具体描述
好的，这是一本关于信息物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS）安全与可靠性的专业著作简介，旨在深入探讨现代工程领域面临的复杂挑战： 《信息物理系统的安全、可靠性与韧性：面向未来基础设施的集成方法》 书籍简介 在当今高度互联的世界中，信息物理系统（CPS）已成为支撑现代社会运转的核心基础设施。从智能电网、自动驾驶汽车到精密医疗设备和工业自动化流程，CPS以前所未有的方式融合了计算、通信和物理过程。然而，这种深度集成带来了严峻的安全与可靠性挑战。单一组件的故障、网络攻击、环境干扰以及系统内部复杂交互的非预期后果，都可能导致灾难性的后果。 本书《信息物理系统的安全、可靠性与韧性：面向未来基础设施的集成方法》，并非聚焦于信息管理或传统数据处理，而是全面、深入地剖析了如何设计、部署和维护具有内在安全性和高度可靠性的下一代CPS。全书以系统工程的视角出发，为研究人员、高级工程师和决策者提供了一套系统的理论框架和实用的工程指南。 核心内容与结构 本书的结构设计遵循从基础理论到高级应用、从风险识别到主动防御的逻辑链条，共分为六大部分，共计二十章： 第一部分：信息物理系统基础与范式转变 (Foundations and Paradigm Shift) 本部分首先明确了信息物理系统的核心定义、架构演进及其与传统嵌入式系统的关键区别。重点阐述了多域异构性（计算、通信、物理域的耦合）如何对安全性提出根本性的挑战。我们探讨了对时间敏感性、资源约束以及物理世界反馈回路的建模方法，为后续的安全分析奠定基础。本部分着重于理解“混合系统”的本质复杂性，而非信息资源的组织。 第二部分：安全性建模与形式化验证 (Security Modeling and Formal Verification) 安全是CPS的首要前提。本部分深入探讨了用于描述CPS行为的形式化方法，例如混合自动机（Hybrid Automata）、时序逻辑（Temporal Logic）等，并将其应用于安全属性的精确表达。内容涵盖了： 安全属性的规范： 如何使用形式化语言准确描述安全不变式（Safety Invariants）和活性要求（Liveness Requirements）。 模型检查技术： 针对非线性动态系统和离散事件的同步问题，如何应用先进的模型检查算法来证明系统在特定规范下的正确性。 状态空间爆炸问题的应对： 针对大规模CPS，介绍降阶模型（Model Reduction）和抽象技术在形式化验证中的应用策略。 第三部分：系统可靠性分析与故障诊断 (System Reliability Analysis and Fault Diagnosis) 可靠性是系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。本部分将重点放在系统故障的源头分析和预防机制上： 故障建模与传播： 对传感器漂移、执行器卡滞、网络延迟等物理与逻辑故障进行量化建模，并分析其在耦合网络中的传播路径。 概率风险评估（PRA）： 采用贝叶斯网络和马尔可夫过程来量化系统在不同操作条件下的失效概率。 在线诊断与容错机制： 介绍基于残差信号分析、模式识别的实时故障检测算法，以及冗余架构（如N-Modular Redundancy）在硬件和软件层面实现的高效切换和恢复策略。 第四部分：网络弹性与对抗性安全 (Network Resilience and Adversarial Security) 随着CPS日益依赖网络进行数据交换，网络层面的攻击成为重大威胁。本部分不再讨论传统防火墙策略，而是关注在对抗性环境中保持系统功能的“韧性”： 攻击面分析： 识别CPS中通信协议、数据链和控制指令的关键薄弱点。 数据完整性与认证： 深入探讨轻量级加密、零知识证明在资源受限CPS环境下的适用性，重点关注指令流的真实性验证，而非简单的数据加密。 网络弹性设计： 研究去中心化控制架构、分布式共识机制（在控制层面的应用）以及快速网络隔离技术，以确保即使部分网络受损，核心物理功能仍能维持运行。 第五部分：安全强化控制与自主决策 (Security-Enhanced Control and Autonomous Decision Making) 本部分聚焦于控制律本身如何抵御恶意篡改，并确保系统在受到干扰后仍能稳定运行： 安全约束控制（Safety-Constrained Control）： 引入障碍函数（Barrier Functions）和控制屏障函数（Control Barrier Functions, CBFs）等前沿技术，确保控制输出始终满足预设的安全边界，即使在不完全信任输入信号的情况下。 抗攻击控制器设计： 探讨如何设计对输入信号中的噪声或欺骗（Spoofing）具有鲁棒性的观测器和控制器。 基于学习的自适应安全： 讨论在机器学习模型被用于决策时，如何运用对抗性训练和可解释性方法来增强控制系统的防御能力。 第六部分：标准、法规与生命周期管理 (Standards, Regulation, and Lifecycle Management) 最后一章将讨论如何将理论成果转化为实践，并应对监管挑战。内容涵盖关键基础设施保护标准（如IEC 62443的CPS特定延伸），以及如何构建贯穿设计、测试、部署到退役的全生命周期的持续安全与可靠性监控框架。 本书的独特价值 本书的优势在于其集成性与深度。它避免了对单一技术（如纯粹的网络安全或纯粹的控制理论）的片面强调，而是提供了一个横跨物理、计算和通信领域的统一分析视角。作者群结合了顶尖的控制工程、形式化方法和系统安全领域的专家经验，确保了理论的严谨性与工程实践的可操作性。本书是致力于构建下一代关键基础设施（如高级制造、自动交通系统、能源网络）的工程师和研究人员的必备参考书。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有