سیستم های فیزیکی در آینده هوشمند و متصل به شبکه خواهند بود - مجله هاستفا

سیستم های فیزیکی سایبری آینده (CPS) مانند شهرهای هوشمند، ربات های مشارکتی، وسایل نقلیه خودران یا سیستم های حمل و نقل انتظار می رود بسیار هوشمند، الکتریکی و متصل به شبکه باشند. سوال محوری این مطالعه در خصوص چگونگی تأثیر این ویژگی های جدید بر آموزش و تحقیقات مربوط به CPS در سال 2030 است، تاریخی که توسط سازمان ملل متحد برای دستیابی به دستور کار توسعه پایدار تعیین شده است.

بر همین اساس طبق اعلام مرکز ملی فضای مجازی، چهار سناریو در نظر گرفته شده است. سناریوهای به دست آمده عبارتند از: سناریوی ترمیناتور که یک آینده پادآرمان شهری را نشان می دهد که در آن تنها سود بیشتر نیروی محرک پیشرفت فناوری است و اهداف توسعه پایدار محقق نمی شوند. در مقابل، سناریوی غول آهنین نمایانگر اجرای موفقیت آمیز اهداف توسعه پایدار است که در آن توسعه فناوری نیروی تحقق این اهداف است.

سناریوی موسوم به پیشرفت آهسته، آینده ای را نشان می دهد که پیشرفت های تدریجی فناوری در آن وجود دارد، اما هنوز توسعه پایدار به مسئله ای جدی تبدیل نشده است. سناریوی انسانگرایی آینده ای را نشان می دهد که در آن توسعه فناوری کند اتفاق می افتد و در عین حال اهداف توسعه پایدار با موفقیت اجرا می شوند.

جرالد دیویس -رئیس اجرایی سناریوهای انرژی دنیای - در شورای دنیای انرژی بیان می نماید: سناریوها داستان هایی درباره آینده هستند، اما هدف از آنها تصمیم گیری بهتر در زمان حال است. بنابراین هدف از ساخت سناریو تجزیه و تحلیل آینده به صورت معقول و منطقی به جای تمرکز بر پیش بینی های کوتاه مدت است. آنچه که مسلم است CPS فقط شامل سیستم های نرم افزاری ، فناوری ارتباطات، سنسورها، محرک ها و فناوری های جاسازی شده نیست ، بلکه به عنوان نیروی محرکه تحول دیجیتال پذیرفته می گردد.

افزایش استفاده از این سیستم ها و مشارکت آنها در دیجیتالی شدن و نوآوری آشکار است ، اما هنوز سوالاتی در خصوص چگونگی طراحی ، پیاده سازی و استفاده از این سیستم ها و مقابله با چالش هایی که ویژگی های جدید این سیستم ها به همراه دارد، وجود دارد و CPS های آینده ، مانند شهرهای هوشمند، ربات های مشترک ، وسایل نقلیه خودران ، سیستم های حمل و نقل هوشمند و غیره ، صرفاً نسخه های جدیدتری از سیستم هایی که امروز در حال توسعه و استفاده هستیم، نیستند. بلکه انتظار می رود این سیستم ها ویژگی های متفاوتی نسبت به سیستم های امروزی نشان دهند. این ویژگی های جدید چالش های جدیدی به همراه می آورد که تحقیقات و آموزش مهندسی ما برای آنها طراحی نشده است.

سه ویژگی این سیستم ها که با سیستم های امروزی تحقیقات مهندسی و آموزش ما متفاوت است عبارتند از: هوشمندی، اتصال به شبکه و الکتریکی بودن. علاوه بر فرصت هایی که این ویژگی ها فراهم می نمایند، چالش های جدیدی نیز وجود دارد که تحقیقات و آموزش مهندسی ما، آماده مقابله با آنها نیست.

در واقع اصطلاح سیستم های فیزیکی سایبری در حدود سال 2006 توسط هلن گیل در بنیاد ملی علوم (NSF) ابداع شد. در سال 2007 ، سمپوزیوم IEEE Real-Time Systems سیستم های فیزیکی سایبری را به عنوان یک بخش ویژه به سمپوزیوم اضافه نمود و در همان سال ، شورای مشاوران رئیس جمهور ایالات متحده در بخش علوم و فناوری CPS را به عنوان اولویت اصلی بیان کرد. در سال 2008 ، اولین هفته CPS برگزار گردید که اکنون به عنوان یکی از رویدادهای برتر CPS شناخته می گردد و پنج کنفرانس برتر تحقیق CPS را در آن گرد هم آورد. در سال 2009 ، بنیاد ملی علوم برنامه CPS را شروع کرد و در سال 2010 ACM و IEEE از همایش CPS حمایت کردند، پس از آن کنفرانسها درباره CPS به سرعت افزایش یافت.

