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책소개

사이버 물리 시스템이 산업혁명 4.0의 핵심이라고 하지만, 사이버 물리 시스템이 구체적으로 어떻게 구성되며 무엇이 중요한지 알아보기는 쉽지 않다. 이 책에서는 여러 산업 및 학문 분야 최고의 전문가들이 사이버 물리 시스템의 핵심 기술과 사례 및 연구 동향을 집약해 상세히 안내하고 있다. 사이버 물리 시스템을 연구하려는 모든 실무자, 연구자 및 상급 학생들에게 지침이 될 내용을 담고 있다.

목차

Part 1 사이버 물리 시스템 응용 영역

1장. 의료 사이버 물리 시스템

__1.1 서론 및 동기
__1.2 시스템 기술과 운용 시나리오
____1.2.1 가상 의료 장비
____1.2.2 임상 시나리오
__1.3 핵심 설계 동인과 품질 속성
____1.3.1 동향
________1.3.1.1 새로운 소프트웨어 기반 기능들
________1.3.1.2 의료 장비의 접속성 증가
________1.3.1.3 생리적 폐회로 시스템
________1.3.1.4 지속적인 모니터링과 치료
____1.3.2 품질 속성과 MCPS 영역의 과제
____1.3.3 MCPS의 고신뢰 개발
________1.3.3.1 위험 완화
________1.3.3.2 모델 기반 MCPS 개발의 과제
________1.3.3.3 사례 연구: PCA 주입 펌프
____1.3.4 온디맨드 의료 장비와 보증된 안전성
________1.3.4.1 장비의 조정
________1.3.4.2 정의: 가상 의료 장비
________1.3.4.3 표준과 규제
________1.3.4.4 사례 연구
____1.3.5 스마트 알람과 임상 의사결정 지원 시스템
________1.3.5.1 노이즈 많은 집중 치료 환경
________1.3.5.2 핵심 기능의 문제들
________1.3.5.3 사례 연구: CABG 환자를 위한 스마트 알람 시스템
____1.3.6 폐회로 시스템
________1.3.6.1 더 높은 수준의 지능
________1.3.6.2 폐회로 시스템의 위험성
________1.3.6.3 사례 연구: 폐회로 PCA 주입 펌프
________1.3.6.4 추가 과제 요인들
____1.3.7 보증 케이스
________1.3.7.1 안전성 보증 케이스
________1.3.7.2 증명과 신뢰
________1.3.7.3 사례 연구: GPCA 안전성
__1.4 실무자들의 시사점
____1.4.1 MCPS 개발자 관점
____1.4.2 MCPS 관리자 관점
____1.4.3 MCPS 사용자 관점
____1.4.4 환자 관점
____1.4.5 MCPS 규제 기관 관점
__1.5 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


2장. 에너지 사이버 물리 시스템

__2.1 서론 및 동기
__2.2 시스템 설명과 운영 시나리오
__2.3 핵심 설계 동인 및 품질 속성
____2.3.1 핵심 시스템 원칙
________2.3.1.1 지속가능한 사회 생태적 에너지 시스템
________2.3.1.2 중요 시스템 수준 특성
____2.3.2 아키텍처 1의 수행 목표
________2.3.2.1 아키텍처 1의 시스템 이슈
________2.3.2.2 아키텍처 1 시스템의 향상된 사이버 능력
________2.3.2.3 아키텍처 1을 위한 CPS 설계상의 과제
________2.3.2.4 아키텍처 2를 위한 CPS 설계상의 과제
________2.3.2.5 아키텍처 3~5를 위한 CPS 설계상의 과제
____2.3.3 전진할 수 있는 방법
__2.4 지속 가능한 SEES를 위한 사이버 패러다임
____2.4.1 SEES를 위한 CPS의 물리 기반 구성
____2.4.2 SEES의 CPS를 위한 DyMonDS 기반 표준
________2.4.2.1 데이터 기반 동적 집단화의 역할
________2.4.2.2 사전 정의된 하부 시스템이 있는 시스템에서의 조정
____2.4.3 상호작용 변수 기반의 자동 모델링 및 제어
__2.5 실무자의 시사점
____2.5.1 성능 목표의 IT 기반 진화
____2.5.2 분산 최적화
__2.6 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌

3장. 무선 센서 네트워크 기반의 사이버 물리 시스템

__3.1 서론 및 동기
__3.2 시스템 해설 및 운영 시나리오
____3.2.1 매체 접근 제어(MAC)
____3.2.2 라우팅
____3.2.3 노드 정위
____3.2.4 클록 동기화
____3.2.5 전원 관리
__3.3 핵심 설계 동인과 품질 속성
____3.3.1 물리 인식적
____3.3.2 실시간 인식적
____3.3.3 런타임 검증 인식적
____3.3.4 보안 인식적
__3.4 실무자의 함의
__3.5 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


Part 2 기초

4장. 사이버 물리 시스템을 위한 기호적 합성

__4.1 서론 및 동기
__4.2 기본 기법
____4.2.1 사전 지식
____4.2.2 문제의 정의
________4.2.2.1 시스템 모델링
________4.2.2.2 선형 시간 논리
________4.2.2.3 합성 문제
____4.2.3 합성 문제의 해결
________4.2.3.1 근사 시뮬레이션 관계
________4.2.3.2 제어기 개량
____4.2.4 기호 모델의 구축
________4.2.4.1 안정성 가정
________4.2.4.2 기호 모델
__4.3 고급 기법
____4.3.1 기호 모델의 구축
________4.3.1.1 기본 알고리즘
________4.3.1.2 고급 알고리즘
____4.3.2 연속 시간 제어기
____4.3.3 소프트웨어 도구
__4.4 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


