![[套装书]信息物理系统逻辑基础+信息物理系统计算基础：概念、设计方法和应用（2册）](http://images.china-pub.com/ebook8080001-8085000/8083104/zcover.jpg)
基本信息
- 作者： 安德烈·普拉泽 迪特玛 P. F.莫勒
- 译者： 张海涛 罗丹琪
- 丛书名： 计算机科学丛书
- 出版社：机械工业出版社
- ISBN：9782108101718
- 上架时间：2021-8-10
- 出版日期：2021 年8月
- 开本：16开
- 页码：451
- 版次：1-1
- 所属分类：计算机 > 计算机科学理论与基础知识 > 逻辑学
编辑推荐
---------------------------8082988 - 信息物理系统逻辑基础---------------------------
从形式逻辑学的角度，深入讲解如何运用逻辑计算思维方式更好地设计与分析CPS
内容简介
书籍
计算机书籍
---------------------------8082988 - 信息物理系统逻辑基础---------------------------
本书全面介绍如何采用逻辑与演绎语言推理信息物理系统。在这个过程中，读者将学习计算机科学、应用数学和控制论的许多基本概念，所有这些对了解CPS都是必不可少的。本书分为以下四个部分。在第1部分中，读者将学习如何对包含连续变量和编程构造的CPS建模，如何描述需求规约，以及如何用证明规则检验模型是否满足需求。第二部分增加了对物理世界建模采用的微分方程。第三部分介绍了对手的概念，在控制系统中，对手可以通过噪声和其他干扰影响系统的周边环境。在存在对手的时候做决策意味着需要对较坏情况做好准备。第四部分进一步增加了如何在实际应用中对系统做严格而高效的推理，比如采用实算术和监控器条件。
---------------------------7536041 - 信息物理系统计算基础：概念、设计方法和应用---------------------------
本书从基本概念、设计方法和应用实例三个方面入手，系统全面地介绍了嵌入式系统、信息物理系统、物联网、普适计算等方面的基础知识和基本原理，并介绍了信息物联网融合系统在数字制造/工业4.0方面的应用场景和社会影响。本书既可以作为相关专业高年级本科生和研究生的教材，也适用于相关领域的学者和工业界人士。
计算机书籍
---------------------------8082988 - 信息物理系统逻辑基础---------------------------
本书全面介绍如何采用逻辑与演绎语言推理信息物理系统。在这个过程中，读者将学习计算机科学、应用数学和控制论的许多基本概念，所有这些对了解CPS都是必不可少的。本书分为以下四个部分。在第1部分中，读者将学习如何对包含连续变量和编程构造的CPS建模，如何描述需求规约，以及如何用证明规则检验模型是否满足需求。第二部分增加了对物理世界建模采用的微分方程。第三部分介绍了对手的概念，在控制系统中，对手可以通过噪声和其他干扰影响系统的周边环境。在存在对手的时候做决策意味着需要对较坏情况做好准备。第四部分进一步增加了如何在实际应用中对系统做严格而高效的推理，比如采用实算术和监控器条件。
---------------------------7536041 - 信息物理系统计算基础：概念、设计方法和应用---------------------------
本书从基本概念、设计方法和应用实例三个方面入手，系统全面地介绍了嵌入式系统、信息物理系统、物联网、普适计算等方面的基础知识和基本原理，并介绍了信息物联网融合系统在数字制造/工业4.0方面的应用场景和社会影响。本书既可以作为相关专业高年级本科生和研究生的教材，也适用于相关领域的学者和工业界人士。
作译者
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迪特玛 P.F.莫勒（Dietmar P.F. Möller），德国克劳斯塔尔工业大学教授，德国仿真科学中心的会员，美国内布拉斯加-林肯大学电气工程系的客座教授。
目录
[套装书具体书目]
7536041 - 信息物理系统计算基础：概念、设计方法和应用 - 9787111591450 - 机械工业出版社 - 定价 99
8082988 - 信息物理系统逻辑基础 - 9787111685623 - 机械工业出版社 - 定价 179
---------------------------8082988 - 信息物理系统逻辑基础---------------------------
赞誉
译者序
推荐序
致谢
第1章 信息物理系统概述1
1.1 引言1
1.1.1 举例分析信息物理系统1
1.1.2 应用领域2
