Müasir texnologiya, elektronika və informasiya sistemləri ilə bağlı gündəlik həyatımızda rast gəldiyimiz çoxsaylı terminlər arasında “CPS” anlayışı xüsusi yer tutur. CPS – yəni “Cyber-Physical Systems” ifadəsinin abreviaturası olub, “Kiber-Fiziki Sistemlər” anlamına gəlir. Bu termin son onilliklərdə sənaye, nəqliyyat, səhiyyə, kənd təsərrüfatı və digər bir çox sahədə önəmli rol oynamağa başlayıb. Kiber-fiziki sistemlər fiziki komponentlərlə rəqəmsal texnologiyaların birləşməsindən ibarət olan kompleks strukturlardır. Başqa sözlə, bu sistemlər real dünya ilə virtual dünya arasında qarşılıqlı əlaqəni təmin edən texnoloji körpüdür.
CPS texnologiyaları süni intellekt, avtomatlaşdırma, sensor sistemləri, real vaxtlı monitorinq, və böyük verilənlərin idarəsi kimi bir çox qabaqcıl sahələrlə sıx əlaqəlidir. Həyatımızın bir çox sahəsində – ağıllı avtomobillərdən tutmuş, ağıllı elektrik şəbəkələrinə, tibbi diaqnostik sistemlərdən robotlaşdırılmış istehsal proseslərinə qədər – CPS modelləri tətbiq olunmaqdadır.
Bu texnologiyanın inkişafı, həmçinin təhlükəsizlik, etibarlılıq və optimallaşdırma kimi aspektləri də gündəmə gətirir. Sənaye 4.0 və daha yeni texnoloji inqilabların əsasını təşkil edən CPS-lər gələcəyin ağıllı sistemlərinin bünövrəsidir. Onların funksionallığını və əhəmiyyətini anlamaq, texnoloji savadlı cəmiyyətin formalaşmasında vacib rol oynayır.
CPS-in əsas anlayışı və terminoloji mənası
Cyber-Physical Systems (CPS) termini ilk dəfə olaraq 2006-cı ildə Kaliforniya Universiteti tərəfindən geniş şəkildə elmi ədəbiyyata daxil edilmişdir. Bu anlayış fiziki sistemlərlə informasiya-kommunikasiya texnologiyalarının sintezini ifadə edir. Yəni burada real dünya prosesləri (məsələn, mexaniki hərəkətlər, temperatur, səs, vibrasiya və s.) rəqəmsal vasitələrlə müşahidə edilir, təhlil olunur və tənzimlənir.
CPS-in əsas məqsədi fiziki aləmdə baş verən hadisələri real vaxtda monitorinq etmək və bu məlumatlara əsasən avtomatik qərarlar qəbul edib, müdaxilə etməkdir. Bu sistemlərdə sensorlar, aktuatorlar, prosessorlar və proqram təminatı inteqrasiya olunur.
Fiziki komponentlər (real proseslər) və kiber komponentlər (verilənlərin emalı və proqram təminatı) bir-birini tamamlayır və qarşılıqlı əlaqədə işləyirlər. Bu, sistemə həm müstəqil qərarvermə, həm də optimallaşdırma imkanı verir.
CPS-in strukturu və texnoloji komponentləri
CPS-in quruluşu çoxsəviyyəli və kompleksdir. Onun əsas texniki komponentlərini aşağıdakı şəkildə qruplaşdırmaq mümkündür:
- Sensorlar və aktuatorlar: Fiziki mühitdə baş verən hadisələri hiss edərək rəqəmsal siqnallara çevirir və ya əksinə, rəqəmsal əmrləri fiziki hərəkətə çevirir.
- Gömülü sistemlər: Real vaxtda çalışan mikroprosessor və proqram modullarından ibarət kiçik kompüterlərdir. Sensorlardan gələn məlumatları emal edir və aktuatorlara siqnal ötürür.
- Şəbəkə infrastrukturu: Komponentlər arasında informasiya axınını təmin edir. Yüksək sürətli və aşağı gecikməli əlaqə CPS-in funksionallığı üçün vacibdir.
- Bulud hesablama və böyük verilənlər platformaları: Toplanan verilənlərin uzaq serverlərdə saxlanılması, emalı və analizinə imkan verir.
