ระบบไซเบอร์-กายภาพ (Cyber-Physical System หรือ CPS) คือระบบที่ผสานรวมส่วนประกอบทางกายภาพและส่วนประกอบทางคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน เพื่อตรวจสอบและควบคุมกระบวนการทางกายภาพได้อย่างราบรื่น ระบบเหล่านี้รวมเอาความสามารถในการตรวจจับ การกระตุ้น การคำนวณ และการสื่อสารเข้าไว้ด้วยกัน และใช้ประโยชน์จากสิ่งเหล่านี้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือโดยรวมของระบบทางกายภาพ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระบบไซเบอร์-กายภาพ (Cyber-Physical System หรือ CPS) คือกลุ่มของอุปกรณ์ประมวลผลที่สื่อสารกันและโต้ตอบกับโลกทางกายภาพผ่านเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ในวงจรป้อนกลับ ตัวอย่างของ CPS ได้แก่ รถยนต์ไร้คนขับ และ STARMAC ซึ่งเป็นเครื่องบินควอดโรเตอร์ขนาดเล็ก ในบทความนี้ เราจะมาทำความรู้จักกับระบบไซเบอร์-กายภาพ คุณสมบัติ การใช้งาน และลักษณะเฉพาะของมัน

ระบบไซเบอร์กายภาพคืออะไร?

ระบบไซเบอร์-กายภาพ (Cyber-Physical System หรือ CPS) คือระบบคอมพิวเตอร์ที่ผสานรวมกระบวนการทางกายภาพเข้ากับอัลกอริธึมการคำนวณและเซ็นเซอร์เครือข่าย เพื่อตรวจสอบและควบคุมกระบวนการทางกายภาพแบบเรียลไทม์ เทคโนโลยีนี้เชื่อมต่อโลกทางกายภาพและโลกเสมือน ทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ที่ราบรื่นระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร CPS มีการประยุกต์ใช้ในหลากหลายด้าน เช่น ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ ยานยนต์ไร้คนขับ ระบบดูแลสุขภาพ และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และความสามารถในการตัดสินใจผ่านการเชื่อมต่อและการทำงานอัตโนมัติ

คุณลักษณะของระบบไซเบอร์-กายภาพ

ในแง่ของระบบไซเบอร์-กายภาพ คุณลักษณะบางอย่างถูกจัดเป็นความลับ

1. การคำนวณแบบตอบสนอง:ในทางกลับกัน ระบบแบบตอบสนองจะโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่องผ่านทางอินพุตและเอาต์พุต ตัวอย่างคลาสสิกของการคำนวณแบบตอบสนองคือโปรแกรมควบคุมความเร็วอัตโนมัติของรถยนต์
2. การเชื่อมต่อเครือข่าย:ระบบ CPS ต้องใช้การเชื่อมต่อเครือข่ายเป็นพื้นฐานในการสื่อสารระหว่างโลกไซเบอร์และโลกทางกายภาพ
3. ความแข็งแกร่งและความน่าเชื่อถือ:เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ระบบไซเบอร์กายภาพ (CPS) จำเป็นต้องมีความน่าเชื่อถือสูง
4. การทำงานพร้อมกัน (Concurrency):ในระบบไซเบอร์-กายภาพ หมายถึงการดำเนินการหลายงานหรือหลายกระบวนการพร้อมกันอย่างเป็นระบบและประสานงานกัน
5. การคำนวณแบบเรียลไทม์:ระบบ CPS มีความสามารถในการคำนวณแบบเรียลไทม์ ซึ่งช่วยให้สามารถตัดสินใจได้อย่างยืดหยุ่นโดยอิงจากข้อมูลทางกายภาพในโลกแห่งความเป็นจริง
6. แอปพลิเคชันที่สำคัญต่อความปลอดภัย:ในแง่ของแอปพลิเคชัน CPS ที่ความปลอดภัยของระบบมีความสำคัญเหนือกว่าประสิทธิภาพและการพัฒนาระบบ

ลักษณะเฉพาะ

• เป็นการผสมผสานระหว่างฟิสิกส์กับส่วนประกอบทางไซเบอร์ที่เชื่อมโยงกันเป็นเครือข่าย
• ระบบ CPS มีไว้เพื่อตรวจสอบและควบคุมกระบวนการทางกายภาพในลักษณะที่ราบรื่นไร้รอยต่อ
• ในระบบ CPS เซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ทำงานในวงจรป้อนกลับ
• ในระบบ CPS อุปกรณ์ต่างๆ ถูกออกแบบมาเพื่อโต้ตอบกับกระบวนการทางกายภาพและควบคุมกระบวนการเหล่านั้น
• ระบบ CPS มีความซับซ้อนมากกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ IoT