1.1.3 意义2
1.1.4 安全的重要性3
1.2 混成系统与信息物理系统4
7536041 - 信息物理系统计算基础：概念、设计方法和应用 - 9787111591450 - 机械工业出版社 - 定价 99
8082988 - 信息物理系统逻辑基础 - 9787111685623 - 机械工业出版社 - 定价 179
---------------------------8082988 - 信息物理系统逻辑基础---------------------------
赞誉
译者序
推荐序
致谢
第1章 信息物理系统概述1
1.1 引言1
1.1.1 举例分析信息物理系统1
1.1.2 应用领域2
1.1.3 意义2
1.1.4 安全的重要性3
1.2 混成系统与信息物理系统4
译者序
---------------------------7536041 - 信息物理系统计算基础：概念、设计方法和应用---------------------------
近年来，全球的制造业强国都在全面推动以数字化、网络化、智能化为特征的新一轮工业革命，德国的“工业40”和我国的“中国制造2025”国家战略就是其中的典型代表，其核心目标都是利用信息技术提升当前制造业的智能化水平，而信息物理系统（CyberPhysical Systems，CPS）则是实现这一目标的核心技术手段。基于CPS的设计思想，制造企业首先在制造设备层面实现互联互通和信息共享，然后在此基础上实现生产过程的智能化管控，最终实现各个生产环节的协同运作，从而提升生产效率，打通整个价值链，实现社会化生产。
信息物理系统是信息资源和物理世界有机融合和深度协作的新一代网络化智能系统，它集成计算、通信与控制能力于一体，使物理系统具有动态感知、实时分析、科学决策、精准控制和远程协作等功能，解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化，具有重要而广泛的应用前景，尤其在智能制造、智能交通、智能家居、智能电网、远程医疗、航空航天等领域。虽然信息物理系统的概念来源于嵌入式计算系统和网络计算的融合，但其涉及的技术涵盖了嵌入式计算、传感器、通信、网络、控制、软件工程等信息技术领域的诸多方面，因此，信息物理系统在推动新一轮工业革命的同时，也带来了新的技术融合挑战。
本书是一本介绍信息物理系统相关概念和技术的基础教材，内容基本涵盖了信息物理系统的所有方面。本书首先介绍了系统的基本概念、数学模型、分析方法以及嵌入式计算系统等，然后，在此基础上对信息物理系统进行了详细的描述和深入的分析，接着对物联网和普适计算这两个跟信息物理系统非常相关的概念和技术进行了介绍，并从软件工程的角度分析了信息物理系统的设计流程，最后，本书介绍了信息物理系统在数字制造/工业40以及未来社会生活中的应用情况。另外，本书非常注重理论与实践相结合，在每章介绍完基本技术内容后，都有实际的应用案例分析，使读者能从具体的应用中更好地理解书中所介绍的技术原理。本书既可以作为相关专业高年级本科生和研究生的教材，也适用于相关领域的学者和工业界人士。
感谢薛玉磊、耿欣、徐政钧、孙滋唱、杜沛伦同学，他们在本书翻译过程中帮助校对了部分书稿，感谢机械工业出版社的编辑在本书翻译过程中提供的帮助。由于时间仓促以及译者能力所限，翻译过程中的瑕疵和错误在所难免，欢迎各位读者批评指正。
张海涛
2017年11月
北京邮电大学
前言
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本书的目标是提供全面的、深入的、先进的信息物理系统基本原理及其应用的综述，介绍信息物理系统的基本方法，清楚地展示大量的信息物理系统在整个生产制造工作中的重要位置，并为理解信息物理系统的复杂性提供一个理想的框架。为了这个目标，在处理本书的材料时做了一些选择。本书采用自顶向下的方法介绍系统和嵌入式计算系统的基本原理，并重点讨论信息物理系统和物联网的需求。此外，本书还介绍了普适计算的概念，并描述了一系列基于当前数字化技术的信息物理系统相关的智能产品和服务，这些技术涉及嵌入式、微型计算机、传感器、标签、网络、智能设备等。本书还提供了一个学习框架，使读者可以从中学习到互相关联的知识体系。如果没有这样的参考学习框架，读者就要分别考虑那些彼此孤立和晦涩的术语、标准及工程实践案例。因此，本书的内容涵盖了信息物理系统的所有方面，并为数字制造/工业40中与信息物理系统相关的诸多问题提供一个技术框架。书中的主题包括作为信息物理系统典型应用场景的定制化生产、网络化制造、开放式和封闭式生产线等，以及它们在系统和软件工程中的相关技术方法。