در سال 2013 ، کمیسیون اروپا کارگاهی با عنوان سیستم های سایبری-فیزیکی: ارتقا ظرفیت نوآوری اروپا را برای شناسایی چالش های صنعتی ، علمی ، فناوری و مالی - اجتماعی، نقاط قوت اروپا، ذی نفعان و اولویت های نوآوری در حوزه CPS ترتیب داد. ابتکارات صنعتی نسل 4.0 آلمان به عنوان نتیجه مستقیم طرح CPS ایالات متحده شروع شد. پس از آن ، تعداد بیشتری از پروژه های اقدام، هماهنگی و پشتیبانی در اروپا راه اندازی شدند. این مطالعات ،PS را به عنوان اصلی ترین و توانمندترین بخش فناوری و متحول نماینده رهبری مالی در سیستم های جاسازی شده و فناوری های اطلاعاتی و ارتباطی ، با اهمیت اجتماعی و مالی معرفی نموده است.

سناریو A: ترمیناتور

سناریوی A دنیای را در سال 2030 نشان می دهد که در آن هیچ یک از اهداف توسعه پایدار صرف نظر از توسعه سریع تکنولوژیکی محقق نمی گردد. وقتی سرعت سریع تغییر با فناوری های غیرقانونی ترکیب گردد، دنیای 2030 نسبت به یک دهه قبل کاملاً متفاوت به نظر می رسد. ویژگی های کلیدی این سناریو عبارتند از: توسعه اطلاعاتی بی رویه ، اتصال بالا، نفوذ اینترنت در همه چیز، کند شدن کوشش ها برای الکتریکی شدن، داده ها در کنترل چند شرکت انحصاری قدرتمند، سیستم های کاملاً اتوماتیک فیزیکی سایبری ، تغییر در بازار کار از کارگران غیرمتخصص به افراد با مهارت های بسیار بالا، از دست دادن مکانیسم های یادگیری مادام العمر، شرایط آموزش عالی بسیار رقابتی ، اخلاق داده ها در اولویت قرار نگرفته و در نتیجه عدم اعتماد به فناوری. در این دنیا قدرت توسط چند شرکت فناوری کنترل می گردد.

داده ها پیشرفت های مرتبط با هوشمندی را به پیش برده اند و راهکار های نوآورانه جدید در هر زمینه توسعه یافته است. با این حال ، توزیع مزایای این نوآوری ها و پیشرفت ها با همه به اشتراک گذاشته نمی گردد زیرا هیچ مکانیسم اخلاقی وجود ندارد که این نتیجه را تضمین کند. موضوعات مربوط به توزیع مزایا و عدم اولویت بندی اهداف توسعه پایدار منجر به کاهش اعتماد به فناوری می گردد. تغییر در بازار کار به کارگران ماهر نیاز دارد و این منجر به افزایش نابرابری در درآمد می گردد. با این حال ، فضای آموزش عالی رقابتی و نه میان رشته ای نه تنها به این چالش ها پاسخ نمی دهد بلکه به دلیل ذهنیت سود محور از آنها چشم پوشی می نماید.

آموزش عالی درمورد موضوعات مرتبط با CPS ، برنامه های درسی علوم داده را به برنامه های خود اضافه می نماید، با این وجود تحقیقات بسیار مهم در کنترل شرکت های قدرتمند است - جنبه های اجتماعی داده ها با آموزش CPS یکپارچه نیستند و توسط سازمان های بودجه ریز پشتیبانی نمی شوند. علیرغم توسعه قوی فناوری ، فاقد اخلاق داده های اولویت دار و SDG ، هنوز تقاضای زیادی برای تحقیق و آموزش در خصوص فناوری CPS وجود دارد.

با این حال ، این امر منجر به تأکید بر کاربردهای نظامی ، سلاح های مبتنی بر هوش مصنوعی ، فناوری های نظارت دائمی و کنترل افراد می گردد. عدم اعتماد به این معنی است که امنیت برای موفقیت استفاده از CPS لازم است و از این رو، تحقیقات باید روی این موارد متمرکز شوند. علاوه بر این ، دسترسی به داده ها تهاجمی می گردد، زیرا از یک طرف داده ها به وسیله اینترنت اشیا فراوان است و از طرف دیگر، داده ها توسط چند شرکت عظیم کنترل می شوند. آیا می توان CPS جدید را بدون دستکاری به همه چیز متصل کرد؟

سناریو B: غول آهنی

سناریو B دنیای را در سال 2030 نشان می دهد که در آن همه اهداف توسعه پایدار محقق می گردد و پیشرفت های سریع تکنولوژیکی در آن وجود دارد. تحولات سریع فناوری با اهداف توسعه پایدار برای دنیای محافظت شده بدون فقر که در آن بیشتر مردم از صلح و رفاه برخوردار هستند، ادغام شده اند. ویژگی های کلیدی این سناریو عبارتند از: توسعه هوشمندی تنظیم شده ، اتصال بالا و در نتیجه اینترنت اشیا همگانی، الکتریکی شدن بالا، داده های باز، سیستم های اتوماتیک فیزیکی سایبری که در آن انسان و ماشین با هم کار می نمایند، تغییر در بازار کار از غیر ماهر به کارگران ماهر بسیار زیادی که به وسیله محیط های یادگیری مادام العمر، شرایط آموزش عالی مشارکتی و بین رشته ای آموزش دیده اند.