5장. 피드백 제어 시스템의 소프트웨어 및 플랫폼 이슈

__5.1 서론 및 동기5.2 기본 기법
____5.2.1 제어기 타이밍
____5.2.2 자원 효율을 위한 제어기 설계
__5.3 고급 기법
____5.3.1 계산 시간 단축
____5.3.2 저빈도 샘플링
____5.3.3 이벤트 기반 제어
____5.3.4 제어기 소프트웨어 구조
____5.3.5 컴퓨팅 자원의 공유
________5.3.5.1 제어 서버
____5.3.6 피드백 제어 시스템의 분석 및 시뮬레이션
________5.3.6.1 지터버그
________5.3.6.2 지터마진
________5.3.6.3 트루타임
__5.4 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


6장. 하이브리드 시스템의 논리적 정확성

__6.1 서론 및 동기
__6.2 기본적 기법
____6.2.1 이산 검증
________6.2.1.1 모델 검사 도구 및 관련 논리
________6.2.1.2 선형 시간 논리
________6.2.1.3 사례: 헬리콥터 비행 제어 검증
________6.2.1.4 관찰
__6.3 고급 기법
____6.3.1 실시간 검증
________6.3.1.1 예제: 간단한 조명 제어
________6.3.1.2 구성과 동기화
________6.3.1.3 기능적 특성
________6.3.1.4 한계와 향후 연구.
____6.3.2 하이브리드 검증
________6.3.2.1 예: 바운싱 볼
________6.3.2.2 예: 온도 조절기
________6.3.2.3 한계와 향후 연구
__6.4 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


7장. 사이버 물리 시스템의 보안

__7.1 서론 및 동기
__7.2 기본 기법
____7.2.1 사이버 보안 요구사항
____7.2.2 공격 모델
________7.2.2.1 공격 진입점
________7.2.2.2 적 행동
____7.2.3 대응 방안
________7.2.3.1 키 관리
________7.2.3.2 안전한 통신 아키텍처
________7.2.3.3 시스템 보안 및 장치 보안
__7.3 진보된 기법들
____7.3.1 시스템 이론적 접근 방법
________7.3.1.1 보안 요구사항
________7.3.1.2 시스템과 공격 모델
________7.3.1.3 대응 방안
__7.4 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


8장. 분산 사이버 물리 시스템의 동기화

__8.1 서론 및 동기
____8.1.1 사이버 물리 시스템의 문제들
____8.1.2 동기화를 위한 복잡성 축소 기법
__8.2 기본 기법들
____8.2.1 형식적 소프트웨어 엔지니어링
____8.2.2 분산 합의 알고리즘
____8.2.3 동기 록스탭 실행
____8.2.4 시간 트리거 아키텍처
____8.2.5 관련 기술
________8.2.5.1 실시간 네트워킹 미들웨어
________8.2.5.2 내장애 시스템 설계
________8.2.5.3 분산 알고리즘의 형식적 검증
__8.3 진보된 기법들
____8.3.1 물리적 비동기, 논리적 동기 시스템
________8.3.1.1 PALS 시스템 가정들
________8.3.1.2 다중 속도 계산을 위한 패턴 확장
________8.3.1.3 PALS 아키텍처 명세
__8.4 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


9장. 사이버 물리 시스템을 위한 실시간 스케줄링

__9.1 서론 및 동기
__9.2 기본 기법
____9.2.1 고정 타이밍 파라미터를 갖는 스케줄링
________9.2.1.1 최악의 경우 실행 시간의 결정
________9.2.1.2 표현과 형식 체계
________9.2.1.3 고정 우선순위 할당
________9.2.1.4 동적 우선순위 할당
________9.2.1.5 동기화
____9.2.2 메모리 효과
__9.3 고급 기법
____9.3.1 다중 프로세서/다중 코어 스케줄링381
________9.3.1.1 전역 스케줄링
________9.3.1.2 분할 스케줄링
________9.3.1.3 공정성을 이용한 알고리즘
________9.3.1.4 태스크 분리를 사용한 알고리즘
________9.3.1.5 메모리 효과
____9.3.2 변동성과 불확실성의 수용
________9.3.2.1 Q-RAM을 사용한 자원 배분 절충 방안
________9.3.2.2 혼합 중요도 스케줄링
____9.3.3 다른 자원들의 관리
________9.3.3.1 네트워크 스케줄링과 대역폭 분배
________9.3.3.2 파워 관리
____9.3.4 리드믹 태스크 스케줄링
__9.4 요약 및 열린 도전 과제
__참고문헌


10장. 사이버 물리 시스템에서의 모델 통합

__10.1 서론 및 동기
__10.2 기본 기법
____10.2.1 인과성
____10.2.2 시간에 대한 의미 체계 도메인
____10.2.3 계산 과정에 대한 상호작용 모델
____10.2.4 CPS DSML의 의미 체계
__10.3 고급 기법
____10.3.1 ForSpec
____10.3.2 CyPhyML의 구문
____10.3.3 의미 체계의 형식화.
________10.3.3.1 구조적 의미 체계
________10.3.3.2 표시적 의미 체계
________10.3.3.3 파워 단자 연결의 표시적 의미 체계
________10.3.3.4 신호 단자 연결의 의미 체계
____10.3.4 언어 통합의 형식화
________10.3.4.1 통합 소프트웨어
________10.3.4.2 본드 그래프 통합
________10.3.4.3 모델리카 통합
________10.3.4.4 신호 흐름 통합
__10.4 요약 및 열린 도전 과제
참고문헌