999 resultados para cyberphysical systems


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Droplet-based digital microfluidics technology has now come of age, and software-controlled biochips for healthcare applications are starting to emerge. However, today's digital microfluidic biochips suffer from the drawback that there is no feedback to the control software from the underlying hardware platform. Due to the lack of precision inherent in biochemical experiments, errors are likely during droplet manipulation; error recovery based on the repetition of experiments leads to wastage of expensive reagents and hard-to-prepare samples. By exploiting recent advances in the integration of optical detectors (sensors) into a digital microfluidics biochip, we present a physical-aware system reconfiguration technique that uses sensor data at intermediate checkpoints to dynamically reconfigure the biochip. A cyberphysical resynthesis technique is used to recompute electrode-actuation sequences, thereby deriving new schedules, module placement, and droplet routing pathways, with minimum impact on the time-to-response. © 2012 IEEE.

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Cyber-physical systems tightly integrate physical processes and information and communication technologies. As today’s critical infrastructures, e.g., the power grid or water distribution networks, are complex cyber-physical systems, ensuring their safety and security becomes of paramount importance. Traditional safety analysis methods, such as HAZOP, are ill-suited to assess these systems. Furthermore, cybersecurity vulnerabilities are often not considered critical, because their effects on the physical processes are not fully understood. In this work, we present STPA-SafeSec, a novel analysis methodology for both safety and security. Its results show the dependencies between cybersecurity vulnerabilities and system safety. Using this information, the most effective mitigation strategies to ensure safety and security of the system can be readily identified. We apply STPA-SafeSec to a use case in the power grid domain, and highlight its benefits.

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Resilience is widely accepted as a desirable system property for cyber-physical systems. However, there are no metrics that can be used to measure the resilience of cyber-physical systems (CPS) while the multi-dimensional nature of performance in these systems is considered. In this work, we present first results towards a resilience metric framework. The key contributions of this framework are threefold: First, it allows to evaluate resilience with respect to different performance indicators that are of interest. Second, complexities that are relevant to the performance indicators of interest, can be intentionally abstracted. Third and final, it supports the identification of reasons for good or bad resilience to improve system design.

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Computational Swarms (enxames computacionais), consistindo da integração de sensores e atuadores inteligentes no nosso mundo conectado, possibilitam uma extensão da info-esfera no mundo físico. Nós chamamos esta info-esfera extendida, cíber-física, de Swarm. Este trabalho propõe uma visão de Swarm onde dispositivos computacionais cooperam dinâmica e oportunisticamente, gerando redes orgânicas e heterogêneas. A tese apresenta uma arquitetura computacional do Plano de Controle do Sistema Operacional do Swarm, que é uma camada de software distribuída embarcada em todos os dispositivos que fazem parte do Swarm, responsável por gerenciar recursos, definindo atores, como descrever e utilizar serviços e recursos (como divulgá-los e descobrí-los, como realizar transações, adaptações de conteúdos e cooperação multiagentes). O projeto da arquitetura foi iniciado com uma revisão da caracterização do conceito de Swarm, revisitando a definição de termos e estabelecendo uma terminologia para ser utilizada. Requisitos e desafios foram identificados e uma visão operacional foi proposta. Esta visão operacional foi exercitada com casos de uso e os elementos arquiteturais foram extraídos dela e organizados em uma arquitetura. A arquitetura foi testada com os casos de uso, gerando revisões do sistema. Cada um dos elementos arquiteturais requereram revisões do estado da arte. Uma prova de conceito do Plano de Controle foi implementada e uma demonstração foi proposta e implementada. A demonstração selecionada foi o Smart Jukebox, que exercita os aspectos distribuídos e a dinamicidade do sistema proposto. Este trabalho apresenta a visão do Swarm computacional e apresenta uma plataforma aplicável na prática. A evolução desta arquitetura pode ser a base de uma rede global, heterogênea e orgânica de redes de dispositivos computacionais alavancando a integração de sistemas cíber-físicos na núvem permitindo a cooperação de sistemas escaláveis e flexíveis, interoperando para alcançar objetivos comuns.

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A planar polynomial differential system has a finite number of limit cycles. However, finding the upper bound of the number of limit cycles is an open problem for the general nonlinear dynamical systems. In this paper, we investigated a class of Liénard systems of the form x'=y, y'=f(x)+y g(x) with deg f=5 and deg g=4. We proved that the related elliptic integrals of the Liénard systems have at most three zeros including multiple zeros, which implies that the number of limit cycles bifurcated from the periodic orbits of the unperturbed system is less than or equal to 3.