目录

一、信息物理系统CPS

        1、CPS体系结构

        2、CPS的技术体系

        3、CPS的应用场景

二、人工智能技术

        1、人工智能关键技术

        2、人工智能（AI）芯片

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一、信息物理系统CPS

                定义：CPS通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中 人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源 配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。

                CPS的本质： 就是构建一套信息空间与物理空间之间基于数据 自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系，解决生产制造、应用 服务过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化。

                最终目的：实现资源优化配置。

                实现目标的关键：数据的自动流动。

        

        1、CPS体系结构

                CPS的建设路径：CPS体系设计 -> 单元级CPS建设 -> 系统级CPS建设 -> SoS级CPS建设

        2、CPS的技术体系

                四大核心技术要素：

                （1）“一硬”（感知和自动控制）【硬件支撑】

                （2）“一软”（工业软件）【CPS的核心】

                （3）“一网”（工业网络）【网络载体】

                （4）“一平台”（工业云和智能服务平台）【对外提供资源管控和能力服务】

        3、CPS的应用场景

                智能设计：

                （1）产品及工业设计        （2）生产线/工厂设计

                智能生产：

                （1）设备管理应用场景        （2）生产管理应用场景        （3）柔性制造应用场景

                智能服务：

                （1）健康管理        （2）智能维护        （3）远程征兆性诊断       

                （4）协同优化        （5）共享服务

                智能应用：

                （1）无人装备        （2）产业链互动        （3）价值链共赢

        例题1：

        信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPS)这一术语，最早由美国国家航空航天局于1992年提出，到2006年，美国国家科学基金会科学家海伦·吉尔在国际上第一个关于信息物理系统的研讨会上将这一概念进行了详细描述。以下关于CPS说法错误的是(B)。

        A：CPS是控制系统、嵌入式系统的扩展与延伸，涉及的相关底层理论技术源于对嵌入式技术的应用与提升。

        B：CPS是多领域、跨学科不同技术融合发展的结果。基于硬件、软件、网络、工业云等一系列工业和信息技术构建起的智能系统。其最终目的是实现工业互联网+。

        C：一个CPS最小单元体系架构，即单元级CPS体系架构，然后逐级扩展出系统级和SoS级两个层级的体系架构。

        D：CPS的建设不可能一蹴而就，一定是循序渐进、逐渐深入的，其建设路径可以分为如下几个阶段:CPS体系设计、单元级CPS建设、系统级CPS建设和SoS级CPS建设阶段。

        例题2：

        基于CPS的体系架构的认识，(B)是具有不可分割性的CPS最小单元，其本质是通过软件对物理实体及环境进行状态感知、计算分析，并最终控制到物理实体，构建最基本的数据自动流动的闭环，形成物理世界和信息世界的融合交互。多个(D)的有机组合构成(C)。例如多个工序形成一个车间级的CPS或者形成整个工厂的CPS。

        A.构件级CPS        B.单元级CPS          C.SoS级CPS        D.系统级CPS

        A.构件级CPS        B.单元级CPS          C.SoS级CPS        D.系统级CPS

        A.构件级CPS        B.单元级CPS          C.SoS级CPS        D.系统级CPS

二、人工智能技术

        定义：人工智能是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。

        目标：了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的
智能机器。【图灵测试】

        分类：弱人工智能和强人工智能【是否能真正实现推理、思考和解决问题】

        关键技术：自然语言处理、计算机视觉、知识图谱、人机交互、虚拟现实/增强现
实、机器学习。

        1、人工智能关键技术

        2、人工智能（AI）芯片

                人工智能(Artificial lntelligence，Al)芯片的定义：从广义上讲只要能够运行人工智能算法的芯片都叫作 AI芯片。但是通常意义上的 A1 芯片指的是针对人工智能算法做了特殊加速设计的芯片，现阶段，这些人工智能算法一般以深度学习算法为主，也可以包括其他机器学习算法。

                人工智能芯片四大类(按技术架构分类)：

                （1）GPU

                （2）FPGA(现场可编程门阵列)

                （3）ASIC(专用集成电路)

                （4）类脑芯片

                AI芯片的关键特征

                （1）新型的计算范式：AI计算既不脱离传统计算，也具有新的计算特质。

                （2）训练和推断：AI系统通常涉及训练和推断过程。

                （3）大数据处理能力：满足高效能机器学习的数据处理要求。

                （4）数据精度：降低精度的设计。

                （5）可重构的能力：针对特定领域而不针对特定应用的设计，可以通过重新配置，适应新的AI算法、架构和任务。

                 （6）开发工具：AI 芯片需要软件工具链的支持。

                例题3：

                人工智能技术已成为当前国际科技竞争的核心技术之一，AI芯片是占据人工智能市场的法宝。AI芯片有别于通常处理器芯片，它应具备四种关键特征。(B)是AI芯片的关键特点。

                A、新型的计算范式、信号处理能力、低精度设计、专用开发工具

                B、新型的计算范式、训练和推断、大数据处理能力、可重构的能力

                C、训练和推断、大数据处理能力、可定制性、专用开发工具

                D、训练和推断、低精度设计、新型的计算范式、图像处理能力

                例题4：

                AI芯片是当前人工智能技术发展的核心技术，其能力要支持训练和推理，通常，AI芯片的技术架构包括(A)等三种。

                A、GPU、FPGA、ASIC

                B、CPU、FPGA、DSP

                C、GPU、CPU、ASIC

                D、GPU、FPGA、SOC

                例题5：

                2020年，在全球抗击疫情的背景下，人工智能被赋予了更多期待和重任，它在信息收集、数据汇总及实时更新、流行病调查、疫苗药物研发、新型基础设施建设等领域大显身手。随着新技术新业态的不断涌现，人工智能凝聚全球智慧、助力全球经济复苏的力量更加凸显，人工智能在我们的生活中无处不在。以下关于人工智能的叙述中，正确的是(A)。

                A.人工智能是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。

                B.人工智能的目标是了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。根据人工智能是否能真正实现推理、思考和解决问题，可以将人工智能分为半人工智能和人工智能。

                C.人工智能关键技术包括程序设计语言处理、计算机视觉、知识图谱、人机交互、虚拟现实/增
强现实、机器学习等。

                D.按照学习方法的不同，机器学习可分为监督学习、无监督学习、半监督学习、强化学习。其中监督学习需要提供标注的样本集，无监督学习不需要提供标注的样本集，半监督学习需要提供少量标注的样本，而强化学习需要反馈机制。