一种基于可信网络的信息物理系统（CPS）的制作方法

本发明涉及人工智能、物联网、区块链技术领域，尤其涉及信息物理系统(cps)领域。

背景技术：

自2005年提出至今，信息物理系统(cps，cyberphysicalsystem)的发展受到各国的学术界、科技界争相研究的重要方向，该技术在环境感知的基础上实现人、机、物的互联互通与深度融合。cps与物联网的自然衔接，将改变人类的生存方式，使人类真正进入智能时代。

cps是由子技术、自动化技术、信息处理技术、通信技术、网络技术综合发展的产物，cps感知物理世界，并对感知结果进行处理、计算、存储、分析，根据结果反馈控制物理世界。cps强调网络世界和物理世界的交互，涉及未来网络环境下海量异构数据的融合、不确定信息信号的实时可靠处理与通信、动态资源与能力的有机协调和自适应控制，是具有高度自主感知、自主判断、自主调节和自治能力，能够实现虚拟世界和实际物理世界互联与协同的下一代智能系统。

但当前的cps研究与应用仍侧重于嵌入式系统与物理实体联接实现cps的“智能”。cps在分布式、互联网络中的行为，其安全性、可靠性与可信性仍依赖cps本身或控制cps的中心化云端系统或线下组织、自然人，即目前的cps并不具有能独立(或代表其组织或自然人)在分布式互联网络中进行可信、安全交互的能力。由于缺乏在分布式、互联环境下，独立进行物理实体之间或物理实体与人之间的可靠、安全的智能交互能力，实际上将极大地限制cps的应用领域与范围。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明设计了一种基于可信网络的cps系统，通过在可信网络(联盟型/公有型区块链平台)上部署与cps一一对应的“数字智能代理”智能合约，并通过与cps物理系统的可靠绑定，使cps具有了在分布式、去中心运行环境下进行安全、可靠的物-物、人-物交互能力。为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

如图1所示，设计了一种基于可信网络的物理信息系统(cps)，包括有如下组成部分：

(1)具有对物理世界进行感知、信息处理、计算、数据传输、反馈控制的物理实体模块；

(2)基于身份许可模式运行的联盟型区块链平台或基于非身份许可模式运行的公有型区块链平台；

(3)部署于区块链平台中，与物理实体模块一一对应的智能合约；

(4)由自然人控制，可用于智能合约创建及物理实体模块读取的一组非对称密钥账户。

如图1所示，本cps在区块链网络中创建物理实体模块的“数字智能代理”智能合约时，创建账户为对该物理实体具有所有权的自然人的非对称密钥账户，该智能合约一经创立仅能由该账户执行相关超级权限任务。

如图2所示，本cps系统在区块链网络中所创建物理实体模块的“数字智能代理”智能合约，具有描述物理实体的相关数据结构，包括但不限于如下数据内容：

(1)代表该物理实体在物理世界中的唯一编码；

(2)该物理实体的名称、属性、特征等其它必要内容；

(3)该物理实体的所有者；

(4)该物理实体的历史活动数据记录(或记录数据的访问地址)。

如图2所示，本cps系统的“数字智能代理”智能合约，定义有相关的函数，可在区块链网络中其它账户(包括其它智能体)的交易触发下，代表智能体自动执行相关交互操作，这些交互操作函数包括但不限于如下方面的内容：

(1)代表智能体进行转账或接受转账操作；

(2)代表智能体进行智能体相关数据访问授权操作；

(3)代表智能体进行智能体相关状态转移操作；

(4)物理实体历史数据登记操作。

如图2所示，本cps的“数字智能代理”智能合约，仅能由其创建账户执行智能体所有权、智能合约超级权限的转移操作。

如图2所示，本cps系统“数字智能代理”智能合约，有关物理实体的初始数据(如物理实体的编码、特征数据等)在该智能合约创建时即建立并与物理实体一一绑定，智能合约的账户即是该物理实体在区块链网络中的身份。

如图2所示，cps系统的“数字智能代理”智能合约，有关物理实体的历史活动数据，由物理实体进行采集并在自然人账户授权的条件下进行该物理实体活动数据的定时记录。

如图1所示，本cps系统在区块链网络中的物理实体，根据所绑定的智能合约的相关状态的访问执行相关物理操作，相关物理操作包括但不限于物理实体相关执行操作的开、关。

如图1所示，本cps系统在区块链网络中的物理实体，在自然人账户授权的条件下，物理实体可根据所采集的环境数据、物理实体状态数据，自动访问华理实体所对应的智能合约，进行相关状态的转移、数据记录或代表自然人账户执行相关函数操作，如转账、访问区块链中其它智能合约等。

附图说明

图1一种基于可信网络的信息物理系统组成图

图2信息物理系统在区块链中的智能代理——智能合约组成结构

图3优选实施例：基于可信网络的汽车协同生产网络

图4优选实施例：基于可信网络的汽车协同生产网络实施流程

具体实施方式

下文中，以基于本方法与系统构建一个基于联盟链的汽车协同生产网络为例说明本方法与系统的优选实施方案。

汽车生产行业是非常典型的社会化协同生产行业，每辆汽车的背后实际是由成百上千家生产企业协同生产的结果。第四代工业革命中非常重要的一个发展方向与模式是以客户和客户需求为中心，进行大规模个性化定制生产。这种生产模式对传统生产、组织与管理模式形成巨大挑战，因为每个定单都不完全相同，对自动化、智能化协同要求极高。如图3所示，针对这种生产组织模式，基于本方法与系统的实施方案如下：

第一，以汽车总装生产厂商牵头建立包括上下游协同生产厂商在内的联盟型区块链，该区块链可基于超级账本——fabric技术平台搭建；

第二，每个生产厂商将其可对外提供的生产服务封装为一个智能合约，发布在该联盟链上，该智能合约可自主接受外部生产定单并形成对生产设备的生产指令；

第三，生产厂商将其智能化的生产设备与联盟链中的相应智能合约绑定，在检测到智能合约生产的相关生产指定后，控制智能生产设备进行相关生产、配送与运输；

第四，智能化生产设备定时将设备自身生产状态数据采集后，发送到所绑定智能合约的相应存储空间进行存储。

如图4所示，基于该实施系统，其基本的生产流程包括：

第一，客户提出需求，支付相关费用，发送给总车厂；

第二，总车厂，根据需求生成生产定单及生产流程时序，将生产定单发送给总车厂所对应的总装智能合约；

第三，总装智能合约将定单进行分解，并通过向相关子机厂发送支付交易及生产指令；

第四，子机厂、总装智能合约在定单生产流程时序的控制下，以支付交易及生产指令触发，生成相关生产设备的生产指令；

第五，生产设备按智能合约的生产指令，进行相关配送、生产及运输；

第六，总装厂在各生产厂商的智能合约的智能协同下生产、配送及运输，最终完成定单，并向客户交付。

以上所述仅为本发明的实施例说明，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

综上所述，本发明针对信息物理系统(cps)在分布式、互联环境下安全、可靠运行，以及实现cps间充分可信交互的需求，设计了一种基于可信网络的信息物理系统，通过本方法与系统在可信网络(区块链)上部署与cps一一对应的“数字智能代理”智能合约，并通过智能合约与cps物理系统的一一绑定，使cps具有了在分布式、去中心运行环境下进行安全、可靠协同交互的能力。通过使用本系统及相关方法将使未来智能社会中的cps不仅具备“智能”代替人执行诸多需要“脑力”完成的工作，而且可代替人或组织交往中需要“信任”为基础的“人-物”、“物-物”互动协同工作。