• Käsitleda küberfüüsikalistes süsteemides (isekorralduvates keskkonnast püsivalt mõjutatud tehissüsteemides) rakendatavaid tehnoloogiaid. Need tehnoloogiad tuginevad arvuti- ja tarkvaratehnikal, kaasaegsel juhtimisteoorial, tehisintellektil, agentsüsteemidel, võrgustatud sardsüsteemidel, ja komponenttehnoloogiatel.
• Käsitleda tavapärastes arvutirakendustes kasutatavate tehnoloogiate, teooriate ja töövahendite evolutsiooni küberfüüsikaliste süsteemide tehnoloogiateks, selgitades (analüüsides) seejuures bioloogiliste süsteemide toimimispõhimõtete mõju.
• Käsitleda küberfüüsikaliste süsteemide teor. aluseid ja tuntumaid modelleerimisviise

• Discuss enabling technologies (stemming from computer and software engineering, advanced control theory, artificial intelligence, modeling systems and verifying their behavior, interfacing components, integrating systems) applicable in proactive self-organizing pervasive computing (PSPC) systems, a.k.a. cyber-physical systems
• Explain the evolution of technologies, theories and tools from those used in conventional computer applications to those usable in PSPC systems; explain the influence of operation principles in biological systems
• To introduce fundamentals of CPS theory and modeling methods.

Aine läbinud üliõpilane peab oskama:
• Rakendada küberfüüsikaliste süsteemide ja nende võrkude ehituse ja funktsioneerimise põhimõtteid ning olema suuteline arutlema nende süsteemide ja tavapäraste arvutisüsteemide või virtuaalses keskonnas toimivate süsteemide erisuste üle.
• mõista ja rakendada/kohandada oma erialas proaktiivsete süsteemide ja ise-korralduvate süsteemide põhimõtteid
• ehitada lihtsamaid isekorralduvate omadustega küberfüüsikalisi süsteeme, mis toimivad autonoomsete komponentidena võrgus
• küberfüüsikalistes süsteemides ilmneva käitumise avastamiseks rakendada tuntumaid süsteemide käitumise analüüsi ja hindamise meetodeid ja vahendeid
• rakendada omandatud teadmisi ja oskusi töös küberfüüsikaliste süsteemide arendusrühmas, tegeledes nii süsteemide kavandamise, realiseerimise kui ka süsteemide nõutud omaduste ilmnemise testimisega.

Having completed the study of the subject a student has to be able to:
• understand the building and functioning concepts of PSPC, and networked PSPC, and reasons for their differences from conventional number crunching systems and virtual environment based systems;
• grasp, and apply the principles of proactive and self-X operation, and adaptation in their professional environment
• build simple PSPC systems, that exhibit some self-X features and operate as an autonomous component of a network
• employ the behavior analysis and assessment tools and methods available – e.g. for detection of the emergent behavior in networked PSPC
• apply the newly obtained know-how within a team that design and implement (networked) PSPC-s, elaborate and carry out basic tests demonstrating the presence or absence of required properties of the design

A. Arvutisüsteemide ja -rakenduste kolm põlvkonda – Turingi masinal põhinevad süsteemid, virtuaalse maailma süsteemid, tajumatud arvutisüsteemid (invisible/pervasive computing); küberfüüsikalised süsteemid, reaalaja sardsüsteemid; süsteemide süsteemid. Autonoomsus, proaktiivsus, isekorralduv (self-X) käitumine, kohanemine; mittetäielik informatsioon; vahetu, kaudne ja vahendatud interaktsioon; liidestamine (masin-masin, inimene-masin, inimene-inimene); ilmnev käitumine ja keerulised süsteemid. Situatsiooniteadlikkus, kontekstitundlikkus.
B. süsteemiarendus. Autonoomsete komponentide agendipõhised liidesed; Agendisüsteemide arendus- ja testikeskkonnad.
C. KFS teor. alused: omadused, sünkroonne ja asünkroonne mudel, dünaamilised süsteemid, ajatundlikud süsteemid, reaalajasüsteemid. hübriidsüsteemid. D. Praktilised harjutused – eksperimentaalsete KFS koostamine laboris, loodud süsteemide käitumise testimine, analüüsimine ja põhjendamine.

A. Three generations of computer applications – based on Turing computing, computing in the virtual world, ubiquitous computing (pervasive computing embedded into physical environment); Pervasive computing, cyber-physical systems; real-time embedded systems; system integration and networked systems. Autonomy, proactivity, self-X behavior, adaptation; incomplete information; direct, indirect and mediated interactions; interfacing (machine-machine, human-machine, human-human); emergent behavior and complex systems. Situational awareness, context awareness.
B. Multi-agent systems; agent-based software engineering, interactive computing. Behavior verification of systems versus modules; agent-based models, proactive models; model-driven software and systems development. Agent-based interfacing of components; Environments and test-beds for developing and testing agent-based systems.
C. Fundamentals of cyber-physical systems: features, synchronous model, asynchronous model, liveness modeling, dynamical systems, timed models, real.time systems, hybrid systems.
D. Practical assignments – building experimental CPS, testing, analyzing and explaining the behavior observed in those systems.

Kirjalik eksam

Written exam

Grupitööna või individuaalselt lahendatav praktiline ülesanne

A practical project given either as a group or individual assignment.

1. R.Alur. Principles of Cyber-Physical Systems (2015) MIT Press
2. J.Burkhardt et al (2002) „Pervasive Computing“, Pearson Education, 432 pp

-