اخلاق داده ها نه تنها اولویت بندی می شوند بلکه سازوکارهای پشتیبانی نیز توسعه می یابند و در نتیجه اعتماد به فناوری های تازه توسعه یافته بسیار زیاد است. اهداف توسعه پایدار برای بهبود برابری ، تنوع و حمایت از کاهش تغییرات آب و هوایی در اولویت قرار دارند و منابع برای دستیابی به این اهداف تأمین می شوند. در حالی که پیشرفت های فناوری هنوز به وسیله مقررات لازم در حال تغییر دنیا هستند، دنیای آموزش و تحقیقات توانسته از فناوری های نوظهور به نفع همه برای ساختن دنیای پایدار استفاده کند. این تغییرات و فرصت های برابر اعتماد به فناوری را بهبود بخشیده است.

حتی اگر بسیاری از مشاغل ناپدید شده باشند، مشاغل جدید ظهور کردند. به وسیله استراتژی های آموزش و پرورش و آموزش های مادام العمر، افراد به راحتی با تعاریف جدید کار سازگار می شوند و مهارت های جدید را به سرعت و به آسانی کسب می نمایند. این بدون آموزش میان رشته ای در آموزش عالی که بسیاری از افراد را قادر به تأمین نیازهای مشاغل جدید می نماید، امکان پذیر نبود. آموزش مربوط به داده ها تقریباً در همه رشته ها جاسازی شده است. علاوه بر این ، پیامدهای اخلاقی و اجتماعی داده ها و فناوری به خوبی برای همه قابل درک است.

برای تحقیق و آموزش CPS ، این بدان معنی است که تمرکز به ادغام انسان و ماشین تغییر یافته است. ما در آستانه رسیدن به نقطه تکین هستیم و افراد باید به طور مداوم مهارت و درک خود را از نحوه اداره داده ها در یک محیط شدیدا متغیر و پیچیده بهبود بخشند. به وسیله اینترنت اشیا همگانی، دسترسی به داده ها بسیار زیاد و همچنین باز است. آموزش در یک محیط مشارکتی برای مقابله با چگونگی تمایز بین اعتماد در مقابل داده های جعلی انجام می گیرد. به نظر می رسد نتایج تحقیقات به دلیل پیشرفت سریع ، مدت زمان بسیار کوتاهی دارند و محققان باید با موضوعات و بودجه های جدید بسیار به روز باشند.

سناریو C: انسان گرایی

سناریو C دنیایی را در سال 2030 نشان می دهد که در آن اهداف توسعه پایدار محقق می شوند اما پیشرفت های تکنولوژیکی تدریجی است. پیشرفت های فنی یک نیروی محرک نیستند و پیوندی نسبتاً ضعیف با اهداف توسعه پایدار دارند. از ویژگی های کلیدی این سناریو می توان به ترکیدن حباب هوش مصنوعی ، استفاده مداوم از اینترنت اشیا، الکتریکی شدن موفقیت آمیز، استفاده نکردن از داده ها، اتوماسیون کند، افزایش مشاغل کارگران ماهر پایه ، یادگیری مادام العمر متمرکز بر پایداری ، و استفاده اولویت دار از داده ها، درک اخلاق ، آموزش عالی مشترک و اعتماد نسبی به فناوری های جدید اشاره نمود.

در این دنیا ، پیشرفت فناوری که زمانی به عنوان یک فرصت تلقی می شد، اتلاف وقت ، انرژی و پول محسوب می گردد. نیازهای نسل آینده ، دستیابی به اهداف توسعه پایدار و تأثیرات غیرمنتظره چندین فناوری ، از جمله افزایش کاربردهای هوش مصنوعی ، استراتژی های متفاوت برای شیوه های سنتی کار، یادگیری و زندگی است. از آنجا که اعتماد به فناوری کاهش یافته است ، بودجه تحقیقات مربوط به CPS در حال کاهش است. آموزش CPS به آرامی از روش های داده محور دور می گردد، اما جنبه های اخلاقی داده ها و پیامدهای اجتماعی تغییرات سریع فناوری هنوز مورد توجه بسیاری از محققان است.