- Süni intellekt və maşın öyrənməsi alqoritmləri: Sistemlərin öz-özünə öyrənməsi və qərar verməsi üçün istifadə olunur.
Bu komponentlər bir yerdə çalışaraq sistemin çevik, adaptiv və intellektual olmasını təmin edir.
CPS-in əsas funksiyaları və imkanları
Kiber-fiziki sistemlərin əsas funksiyaları bunlardır:
- Real vaxt monitorinq və diaqnostika: Sistem istənilən an fiziki komponentlərin vəziyyətini analiz edə bilir.
- Avtomatik qərarvermə: Gələn siqnallar əsasında dərhal cavab verərək fiziki proseslərə müdaxilə etmək imkanı yaradır.
- Enerji və resursların optimallaşdırılması: Məlumatların dəqiq təhlili nəticəsində enerji sərfiyyatı və əməliyyat xərcləri azaldılır.
- Özünü adaptasiya və özünü tənzimləmə: Şərtlər dəyişdikcə sistem özünü yenidən tənzimləyə bilər.
- Güclü inteqrasiya: Müxtəlif texnologiyalar bir araya gətirilərək kompleks idarəetmə strukturunu formalaşdırır.
CPS texnologiyalarının tətbiq sahələri
CPS texnologiyaları aşağıdakı sahələrdə geniş istifadə olunur:
- Avtomobil sənayesi – Ağıllı nəqliyyat sistemləri, avtonom avtomobillər və sürətə nəzarət sistemləri CPS-lərin nümunəsidir.
- Tibb və sağlamlıq – Giyilə bilən cihazlar, ağıllı diaqnostik sistemlər və uzaqdan monitorinq texnologiyaları.
- Enerji sektoru – Ağıllı enerji şəbəkələri (Smart Grid) vasitəsilə istehlak və istehsalın optimallaşdırılması.
- İstehsalat və sənaye – Robotlaşdırılmış xəttlər, real vaxt keyfiyyət nəzarəti və adaptiv istehsalat sistemləri.
- Kənd təsərrüfatı – Ağıllı suvarma sistemləri, torpaq analiz alətləri və peyk monitorinqi.
CPS-in sənaye 4.0 və texnoloji inqilabla əlaqəsi
Sənaye 4.0 konsepsiyası CPS texnologiyasına əsaslanır. Bu yanaşma istehsalat proseslərini rəqəmsallaşdırmaq, məlumat yönümlü qərarlar vermək və avtomatlaşdırmanı maksimum səviyyəyə çıxarmağı nəzərdə tutur. CPS-lər bu məqsədlə mexaniki və elektron komponentləri ağıllı proqram təminatları ilə birləşdirir.
Robotların əməkdaşlığı, məhsulun özünü istehsal edən sistemlər, “smart factory” konsepsiyası və rəqəmsal əkiz (digital twin) texnologiyaları CPS sayəsində mümkün olub. Beləliklə, sənaye müəssisələri daha çevik və rəqabətqabiliyyətli olur.
CPS-in üstünlükləri və faydaları
CPS texnologiyalarının tətbiqi cəmiyyət və sənaye üçün çoxsaylı üstünlüklər yaradır:
- Effektivlik: Resurslar daha dəqiq və optimal şəkildə istifadə olunur.
- Təhlükəsizlik: Real vaxt monitorinqi qəza riskini azaldır.
- Dayanıqlılıq: Ətraf mühitə təsir minimuma endirilir.
- Xərcə qənaət: İşçi qüvvəsinə və xammala qənaət edilir.
- Məhsuldarlıq: İstehsal daha sürətli və keyfiyyətli olur.
CPS texnologiyalarının çağırışları və riskləri
Bu sistemlərin üstünlükləri ilə yanaşı, bir sıra çətinlikləri də mövcuddur:
- Kibertəhlükəsizlik riskləri: Məlumatların oğurlanması və ya sistemə xarici müdaxilə ciddi problemlər yarada bilər.
- Məlumat məxfiliyi: Ağıllı sistemlər istifadəçilərin şəxsi məlumatlarını toplaya və ötürə bilər.
