Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Kiberfizikai rendszerek

    A tantárgy angol neve: Cyber-Physical Systems

    Adatlap utolsó módosítása: 2016. november 25.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    MSc képzés
    Kritikus rendszerek főspecializáció
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIMIMA02 2 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Pataricza András, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
    4. A tantárgy előadója Dr. Pataricza András egyetemi tanár, MIT
    Dr. Péceli Gábor egyetemi tanár, MIT
    Vörös András tudományos segédmunkatárs, MIT
    Kocsis Imre tanársegéd, MIT
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Modellalapú tervezés, számítógép hálózatok és operációs rendszerek alapjai
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIMIM137" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény( "BMEVIMIM235" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIMIM137", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIMIM235", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:
    Rendszertervezés
    7. A tantárgy célkitűzése Az internethez integrált beágyazott rendszereknek új elvárásoknak kell megfelelniük: ki kell használniuk a felhő szolgáltatások által biztosított számítási lehetőségeket, képesnek kell lenniük az interneten keresztül elérhető tudás és szolgáltatások felhasználói igények által vezérelt befogadására, így a más eszközökhöz történő kapcsolódáshoz sokkal adaptívabbnak/átkonfigurálhatóbbnak kell lenniük. Az internetes infrastruktúra megbízhatatlansága miatt pedig autonóm módon kell garantálniuk a folyamatos működést a hálózati kapcsolat kiesésének ideje alatt. Az ezen elvárásokra felkészített rendszereket hívjuk kiberfizikai rendszereknek (Cyber-Physical Systems - CPS), amiknek a kulcstechnológiáit tekintjük át a tárgy keretein belül: kapcsolódó szabványok, algoritmusok, fejlesztő eszközök/módszerek. Kiemelt hangsúlyt kapnak az algoritmikus, modellezési és szolgáltatásbiztonsági aspektusok a tárgyban.

    Bevezetés: kiber fizikai rendszerek definíciója, fontos probléma felvetései


    8. A tantárgy részletes tematikája

    Előadások:

    1. Bevezetés

    Architektúra
    2. Virtualizáció: áttekintése, platform szintű virtualizáció, kiszolgáló oldal
    3. Szenzorhálózatok: elosztott alapszolgáltatások, szenzorvirtualizáció, szenzorfúzió, M2M
    4. Cloud platformok és technológiák I.: IaaS, PaaS, Carrier-grade cloudok, microcloud és cella technológiák
    5. Cloud platformok és technológiák II.: kockázati tényezők, cloud méréstechnika , rendszerfelügyelet és menedzsment
    6. Autonóm számítástechnika I.: szolgáltatásbiztonság és -minőség alapfogalmai, self-* követelmények, alapfogalmak, szintek, MAPE-K
    7. Autonóm számítástechnika II.: eljárásrend alapú rendszermenedzsment, rendszerfelderítés- és modellezés (CMDB), monitorozás

    Tervezésmetodika
    8. Modellezés I.: dinamikus rendszerek, valós idejü követelmények, szabványok
    9. Modellezés II.: CPS és cloud szimuláció, empirikus módszerek, alkalmazás sandbox környezetek
    10. Algoritmika: anytime algoritmusok, párhuzamosítás, extrafunkcionális megoldások
    11. Futási idejű tervezés sajátosságai: tervezési minták, HW-SW particionálás, optimalizálás és diverzitás, degradált működés tervezése
    12. Konfigurációtervezés: szintézis, szolgáltatásintegráció, menedzsment feladatok
    13. Strukturális hibatűrés mintái és mechanizmusai: redundancia sémák, idővezérelt rendszerek, erőforrás-particionálás virtualizált rendszerekben
    14. Futásidejű hibatűrés és hibakezelés mintái és mechanizmusai: monitorozás, hibadetektálás és -lokalizálás, hibás állapotból helyreállítás, tranziens teljesítményhibák kezelése, kivételkezelés

     

    Gyakorlatok:

    1. Rendszer specifikáció írása CPS rendszerhez
    2. Egyszerű szenzorfúziós feladat modellezése és megoldása
    3. Cloud szolgáltatások integrációja CPS-ekhez: technológiák és tervezési minták
    4. Self-* tulajdonságok megvalósítása kiberfizikai rendszerekben
    5. CPS rendszerek nemfunkcionális jellemzőinek modellezése és elemzése
    6. Feladatallokáció és újrakonfiguráció
    7. Algoritmus alapú futásidejű hibatűrési mechanizmusok CPS rendszerekben

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és gyakorlat.
    10. Követelmények A szorgalmi időszakban: A félévvégi aláírás feltétele egy zárthelyi legalább elégséges szintű teljesítése és 1 db rendszermodellezési önálló feladat megoldása.
    A vizsgaidőszakban: A hallgatók a tárgyból szóbeli vizsgát tesznek. A vizsga feltétele az aláírás megszerzése, a megszerzett aláírás 3 évig érvényes.
    Elővizsga: Van.
    11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi a szorgalmi időszakban egy alkalommal, a pótlási héten pedig még egy alkalommal pótolható.
    A zárthelyi és a vizsga egyszeri javítására minden hallgató jogosult, ekkor az érvényes eredmény a legutolsó alkalommal elért osztályzat. A házi feladat (otthoni feladat) határidőn túl a pótlási héten adható be, a vizsgaidőszakban pótlás már nem lehetséges.
    12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint a hallgatókkal egyeztetve.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom A tárgyhoz kiadott előadásanyagok és technológiai leírások.
    Ajánlott irodalom:
    Lee, Edward A. and Seshia, Sanjit A.: Introduction to Embedded Systems, A Cyber-Physical Systems Approach, http://LeeSeshia.org, ISBN 978-0-557-70857-4, 2011.
    Lee, Edward A. "CPS foundations." Proceedings of the 47th Design Automation Conference. ACM, 2010.
    Shi, Jianhua, et al. "A survey of cyber-physical systems." Wireless Communications and Signal Processing (WCSP), 2011 International Conference on. IEEE, 2011.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése28
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés26
    Összesen120