物聯(lián)網(wǎng)(IoT)迎來了一個新時代，日常物品逐漸演變成我們現(xiàn)在所說的網(wǎng)絡物理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)是由計算機算法控制或監(jiān)視的物理機制，并通過Internet緊密地交織在一起。這樣的系統(tǒng)已經(jīng)進入工業(yè)領域，并且首先被部署和用于管理和控制工業(yè)過程，從而產(chǎn)生了所謂的工業(yè)4.0。ICREA研究教授Jordi Cabot和研究員AbelGómez是加泰羅尼亞大學(OOC)互聯(lián)網(wǎng)跨學科研究所(IN3)的系統(tǒng)，軟件和模型(SOM)研究實驗室的兩名成員，與IKERLAN技術(shù)研究中心合作，設計了一種創(chuàng)新的新工具，用于自動化和簡化采用異步事件驅(qū)動通信的系統(tǒng)的創(chuàng)建，異步事件驅(qū)動的通信是該領域中使用最廣泛的計算機體系結(jié)構(gòu)之一。該工具是第一個使用最近發(fā)布的AsyncAPI規(guī)范的工具，該規(guī)范使這種架構(gòu)的工作標準化。該原型最初是MegaMa @ Rt2項目的一部分，是開源的，因此可以免費在線獲得。

在許多設備必須相互通信的IT基礎結(jié)構(gòu)中，例如在工廠中要監(jiān)視和控制不同機器的設備中，整個信息通常由中央節(jié)點管理。為了防止這些基礎結(jié)構(gòu)因故障組件而崩潰，部署了事件驅(qū)動的異步體系結(jié)構(gòu)。這些體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點之一是，一個組件發(fā)生故障不會觸發(fā)整個系統(tǒng)崩潰。最受歡迎的范例之一是發(fā)布-訂閱體系結(jié)構(gòu)，其中消息不發(fā)送到特定的接收者。根據(jù)阿貝爾·戈麥斯(AbelGómez)的說法，“網(wǎng)絡中所有設備都共享一個通道，當一個元素(無論是計算機，服務器還是其他類型的設備)想要接收某些信息時，它所要做的就是訂閱特定類別的消息。這樣，當另一臺設備能夠提供信息時，它只是將其發(fā)布在共享渠道下的商定類別下，并且只有訂閱的設備才能收到有關(guān)此主題的消息。”

盡管這些分布式體系結(jié)構(gòu)特別具有可伸縮性和靈活性，但是它們并非沒有問題，因為仍然沒有像網(wǎng)站創(chuàng)建這樣的既定編程標準。因此，該部門仍需要就消息類別及其內(nèi)部格式和結(jié)構(gòu)達成一致。研究人員說：“由于沒有通用語言，而且它們是這樣的分布式基礎架構(gòu)，因此每個元素由不同的人編程的可能性很高，這意味著消息在設備之間可能會有所不同。結(jié)果，如果設備之間存在任何差異，主題名稱或使用的格式，接收方將不會接收或不知道如何解密內(nèi)容。

現(xiàn)在正在提出一種新的解決方案，以尋求標準化事件驅(qū)動的體系結(jié)構(gòu)的編程：AsyncAPI規(guī)范。該規(guī)范允許用戶定義在這些環(huán)境中設計和運行IoT設備所需的所有相關(guān)信息。但是，AsyncAPI仍處于開發(fā)的早期階段，因此支持AsyncAPI的工具仍然供不應求。盡管如此，研究人員仍基于此新建議開發(fā)了一種工具，該工具使用戶可以自動以適當?shù)母袷絼?chuàng)建消息以及發(fā)送和接收消息。阿貝爾·戈麥斯(AbelGómez)表示：“為物聯(lián)網(wǎng)設備實施程序的大部分工作涉及以通道訂戶期望的格式創(chuàng)建消息，并進行“翻譯”。來自其他設備的消息，以便處理信息。因此，必須編寫大量的代碼，而當手工完成時，這可能是錯誤的來源。”

戈麥斯說：“通過采用這種新工具，我們可以大大縮短開發(fā)和啟動程序所需的時間，這有利于互操作性，提高了代碼質(zhì)量，進而限制了軟件開發(fā)生命周期中的錯誤數(shù)量。

基于時間序列數(shù)據(jù)的程序優(yōu)化模型

電子物理系統(tǒng)在工業(yè)4.0中的集成帶來的另一個挑戰(zhàn)是需要改進對時間序列數(shù)據(jù)(例如溫度或連續(xù)收集的其他數(shù)據(jù))的計算機化管理。這些系列的歷史數(shù)據(jù)對于監(jiān)視系統(tǒng)運行時間，改進工業(yè)流程以及在災難性故障后查明可能的錯誤源至關(guān)重要。在這一領域，UOC研究人員與一個奧地利研究小組合作，設計了一個理論模型，該模型結(jié)合了基于模型的工程和時間序列數(shù)據(jù)庫，以自動化部分開發(fā)過程。

時間序列數(shù)據(jù)庫支持存儲和分析大量歷史數(shù)據(jù)，例如定期讀取工業(yè)冰箱的溫度。然后，此信息允許執(zhí)行不同的操作，例如計算特定時間段內(nèi)的最高或平均溫度。最重要的是，該項目旨在將諸如此類的時間序列計算集成到模型中，即某種計算機系統(tǒng)的表示形式，該系統(tǒng)可以使整個過程自動化，并且無需針對不同情況重復編碼其功能。阿貝爾·戈麥斯(AbelGómez)說：“我們提出了一個模型，該模型使我們可以利用時間序列數(shù)據(jù)庫來優(yōu)化歷史查詢。

根據(jù)研究人員的說法，該建議是有好處的，因為它將使編程過程自動化并避免潛在的編碼錯誤的風險，因為該模型將指定使其正常運行所需的所有信息。“這種模型將減少編程時間并減少錯誤的發(fā)生。通過自動從模型中生成代碼，您就不會再有程序員會手工犯錯了，”Gómez說。

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