的基础应用条件

CPS技术能够被应用并创造价值，除了需要在三个基本单元的技术上寻求突破，还需要具备三个基础应用条件，分别是“可感知”“可连接”和“集群环境”：

可感知（sensibility）：可感知指的是需要具备从实体空间中获取与状态、环境和活动相关的数据采集手段。这部分数据既可以通过嵌入式传感（controller）或外部传感器（add-on sensor）获得，也可以通过虚拟传感的方式（virtual sensing）获得。在传感技术的发展中，传感器除了需要不断增加可感知对象、提高精度和可靠性之外，还应不断向小型化、低功耗、非侵入式、无线传输和低成本的方向改进。

可连接（connectivity）：网络环境是建立赛博空间的基础，目前常用的网络环境包括专用型网络、开放式网络、混合型网络以及自组织网络（adhoc network）。如何快速搭建网络环境，实现不同类型的网络环境之间灵活可扩展的交互将成为CPS技术研究的新方向。除了需要网络环境作为基础设施，我们还需要制定面向工业的连接规则和协议，与互联网及移动智能相比，工业在标准、协议和中间部分还处于相当早期的阶段，这也直接限制了许多设备接入网络的能力。

集群环境（clusterbility）：之前已提到CPS的两个核心价值，第一个是知识的创造和利用，第二个是创造价值的服务。这两方面的价值与赛博空间中连接的集群规模是息息相关的。赛博空间中的集群规模越大，其活动也越活跃，数据流动的规模和经验样本的积累速度也越快，认知环境中的数据资源也越丰富，因此产生知识的速度也会更快。从服务角度分析，集群规模越多，对服务的需求就越丰富，由此能够吸引到更多的人来提供服务，这种竞争环境可以加快技术的进步和成本的降低；从技术角度分析，集群环境既是实体之间关系管理和建模的相似性、聚类趋势、排序和协同等活动的必要条件，也是CPS中的3R，即来源、关系和参考存在的基础。

因此，CPS在上述三个条件都具备的情况下，能够发挥出很强大的优势：丰富的数据源（data-rich）、相互连接的网络环境（network centric）和集群（peer-rich）。

风电、船舶、交通装备、航空、制造等行业都将是实践CPS的理想对象。在具备上述三个条件的基础上，CPS在以下三个方面将远远胜过传统的工业控制和信息系统：

（1）自身与环境的状态存在很强的不确定性及动态性，因此不能使用固定的方式进行控制，而需要在正确的时间，根据正确的信息，做出正确的决策，无人机、拆弹机器人等属于此类系统。

（2）处于丰富的数据环境和高度连接的网络环境中，系统的内向性活动与外向性活动有明确的定义和界限，对决策和执行的连贯性和协同性要求较高。这类系统能够以较低成本实现CPS的应用，并带来明显的价值提升。节拍生产、连续制造和风电等属于此类系统。

（3）具备很好的集群环境，存在知识分享的基础，个体之间的活动存在关联性和协同性的客观要求，活动的状态和目标具有很强的动态性和复杂性，集群存在对外的一致性目标。此类系统的核心在于管理，且管理不存在固定的流程及模式，对知识和经验的要求较高。航空、轨道交通、物流装备等属于此类系统。