การประยุกต์ใช้ระบบไซเบอร์-กายภาพ

ระบบไซเบอร์-กายภาพ (Cyber-Physical Systems หรือ CPS) มีการประยุกต์ใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างกว้างขวางด้วยเทคโนโลยี โดย CPS ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในหลายสาขาอย่างที่เห็นได้

• การเกษตร:ด้วยระบบ CPS เราสามารถพัฒนาเซ็นเซอร์และรถแทรกเตอร์หรือเครื่องเก็บเกี่ยวชนิดต่างๆ ที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับประเภทและสภาพของดินได้

• การบิน:การบินเป็นหนึ่งในสาขาที่สามารถได้รับประโยชน์จากการบูรณาการ CPS ในด้านการบิน CPS สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการควบคุมและความปลอดภัยของอากาศยาน ตลอดจนเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิผลได้

• การดูแลสุขภาพและการแพทย์เฉพาะบุคคล:ระบบ CPS มีเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องมือทางการแพทย์และอุปกรณ์สวมใส่ที่เชื่อมต่อกันเพื่อตรวจสอบข้อมูลสุขภาพของผู้ป่วย

• โครงสร้างพื้นฐานทางแพ่ง:ระบบไซเบอร์-กายภาพกำลังใช้การปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานด้วยเทคโนโลยีเพิ่มประสิทธิภาพใหม่ๆ เช่น เทคโนโลยีดิจิทัลขั้นสูงอย่างIoT และเซ็นเซอร์เป็นต้น

• การผลิต:ในภาคการผลิต ระบบ CPS สามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการผลิตแบบเรียลไทม์ ช่วยปรับปรุงคุณภาพและลดของเสีย

• การขนส่ง:ในด้านการขนส่ง CPS สามารถปรับปรุงความปลอดภัยและประสิทธิภาพได้ผ่านระบบจัดการจราจรอัจฉริยะ การสื่อสารระหว่างยานพาหนะ และยานพาหนะขับเคลื่อนอัตโนมัติ

คำเตือนด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์และทางกายภาพ

• ช่องโหว่ของเครือข่าย:ระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS) มีความเสี่ยงต่อการโจมตีทางไซเบอร์ที่ใช้ประโยชน์จากเครือข่ายที่เชื่อมต่อ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อบริการที่สำคัญได้

• ข้อกังวลด้านความปลอดภัย:ระบบ CPS ที่ถูกบุกรุกอาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยในภาคส่วนต่างๆ เช่น การดูแลสุขภาพและการขนส่ง ซึ่งความล้มเหลวของระบบหรือการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาตอาจก่อให้เกิดอันตรายได้

• ความปลอดภัยของข้อมูล:การรับรองความถูกต้องของข้อมูลมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากระบบไซเบอร์กายภาพ (CPS) ต้องอาศัยข้อมูลเซ็นเซอร์ที่แม่นยำสำหรับการตัดสินใจแบบเรียลไทม์ ข้อมูลที่ถูกดัดแปลงอาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดและการทำงานที่ไม่น่าเชื่อถือ

• ปัญหาด้านการบูรณาการ:การผสมผสานระบบเก่ากับเทคโนโลยี CPS ใหม่ อาจก่อให้เกิดช่องโหว่ด้านความปลอดภัยและปัญหาความเข้ากันได้ ซึ่งจำเป็นต้องมีมาตรการรักษาความปลอดภัยทางไซเบอร์ที่เข้มงวด

• การปฏิบัติตามกฎระเบียบ:การปฏิบัติตามมาตรฐานและกฎระเบียบด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปกป้อง CPS จากภัยคุกคามที่เปลี่ยนแปลงไป และสร้างความยืดหยุ่น

คำเตือนเหล่านี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการใช้ มาตรการรักษา ความปลอดภัยทางไซเบอร์ ที่มีประสิทธิภาพ เพื่อปกป้องระบบไซเบอร์-กายภาพจากความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น และรักษาความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือในการดำเนินงาน

บทสรุป

จากที่กล่าวมาข้างต้น เราได้แนะนำพื้นฐานเกี่ยวกับระบบไซเบอร์-กายภาพ (Cyber-Physical Systems หรือ CPS) ไปแล้ว ระบบ CPS มีฟังก์ชันการทำงานหลากหลายเพื่อปรับปรุงระบบอัตโนมัติ การดูแลสุขภาพ การพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน และอีกหลายสาขา ระบบไซเบอร์-กายภาพ (CPS) คือการผสมผสานที่ซับซ้อนขององค์ประกอบทางกายภาพและทางคอมพิวเตอร์ที่โต้ตอบกันแบบเรียลไทม์เพื่อให้บรรลุเป้าหมายเฉพาะ