Overordnede kursusmål
Mange indlejrede systemer styrer fysiske enheder, med ansvaret for
koordinationen mellem beregninger og de fysiske resurser. I dette
domæne er de omtalt som cyber-fysiske systemer (CPS). Når disse
systemer bliver forbundet med hinanden over internettet, bliver de
omtalt som Internet-of-Things (IoT), der udgør ”infrastrukturen af
informations samfundet”. Netværks forbundne CPS er således
infrastrukturen der udgør vores Smart-samfund (Smart Energinetværk,
Smart produktion, Smart transport etc.), som muliggør løsningen af
flere samfundsmæssige udfordringer.
Kurset giver deltageren mulighed for: at forstå samt anvende
koncepter og terminologi inden for CPS optimering; implementere og
evaluere de forskellige CPSoptimerings metoder; analysere og
optimerer komplekse stor-skala cyber-fysiske systemer.
De studerende kan vælge deres eget projekt fra en liste af
virkelighedstro optimeringsproblemer inden for det cyber-fysiske
domæne, introduceret gennem videnskabelige artikler. De primære
koncepter relateret til modellering, analyse og optimering vil
blive introduceret gennem øvelser. Den studerende vil til slut,
implementere en valgfri optimeringsmetode (introduceret gennem
kursets litteratur og forelæsninger), og anvende dette på de givne
test scenarier.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Identificere, motivere og definere et systems
optimeringsproblem
- Modellere systemet, og dets relevante adfærd samt
arkitektur
- Forstå de vigtige ekstra-funktionelle metrikker for systemer,
så som ydeevne og pris
- Være bekendt med state-of-the-art optimeringsteknikker
- Implementere løsninger for stor-skala optimeringsproblemer
- Identificere hvilke optimeringsteknikker som er passende for
specifikke optimeringsproblemer
- Modellere et problem således at det bliver løst med en passende
optimeringsteknik
- Implementere optimeringsteknikker, samt evaluere disse imod et
sæt af test scenarier
- Forklare og uddybe optimeringsteknikkerne på skrift, ved brug
af pseudokode
- Uddybe problemerne, løsningerne samt resultatet i et skriftligt
format
Kursusindhold
Motivation: Kompleksiteten af netværksforbundne sikkerhedskritiske
cyber-fysiske systemer vokser med meget høj hastighed, og deres
begrænsninger mht. metrikker så som ydelse, pålidelighed, pris og
time-to-market bliver hårdere. Opgaven i at designe og konfigurere
disse systemer er derfor i stigende grad en nødvendighed, men er på
samme samme grad også blevet tilsvarende sværere. At kunne designe
(dvs. belutningenstagen af system arkitekturen) og konfigurere
(dvs. beslutningenstagen om hvordan og hvilke software funktioner
tildeles komponenter i arkitekturen) er beregningshårde problemer
for planlægningsværktøjer. Disse værktøjer benytter sig af
optimeringsteknikker, for at finde løsninger, der optimerer
stridende designmetrikker. Dette kursus dækker optimerings
problemet af komplekse cyber-fysiske systemer, med fokus på
netværksforbundne cyber-fysiske systemer der findes i bil, fly og
rum industrien.
Content:
Definitionen af optimerings problemer samt motivation for
optimering af komplekse systemer.
Introduktion af problemer i industrien gennem udvalgte
videnskabelige artikler og uddrag af bøger.
Præsentation af udvalgte optimerings teknikker: Integer
Programming; Constraint Programming; Meta-heuristics, such as
Genetic Algorithms, Tabu Search, Simulated Annealing, GRASP (Greedy
Randomized Adaptive Search Procedures); etc.
Praktiske øvelser med focus på at løse simple optimerings problemer
vha. en af de præsenterede teknikker
Gennemgang af udvælgelse kriterier for optimerings teknik og
problemerområde
Projekt: Implementation og evaluering af udvalgte optimerings
teknikker for givne test scenarier
Litteraturhenvisninger
Udvalgte videnskabelige artikler som præsentere system optimerings
problemer
Udvalgte uddrag fra bøger om modellering og design af
netværksforbundne CPS.
Udvalgte kapitler fra: Burke, Edmund K., and Graham Kendall. Search
methodologies. Springer Science+ Business Media, Incorporated,
2005, ISBN 978-1-4614-6940-7
Sidst opdateret
17. juni, 2019