Cyber physical systems leggen de fundering voor de volgende generatie slimme apparaten

Machines werken steeds vaker op een slimme manier samen met hun fysieke omgeving. Deze zogeheten cyber physical systems (CPS) zijn specifiek gemaakt om naadloos samen te werken met de echte wereld. Cognizant en TU Delft hebben de impact van deze technologie in kaart gebracht en zetten zes tips voor het ontwerpen en implementeren van CPS op een rijtje.

"Onze samenwerking met de universiteit moet baanbrekende technologische ontwikkelingen stimuleren. Hierbij ligt de focus op CPS", zegt Aan Chauhan, Chief Technology Officer bij Cognizant. Deze systemen zorgen dankzij de wisselwerking tussen machines, sensoren, ingebouwde intelligentie en andere communicatiemiddelen voor nieuwe mogelijkheden en vormen van automatisering. Cyber physical systems maken niet alleen nu al indruk in de vorm van slimme apparaten, voertuigen, netwerken en robots, maar leggen ook de fundering voor de volgende generatie.

Toekomstmuziek

Wanneer het aankomt op impact voor de toekomst zijn er een paar belangrijke trends in CPS die inzicht geven in wat ons staat te wachten. Zo laten zwermintelligentie (een vorm van kunstmatige intelligentie, gebaseerd op collectief gedrag van zelforganiserende systemen) en robotica een groep autonome robots samenwerken aan een gemeenschappelijk doel. Deze robots kunnen zelfstandig organiseren, herstellen en problemen oplossen. Hier kan in de praktijk bijvoorbeeld kanker mee worden behandeld.

Een ander voorbeeld is tactiel internet. Met deze real-time, fysieke interactie op afstand – via het internet – is zorg bijvoorbeeld niet meer locatiegebonden, en kunnen operaties op afstand realiteit worden. Onlangs is 's werelds eerste robotische hartoperatie op afstand uitgevoerd door een arts die zich op dertig kilometer afstand van de patiënt bevond. Edge-based systemen vormen de basis voor goed functionerende CPS, zeker wanneer iedere (milli)seconde telt. Denk hierbij aan reddingsoperaties op afstand, zelfrijdende auto’s of militaire operaties.

Zes tips

De impact van CPS is duidelijk. Maar hoe zet je deze systemen in? Cognizant geeft zes tips voor het ontwerpen en implementeren van CPS.

1. Breng het ecosysteem van het apparaat in kaart en monitor dit. De toegang tot omgevings- en situatiegegevens is nodig om optimale prestaties te garanderen.
2. Hanteer een use-case aanpak. Begin hierin met de minder complexe implementaties en ga stapsgewijs door naar complexere en AI-gedreven systemen.
3. Modelleer, simuleer en test in gereguleerde omgevingen. Zo kunnen CPS-systemen ruim van tevoren worden afgestemd voordat ze live gaan.
4. Ontwikkel een architectuur die schaalbaar is, zowel op meta- als fysiek niveau van het apparaat. Zo zijn de systemen eenvoudig aan te passen bij technologische veranderingen.
5. Ontwerp met menselijke interventies en herzieningen in gedachten. Zo voorzie je noodsituaties, als de zelfgestuurde omgeving niet naar behoren functioneert.
6. Vergeet robuustheid en privacyoverwegingen niet. Alleen dan voldoe je aan regelgeving zoals GDPR en waarborg je de veiligheid van mensen.

Slimme apparaten zijn een onmisbaar deel van het dagelijks leven geworden. Waar ze voorheen altijd onafhankelijk van elkaar werkten, worden ze nu gemaakt om samen te werken met andere slimme apparaten én autonome fysieke systemen in de vorm van CPS. Gecombineerd met verbeterde reken-, opslag- en analysemogelijkheden, ontstaan zo nieuwe zakelijke en sociale interactiemodellen.

De mogelijkheden zijn eindeloos, stellen Cognizant en TU Delft. Maar, zoals bij elke vorm van innovatie, zullen de industrie en overheden zich niet alleen moeten richten op het leveren van vernieuwende producten en diensten, maar zeker ook op het naleven van zowel ethische als beveiligingskwesties.