Collaborative Research: CPS: Medium: Co-Designed Control and Scheduling Adaptation for Assured Cyber-Physical System Safety and Performance

协作研究:CPS:中:共同设计控制和调度适应,以确保网络物理系统的安全和性能

基本信息

  • 批准号:
    2229290
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 59.76万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-04-15 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The safety and performance of cyber-physical systems (CPS) depend crucially on control and scheduling decisions that often are fixed at design time, which significantly restricts the conditions under which a system can operate both safely and with suitable performance. Going beyond prior work that has explored different control and scheduling adaptations in individual system designs, this project will conduct more general and in-depth investigations, into how cyber-physical systems’ control and scheduling can be co-designed to adapt jointly, automatically, dynamically, safely, and effectively even in response to rapid, large, and diverse changes in: (1) the system’s controlled behavior; (2) its environment; (3) its physical components; and (4) its platform software and hardware. Our project will immerse multiple graduate students in cross-disciplinary research, with extensive education, training, and mentoring spanning computer science, control theory, natural hazards engineering, structural engineering, mechanical engineering, and computer engineering. We will also involve undergraduate students via summer REU supplements and in-semester mentored independent study projects for academic credit, and will leverage our existing initiatives and relationships with partner organizations for K-12 outreach. As we have done in each of our previous collaborations, our multi-university team will recruit, mentor, and retain participants from groups traditionally under-represented in science and technology fields, leveraging effective and established outreach programs at our institutions. In this cross-disciplinary research project we will develop new formal models, analyses, system infrastructure, and evaluation metrics, to explicitly represent, respect, and even exploit control and scheduling inter-dependencies, to ensure that systems’ behaviors remain safe while enabling significant improvements in performance. The novel co-design approach we propose will enable radically improved cyber-physical system performance capabilities while respecting safety constraints that may cross-cut cyber and physical components and the system’s environment. For example, it will enable more extreme (but safely realizable) stress testing and adaptive management of mechanical systems and civil structures, to gauge and maintain resilience to significant (potentially adverse) changes to conditions in a system and its environment, and to enact adaptive mitigating responses accordingly.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
网络物理系统(CPS)的安全性和性能很大程度上取决于通常在设计时确定的控制和调度决策,这极大地限制了系统安全运行并具有适当性能的条件。已经在各个系统设计中探索了不同的控制和调度适应,该项目将进行更一般和更深入的研究,探讨信息物理系统的控制和调度如何协同设计,以联合、自动、动态、安全和适应。甚至可以有效地应对快速、大规模和(1) 系统的受控行为;(3) 其物理组件;(4) 其平台软件和硬件。我们的项目将让多名研究生参与广泛的跨学科研究。涵盖计算机科学、控制理论、自然灾害工程、结构工程、机械工程和计算机工程的教育、培训和指导,我们还将通过暑期 REU 补充课程和学期内指导的独立学习项目来吸引本科生,以获得学术导师学分。并将利用我们现有的举措和关系正如我们在之前的每次合作中所做的那样,我们的多大学团队将利用有效且既定的外展活动,招募、指导和保留来自传统上在科学和技术领域代表性不足的群体的参与者。在这个跨学科研究项目中,我们将开发新的正式模型、分析、系统基础设施和评估指标,以明确表示、尊重甚至利用控制和调度的相互依赖性,以确保系统的行为。保持安全,同时显着提高性能。我们提出的新颖的协同设计方法将能够从根本上提高网络物理系统的性能,同时尊重可能交叉网络和物理组件以及系统环境的安全约束,例如,它将实现更极端(但可以安全实现)的压力测试。机械系统和土木结构的适应性管理,以衡量和保持对系统及其环境条件的重大(潜在不利)变化的恢复能力,并相应地制定适应性缓解措施。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为是值得的通过评估提供支持利用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Scheduling IDK classifiers with arbitrary dependences to minimize the expected time to successful classification
调度具有任意依赖性的 IDK 分类器,以最大限度地缩短成功分类的预期时间
  • DOI:
    10.1007/s11241-023-09395-0
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Abdelzaher, Tarek;Agrawal, Kunal;Baruah, Sanjoy;Burns, Alan;Davis, Robert I.;Guo, Zhishan;Hu, Yigong
  • 通讯作者:
    Hu, Yigong
An Integrated Real-Time and Security Scheduling Framework for CPS.
CPS 的集成实时和安全调度框架。
Improved Uniprocessor Scheduling of Systems of Sporadic Constrained-Deadline Elastic Tasks
零星约束期限弹性任务系统的改进单处理器调度
Rethinking Tractability for Schedulability Analysis.
重新思考可调度性分析的易处理性。
Robust to Early Termination Model Predictive Control
稳健的提前终止模型预测控制
  • DOI:
    10.1109/tac.2023.3308817
  • 发表时间:
    2023-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Hosseinzadeh, Mehdi;Sinopoli, Bruno;Kolmanovsky, Ilya;Baruah, Sanjoy
  • 通讯作者:
    Baruah, Sanjoy
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Christopher Gill其他文献