首先，本书介绍了系统研究的概况，并介绍了其四个基本步骤：（1）建模；（2）建立数学方程，使用输入、输出和状态变量的标准形式描述系统；（3）分析系统；（4）设计系统。此外，还介绍了在嵌入式计算系统中系统扩展的数学背景。嵌入式计算系统是针对特定应用或产品的基于计算机的专用系统，书中对其作为信息物理系统平台的重要性进行了讨论。
然后，本书详细地描述了新一代的工程系统——信息物理系统，它和物联网是数字制造/工业40范式中最重要的组成部分。物联网是一个使用标准因特网协议簇（TCP/IP）为全球数十亿用户提供服务的互联计算机网络系统。在此基础上，本书还介绍了普适计算（也称为泛在计算），并对当前相关技术（智能物体）进行了介绍，包括嵌入式、传感器、标签、网络、其他（移动、可穿戴、无线）智能设备，以及智能环境（嵌入式计算系统、传感器执行器网络）和智能交互（设备、环境和任何事物之间的紧密集成与协作）等。针对上述方法本身的复杂性，系统和软件工程是一种基于特定的思维模式及基本原理设计复杂技术系统的跨学科方法，它将信息物理系统作为数字化制造系统/工业40中智能化和网络化的组件，称为智能工厂方法。
然而，本书不能详细地描述信息物理系统和数字制造/工业40中所有的创新内容。因此，读者可以参考每章后列出的补充材料，例如教材、参考指南、用户手册等，以及书中涉及的几个主题的网络资料。
最后，本书从不同的工业实践和学术研究中总结了一些实际的案例研究，以说明数字制造/工业40背景下的信息物理系统相关技术的实际应用情况和正在进行的研究工作。
本书可作为信息物理系统相关大学课程的教材或参考书，也可供计算机科学、电子与计算机工程、信息技术和信息系统、应用数学、运筹学以及商务信息和管理等相关专业的学生阅读。这本书的内容对于那些对信息物理系统设计感兴趣的研究人员也非常有用。公司中相关部门的工程师也可以使用书中描述的原则来进行产品设计。
如果读者从未接触过信息物理系统相关的技术方法，可能很难快速阅读和理解书中的材料，因为信息物理系统和数字制造/工业40是一个建立在计算机科学、工程、数学、运筹学等学科之上的多学科交叉领域。具体的案例研究已经包括在相关的主题中，以帮助读者理解和掌握书中的技术内容。读者需要对概率统计和微积分有一定的了解，最好具有一些系统和软件工程方面的经验。
本书可以作为一门课程的主教材，其内容可以覆盖一个季度（30小时）或一个学期（45小时）的课程。教师可以自主选择主题，并添加自己的案例研究。本书还可用于自学，供相关领域工程师和科学家进行在职培训，以及作为信息物理系统与数字制造/工业40的从业人员和研究人员的参考书。
对于使用本书作为教材的教师，可以从wwwspringercom/book/ 9783319251769下载各种教学辅助材料，包括一整套用于讲课的幻灯片和所有课堂录像关于本书教辅资源，需要的教师可与施普林格亚洲有限公司北京代表处联系，电话：0108267 0211895，电子邮件：parickchen@springercom。——编辑注 。
本书分为8章，每章可以独立阅读，也可以连续阅读。
第1章介绍了系统研究的基本内容，包括四个基本步骤：（1）建模；（2）建立数学方程，使用输入、输出和状态变量的标准形式描述系统；（3）分析系统；（4）设计系统。该章还基于可控性、可观测性和可识别性理论介绍了线性系统中成分分析的概念，并通过分析其行为或复合结构介绍了线性系统的解析方法。最后，给出了确定系统稳态误差的方法，该分析方法描述了一个系统随着时间推移到无穷时输入和输出之间的差异。
第2章介绍了嵌入式计算系统的相关概念及其硬件结构，以及一种确定嵌入式计算系统设计指标的方法，该方法定义了特定需求规格下的设计准确性。此外，该章详细地介绍了针对不同控制规律的数学符号以及软硬件协同设计的主要方法。
第3章总结了第1章和第2章的技术内容，并在此基础上介绍了信息物理系统的相关概念，该章的目标是确保不同工程和学科背景的读者对信息物理系统有相同的理解。信息物理系统通过在物理系统中添加信息功能，将计算和通信能力嵌入物理过程，并与物理过程进行交互。因此，第3章专注于信息物理系统的设计建议，根据信息物理系统的需求突出相应的设计方法。信息物理系统涵盖了极其广泛的应用领域，通过采用抽象的技术知识和设计工具，能够更方便地对系统进行设计，并通过将最佳实践应用于信息物理应用程序，设计更可靠的信息物理系统。技术和经济方面的驱动力创造了一个能够实现一系列新功能的信息物理环境。同时，该章还详细地描述了智慧城市和大量信息物理系统应用主题。智慧城市以数字化技术为基础，介绍了如何利用互联网来建立更有效的智慧城市基础设施和服务。
第4章介绍了使用标准互联网协议簇（TCP / IP）为全球数十亿用户提供服务的互联计算机网络系统，并介绍了其使用的相关技术，然后详细地介绍了无线射频识别技术（RFID）、无线自动识别技术以及无线传感器网络技术，这些技术在远程环境监测和目标跟踪等方面有着重要的应用。这些应用是由更小、更便宜、更智能的传感器所实现的。该章还介绍了电力线通信技术在智能家居领域的应用情况。