- Çətin inteqrasiya: Mövcud sistemlərlə uyğunluq problemi yarana bilər.
- Texniki mürəkkəblik: Təcrübəli mühəndis və proqramçılar tələb olunur.
- Yüksək ilkin investisiya: CPS texnologiyalarına keçid üçün böyük maliyyə resursları lazımdır.
CPS-in gələcək perspektivləri və tədqiqat istiqamətləri
CPS texnologiyalarının gələcəyi parlaq görünür. Aşağıdakı istiqamətlərdə sürətli inkişaf gözlənilir:
- Kvant texnologiyalarla inteqrasiya
- Süni intellektin daha dərin tətbiqi
- Ağıllı şəhərlərdə CPS əsaslı infrastruktur
- Biosensorlarla tibbi tətbiqlərin genişlənməsi
- Avtomatik idarəetmə sistemlərinin təkmilləşdirilməsi
Universitetlər və texnoloji mərkəzlər bu istiqamətdə yeni tədqiqatlar aparır. Beynəlxalq təşkilatlar da bu texnologiyaların standartlaşdırılması və etik çərçivəyə salınması ilə məşğuldurlar.
Cyber-Physical Systems – yəni kiber-fiziki sistemlər – müasir texnologiyanın ən perspektivli və strateji istiqamətlərindən biridir. Fiziki və rəqəmsal aləmi birləşdirən bu sistemlər həyatımızın bir çox sahəsinə təsir edir. Avtonom avtomobillərdən tutmuş ağıllı enerji sistemlərinə qədər CPS-in tətbiq dairəsi getdikcə genişlənir. Onların düzgün şəkildə qurulması, təhlükəsizliyi təmin edilməsi və davamlı inkişafı üçün həm texnoloji savadlılıq, həm də etik və hüquqi yanaşmalar zəruridir.
Azərbaycan cəmiyyəti də bu texnologiyaların potensialından faydalanmaq üçün həm dövlət, həm də özəl sektor səviyyəsində investisiya və tədqiqatlara yönəlməlidir. Gələcəyin texnologiyasını bugündən başa düşmək və tətbiq etmək rəqabət üstünlüyü qazandıracaq.
Ən Çox Verilən Suallar
CPS – Cyber-Physical Systems ifadəsinin qısaltmasıdır və bu sistemlər fiziki və kiber komponentlərin bir araya gəldiyi kompleks texnoloji quruluşları əhatə edir.
CPS texnologiyası ağıllı avtomobillər, səhiyyə sistemləri, sənaye avtomatlaşdırması, ağıllı evlər və kənd təsərrüfatı sahəsində geniş tətbiq olunur.
Əsas komponentlərə sensorlar, aktuatorlar, gömülü sistemlər, proqram təminatı, bulud platformaları və şəbəkə əlaqələri daxildir.
SCADA sadəcə uzaqdan monitorinq və nəzarətə yönəlik sistemdir, CPS isə fiziki və virtual aləmin qarşılıqlı inteqrasiyasını təmin edən daha inkişaf etmiş platformadır.
Effektiv resurs istifadəsi, real vaxt nəzarəti, yüksək məhsuldarlıq, risklərin azaldılması və avtomatlaşdırılmış qərarvermə əsas üstünlüklərdəndir.
Kibertəhlükəsizlik riskləri, sistemin mürəkkəbliyi, yüksək maliyyət və məlumatların məxfiliyi ilə bağlı problemlər CPS istifadəsində əsas çətinliklərdir.
CPS texnologiyası sənaye 4.0-un əsas təməlidir. Ağıllı fabriklər və adaptiv istehsalat modelləri CPS üzərindən inkişaf etdirilir.
Sensorlar vasitəsilə məlumat toplanır, prosessorlar bu məlumatları analiz edir və aktuatorlara komanda göndərərək dərhal fiziki hərəkətə çevirir.
Süni intellekt CPS sistemlərinə analiz, proqnoz, adaptasiya və avtomatik qərarvermə funksiyalarını yerinə yetirmək imkanı verir.
Sənaye mühəndisliyi, proqram təminatı, avtomatlaşdırma sistemləri, kibertəhlükəsizlik və məlumat analizi sahələrində CPS üzrə karyera imkanları genişdir.