Effect of repeated cycles of steam sterilization on the integrity of cannulated surgical screws.
蒸汽灭菌重复循环对空心手术螺钉完整性的影响。
  • DOI:
    10.1016/j.foot.2019.02.010
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kelly Capuder;Christopher Gill;Jawdat Hafez;J. Kawalec;Vincent Hetherington
  • 通讯作者:
    Vincent Hetherington
Exploiting Parallel Computing to Control Uncertain Nonlinear Systems in Real-Time
利用并行计算实时控制不确定的非线性系统
  • DOI:
    10.1007/s40799-020-00373-w
  • 发表时间:
    2020-06-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    J. Condori;A. Maghareh;James Orr;H.;H.;Herta Montoya;S. J. Dyke;Christopher Gill;Arun Prakash
  • 通讯作者:
    Arun Prakash
La connaissance de soi dans l’Alcibiade de Platon
柏拉图的阿尔西比亚德之国的认识
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Christopher Gill
  • 通讯作者:
    Christopher Gill
All Theses and Dissertations ( ETDs ) January 2011 Empirical Studies for Reliable Home Area Wireless Sensor Networks
所有论文 (ETD) 2011 年 1 月 可靠家庭区域无线传感器网络的实证研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mo Sha;Chenyang Lu;Yixin Chen;Christopher Gill;Greg Hackmann;Chengjie Wu;Sisu Xi;Yong Fu;Bo Li;Abusayeed Saifullah
  • 通讯作者:
    Abusayeed Saifullah
Faculty of 1000 evaluation for The nature of herpes zoster: a long-term study and a new hypothesis.
1000 名教师对带状疱疹的性质进行了评估:长期研究和新假设。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Christopher Gill
  • 通讯作者:
    Christopher Gill

Christopher Gill的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Christopher Gill', 18)}}的其他基金

CPS: Synergy: Collaborative Research: Safety-Feature Modeling and Adaptive Resource Management for Mixed-Criticality Cyber-Physical Systems
CPS:协同:协作研究:混合关键网络物理系统的安全特征建模和自适应资源管理
  • 批准号:
    1329861
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Putting Stoicism into Practice: Life-Guidance and Therapy
将斯多葛主义付诸实践:生活指导和治疗
  • 批准号:
    AH/L007932/1
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Research Grant
Marcus Aurelius, Meditations 1-6: Stoic Therapy and Psychological Health.
马库斯·奥勒留,沉思 1-6:斯多葛疗法和心理健康。
  • 批准号:
    AH/J001759/1
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Fellowship
CPS: Medium: Collaborative Research: CyberMech, a Novel Run-Time Substrate for Cyber-Mechanical Systems
CPS:媒介:协作研究:Cyber​​Mech,一种用于网络机械系统的新型运行时基底
  • 批准号:
    1136073
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CSR-DMSS, TM: A Substrate for Personalized Computing In the Real World
CSR-DMSS, TM:现实世界中个性化计算的基础
  • 批准号:
    0834755
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CT-ISG: Collaborative Research: Non-bypassable Kernel Services for Execution Security
CT-ISG:协作研究:用于执行安全的不可绕过的内核服务
  • 批准号:
    0716764
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
The Naturalistic Self in the Second Century AD: Galen and Stoicism
公元二世纪的自然主义自我:盖伦与斯多葛主义
  • 批准号:
    AH/E502334/1
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: CSR---EHS: Semantic Domain Integration for Embedded and Hybrid Systems
合作研究:CSR---EHS:嵌入式和混合系统的语义域集成
  • 批准号:
    0615341
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Time and Event Based System Software Construction
职业:基于时间和事件的系统软件构建
  • 批准号:
    0448562
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

CPs/MOFs介导多烯衍生物拓扑光聚合的高立体选择性构建策略研究
  • 批准号:
    22361004
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
尿素循环关键酶CPS1表达异常在肺癌转移中的作用和机制研究
  • 批准号:
    82273390
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
GPER通过“barcode”磷酸化修饰调控β-arrestin/SH3-CPs信号介导肺腺癌EGFR-TKI原发耐药的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向智能交通认知的CPS计算架构与可解释深度学习模型研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
尿素循环限速酶CPS1异常介导代谢重编程调控肝癌发生的功能机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    54.7 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: CPS: Medium: Automating Complex Therapeutic Loops with Conflicts in Medical Cyber-Physical Systems
合作研究:CPS:中:自动化医疗网络物理系统中存在冲突的复杂治疗循环
  • 批准号:
    2322534
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: NSF-JST: Enabling Human-Centered Digital Twins for Community Resilience
合作研究:CPS:NSF-JST:实现以人为本的数字孪生,提高社区复原力
  • 批准号:
    2420847
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Medium: Automating Complex Therapeutic Loops with Conflicts in Medical Cyber-Physical Systems
合作研究:CPS:中:自动化医疗网络物理系统中存在冲突的复杂治疗循环
  • 批准号:
    2322533
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: Small: Risk-Aware Planning and Control for Safety-Critical Human-CPS
合作研究:CPS:小型:安全关键型人类 CPS 的风险意识规划和控制
  • 批准号:
    2423130
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CPS: NSF-JST: Enabling Human-Centered Digital Twins for Community Resilience
合作研究:CPS:NSF-JST:实现以人为本的数字孪生,提高社区复原力
  • 批准号:
    2420846
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 59.76万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了