序言
---------------------------7536041 - 信息物理系统计算基础：概念、设计方法和应用---------------------------
不断变化的市场需求推动着制造业和汽车业的发展。当前，消费者追求的不仅是某件单一的商品（例如一辆汽车），而更多的是寻求一种打包式的综合体验。制造商的生产过程也正在转向自动化，在降低成本的同时提高产品的质量、生产率、安全性、生产速度和竞争力。不断变化的技术投资环境深深地影响着商品价值链、内部协作以及客户对产品与服务的体验。汽车行业在制造业定义的自动化生产范式中一直走在最前列。本书概述了在制造业数字化进程中获得的研究成果和经验。
数字制造/工业40是在充分适应自动化生产系统条件下的制造业技术转型。因此，数字化技术的发展趋势正集中在制造自动化的新方法上。本书涉及数字化模型的使用、面向制造业的过程规划和控制方法，并将它们与实际的制造子系统、制造部件（硬件）和工具（软件）联系起来。
本书的主要特点是通过信息物理系统建立网络化的虚拟计算机（信息世界）和制造零部件（物理世界）之间的联系。在某种意义上，信息物理系统可以作为一个强大的数字化平台，其具有结构良好、集成度高的特点，而且在制造业的特定使用环境中具有有限的复杂性。因此，以信息物理系统为基础形成的制造系统能够根据外部要求自主地控制、优化和配置特定的物理部件。
本书的核心研究内容涉及一套先进的方法学，该方法学将制造系统部分作为信息物理系统中的物理组件，而将因特网作为信息物理系统中必不可少的信息部分。本书介绍了一系列关于信息物理系统的创新方法，包括当前正在进行的系统和软件工程等方面的研究工作。本书介绍了如何准确地分析信息物理系统的内在复杂性，以及如何在不同的操作条件和场景下预测系统的工程行为，从而在数字制造/工业40背景下，为当前新兴的技术问题提供充分的学术性解决方案。本书的章节组织合理，表现出作者对学术的严谨性和专业性。因此，本书可以作为相关人员进入信息物理系统研究领域的重要读物，为数字制造/工业40技术的普及和发展提供了新的参考资料。
我强烈推荐Dietmar P F Mller教授的这本学术著作，它适合学生、相关领域的学者和热衷于学习先进制造方法学的工业界人士阅读。我相信本书所介绍的方法将在某种程度上改变传统制造与汽车行业中的基本理念，从而带来更好的创新与数字化革命。由于受到大数据、高性能计算、云计算、移动技术和社交媒体的影响，数字化将引领新一波的消费浪潮。尤其对于汽车企业，无论是生产方面，还是客户管理方面，都将开拓新的业务模式，并获取不同的机会。我认为将会有许多读者通过阅读本书而在数字制造和信息物理系统原理上拓宽视野。
K BAkhilesh
印度科学院,管理学系
印度班加罗尔
媒体评论
---------------------------8082988 - 信息物理系统逻辑基础---------------------------
这本优秀的教材将信息物理系统的设计和分析与逻辑计算的思维方式有机结合在一起。本书的陈述方式堪称典范，它恰当平衡了严格的数学形式化与植根于系统设计实际问题的说明性案例研究等内容。
—— Rajeev Alur，宾夕法尼亚大学
本书对信息物理系统做了精彩的介绍，从形式逻辑学的角度涵盖了计算机科学和控制论中的基本概念。大量教学示例、图示以及习题使得书中的理论栩栩如生。本书在正文以及每章的附录中提供了丰富的背景材料，这让本书具有自包含的特点，从而可以供所有层次的大学生使用。
—— Goran Frehse，格勒诺布尔阿尔卑斯大学
信息物理系统越来越深入地影响我们的生活，作者针对这类系统的设计与控制开发了重要的工具。本书对于参与设计信息物理系统的计算机科学工作者、工程师以及数学家而言是必读著作。
—— Anil Nerode，康奈尔大学
信息物理系统源自计算与物理世界越来越广泛的交互，因此需要以合适的物理模型来丰富计算基础。本书以用于推动所开发的方法和工具的说明性示例和应用极好地平衡了为这一计算新时代建立基础的严格性。对于任何有志于针对信息物理系统发展一门现代计算系统科学的研究人员来说，本书都是必读的。
—— George J. Pappas，宾夕法尼亚大学
这本教材对于信息物理系统而言具有决定性的意义，它用单一逻辑框架为这类系统的行为建立了形式化基础。相对于其他所有方法而言，Platzer的逻辑学脱颖而出，因为它以一致的方式同时处理了信息物理系统的离散和连续本质，并且也不惧于处理这类系统由于环境中的随机性、不确定性以及对抗智能体而引起的复杂行为。对于需要描述信息物理系统规约并验证其安全性的实践工程师而言，他的计算思维方法使得这一工作很容易理解。
—— Jeannette M. Wing，哥伦比亚大学