انفجار حباب هوش مصنوعی به این معنی بود که محققان باید دوباره به آزمایشگاه های خود برگردند تا روش های جدیدی را برای ادغام CPS با روش های جدید کار امتحان نمایند. دانشجویان به تأیید جدیدی درباره آینده احتمالی CPS نیاز دارند، زیرا اعتماد به داده ها مجدداً زیر سوال رفته است. توجه بسیاری به توسعه پایدار معطوف است و تا حدی به نظر می رسد که توسعه CPS سهم بیشتری در این امر داشته باشد. بنابراین ، اگرچه CPS و توسعه فناوری بخش های اساسی جامعه هستند، اما توجه به آن ها نسبتاً کم است. محققان به هر حال بودجه کار خود را پیدا می نمایند، اما منابع زیادی وجود ندارد.

سناریو D: پیشرفت کند

سناریوی D نشان دهنده دنیای در سال 2030 است که در آن پیشرفت های فناوری و اهداف توسعه پایدار به آرامی در حال پیشرفت هستند. در این سناریو، دنیا و اروپا هنوز به دنبال دستیابی به اهداف توسعه پایدار هستند، که هنوز به آنها نرسیده اند، در حالی که پیشرفت فناوری از سال 2019 توسعه زیادی به خود ندیده است. از ویژگی های کلیدی این سناریو می توان به کوشش اندک برای تنظیم مقررات توسعه اطلاعات ، افزایش اتصال به شبکه، پیشرفت آهسته کوشش ها برای الکتریکی شدن، کنترل عمده داده ها در انحصار چند شرکت قدرتمند و در عین حال افزایش حرکت به سمت ابتکارات داده باز، افزایش استفاده از سیستم های سایبر فیزیکی اتوماتیک، و تغییر کند در بازار کار اشاره نمود.

گزینه های یادگیری مادام العمر از کارگران غیرمتخصص تا مهارت بالا وجود دارد اما به عنوان یک اولویت ، آموزش عالی رقابتی ، تحولات کند در اخلاق داده ها و در نتیجه اعتماد اندک به توسعه فناوری دیده می گردد. در دنیا این سناریو، افزایش استفاده از فناوری و داده های تولیدشده هنوز تحت کنترل چند انحصار است ، با بحث های مداوم در خصوص چگونگی مقابله با این انحصار، اما مقرراتی وجود ندارد و مناطق مختلف دنیا استراتژی های مختلفی را برای کنار آمدن با آن تهیه نموده اند و پیامدهای اخلاقی و اجتماعی فناوری و استفاده از داده ها هنوز در اولویت قرار ندارند، با این وجود گروه های تحقیقاتی و برنامه های دانشگاهی این عوامل را آنالیز می نمایند.

مشابه دنیای امروز، الکتریکی شدن وسایل نقلیه توسط بعضی کشورها پشتیبانی می گردد، اما نیروی محرکه آن کشورها نیست. همه اینها سرعت اجرای اهداف توسعه پایدار را کاهش می دهد و دنیا هنوز فرصتی برابر برای همه فراهم نمی نماید. تحقیق و آموزش CPS بر دستیابی به داده ها از راه های درست و در زمان های مناسب متمرکز است. اکنون جنبشی برای افزایش گگرددگی و اجازه تسلط شرکت های عظیم بر بازار وجود ندارد.

به لطف پیشرفت نسبتاً کند فناوری ، امکاناتی در ایجاد مجموعه های جدیدی از مقررات ، توافق نامه ها، روش ها، بهترین شیوه ها،استانداردها، مقررات (برای اجتناب از مسائل و عوارض جانبی با فناوری های جدید) وجود دارد. دانشجویان به دنبال فهم این هستند که چگونه اتوماسیون می توانند از توسعه پایدار پشتیبانی کند، که علی رغم عدم موفقیت در دستیابی به SDG و دستور کار 2030، یک موضوع بسیار مهم در جامعه است. هنوز هم در یافتن راه های جدید عزم وجود دارد - سوال این است که چگونه؟ این یکی از مسائلی است که جامعه پژوهشی در این دنیا سعی در حل آن دارد.

این مطالعه نشان می دهد که چگونه عدم قطعیت ها و فرایند فعلی ممکن است آینده های متفاوتی را برای آموزش و تحقیقات CPS ایجاد کند. حتی اگر سناریوهای ارائه شده در این مطالعه تنها چند مورد از بسیاری از آینده های احتمالی باشد، برای یاری به محققان ، مربیان و موسسات برای ایده پردازی ، تجسم و درک آینده بسیار ارزشمند هستند. این مطالعه نشان می دهد که پیشرفت های تکنولوژیکی همچنان در حال افزایش است و همگام بودن با سرعت این تحول برای همه چالش برانگیز است.،ایسنا

bestcanadatours.com: مجری سفرهای گردشگری و تجاری و آموزشی | مجری مستقیم و کارگزار سفرهای بین المللی خارجی