie objęły opracowanie zestawu materiałów szkoleniowych, który przedstawia spójny system weryfikacji i kontroli nowych i istniejących systemów. W ramach projektu zorganizowano również szkolenie podyplomowe ADVANCE dla doktorantów i naukowców na początku kariery. Wielodniowe wydarzenie obejmowało omówienie najnowszych wyzwań związanych z wielkoskalowymi systemami o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa, było także poświęcone omówieniu technik opracowanych w ramach projektu i obejmowało zagadnienia takie jak wykorzystanie sztucznej inteligencji (SI) w weryfikacji i kontroli systemów cyberfizycznych wykorzystujących tę technologię. „Jestem bardzo dumny z międzynarodowej sieci, którą zbudowaliśmy wokół zagadnienia weryfikacji i kontroli systemów cyberfizycznych”, podsumowuje Lollini. „Oprócz umożliwienia projektowi osiągnięcia jego celów naukowych, zorganizowane szkolenia zapewniają trwały wpływ projektu ADVANCE nawet po zakończeniu prac”. Niektórzy badacze biorący udział w projekcie zajmują się obecnie analizą dalszych możliwości rozszerzenia współpracy rozpoczętej w ramach inicjatywy ADVANCE.
Słowa kluczowe
ADVANCE, systemy cyberfizyczne, sieci energetyczne, pojazdy autonomiczne, robotyka, algorytmy, infrastruktura krytyczna, weryfikacja i kontrola, sztuczna inteligencja, SI
