的实体空间与赛博空间

基于上文对于CPS的内涵解读，我们可以试图再从CPS空间结构的角度进行阐述。顾名思义，CPS是赛博（Cyber）空间与实体（Physical）空间融合、“虚实结合”的产物。

从构型上描述，CPS的空间实现在于：

从实体空间对象、环境、活动大数据的采集、存储、建模、分析、挖掘、评估、预测、优化、协同，并与对象的设计、测试和运行性能表征相结合，产生与实体空间深度融合、实时交互、互相耦合、互相更新的赛博空间（包括个体空间、环境空间、群体空间、活动空间与推演空间等的结合）；通过赛博空间知识的综合利用指导实体空间的具体活动，实现知识的积累、组织、成长与应用；进而通过自感知、自记忆、自认知、自决策、自重构和智能支持等能力促进工业资产的全面智能化。

对于CPS的虚实结合，可以用日常生活中常见事物来解释。正如人们在Facebook里建立的各种关系在物理世界里是不可见的，但却可以从中得出这个人的生活社群、行为习惯、过往经历等。同样，任何产品都有实体和虚拟两个世界（譬如苹果手机是实体，但是APPs是虚体），如何将虚拟世界里的关系透明化，正是智能4.0时代需要做的。未来产品如机床、飞机、汽车等都应该有实体与虚拟的价值接合。

实体空间是构成真实世界的各类要素和活动个体，包括环境、设备、系统、集群、社区、人员活动等。而赛博空间是上述要素和个体的精确同步和建模，实现CPS的镜像基础，以实时数据驱动的镜像空间动态反映实体状态，通过个体空间、群体空间、环境空间、活动空间与推演空间的建立，模拟个体之间、群体之间和环境之间的关系，记录实体空间随时间的变化，并结合活动目标，可以对实体空间的活动进行模拟、评估、推演与预测，形成决策知识，并构成完整的知识应用与知识发现体系。

赛博空间的成长需要依靠实体空间活动所产生的大量数据，在CPS的自成长体系下，赛博空间的价值和能力将不断得到提升。因此，实体空间和赛博空间是相互指导和相互映射的关系。

在图2-4所示的CPS空间相互指导与相互映射过程中：

图2-4 CPS空间构型关系

（1）个体空间：在实体空间获取对象机理数据，根据机理关联对象，通过使用数据建立定量化的分析模型，以较小的成本解决多样性和个体差异性的问题。

（2）群体空间：在实体空间获取集群运行数据，从大量对象在不同环境下使用的数据中挖掘普适性规律，在原有控制、信息、管理等传统系统的基础上实现预测性和协同性的决策机制。

（3）环境空间：在实体空间获取内外环境数据，根据不同环境下的使用数据，建立环境与个体/群体效能之间的量化关系，解决任务多样性和环境复杂性。

（4）活动空间：在实体空间获取任务活动数据，针对对象在环境中的活动状态，提取群体对象中的活动特征并进行关联，面向多层级、多维度的任务目标，实现个体/群体在环境中活动的协同优化。

（5）推演空间：结合个体空间、群体空间、环境空间与活动空间之间的关系模型，面向多模型空间协作目标，根据内外部需求，以对不同决策造成结果的预测与评估为基础，形成多模型协同知识推演规则，实现有效的认知与决策执行支持。

最终，赛博空间通过实体空间活动产生的数据，能够追溯个体与群体对象在环境中的活动状态历史，对个体与群体对象在环境中的当前客观状态进行精确定量评估，分析环境对个体与群体对象效能与任务目标的影响，推演与预测个体与群体对象在环境中的未来发展趋势，可根据推演结果，以协调优化为目标实现指导个体与群体活动的认知与决策支持，从而将指导实体空间活动的信息反馈至实体空间，完成赛博空间与实体空间的融合过程。而整个CPS体系更加强调数据驱动的预测分析能力，其形态可以是以软件为主体，适当增加必要的硬件设施，面向实现用户、对象、环境与集群之间的关系管理整合现有设备的信息系统。

也正因如此，CPS实质上是一种多维度的智能技术体系，以大数据、网络与海量计算为依托，通过核心的智能感知、分析、挖掘、评估、预测、优化、协同等技术手段，将计算、通信、控制有机融合与深度协作，做到涉及对象机理、环境、群体的赛博空间与实体空间的深度融合。

可以说，CPS的核心正是在于：以数据为驱动的建模手段，分析物在环境中活动的结果与目标的差异，并动态寻找协同优化的解决方案；最终，通过自省性、自预测性和自重构性的智能支持促进工业的智能化发展。