परिचय

21वीं सदी के पहले दशक से लेकर आज तक, कम्प्यूटेशनल और संचार संसाधन, भौतिक प्रणालियों के साथ मजबूती से एकीकृत होकर, आधुनिक प्रणालियों के लिए नई क्षमताओं को आकार दे रहे हैं। विभिन्न क्षमताओं को प्राप्त करने के लिए कम्प्यूटेशनल संसाधनों का उपयोग कई दशकों से अस्तित्व में है। हालाँकि, कई आधुनिक प्रणालियों में जटिलताएँ बहुत अधिक हैं और साथ ही इन प्रणालियों का पैमाना बड़ा और/या वितरित प्रकृति का है। उदाहरण के लिए, किसी शहर में ट्रैफ़िक नियंत्रण प्रणाली के लिए विभिन्न क्षेत्रों में ट्रैफ़िक प्रवाह की मॉडलिंग और उचित रूप से रूटिंग निर्णय लेकर विभिन्न प्रदर्शन उद्देश्यों को अनुकूलित करने और सुचारू ट्रैफ़िक प्रवाह के लिए विभिन्न संकेतों को सक्रिय करने के बारे में निर्णय लेने की आवश्यकता होती है; यह एक बड़े पैमाने पर वितरित प्रणाली है। ऐसे कई अन्य डोमेन हैं जहाँ CPS के उदाहरण देखे जा सकते हैं जैसे कि हेल्थकेयर, रोबोटिक्स, ऑटोमोटिव, पावर ग्रिड, एवियोनिक्स और परिवहन। ऐसी प्रणाली के लिए सिस्टम व्यवहार की गहरी समझ की आवश्यकता होती है और सिस्टम से समग्र उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए सिस्टम डिज़ाइन को बढ़ाने के लिए फ़ीडबैक भी प्रदान करता है। सर्वव्यापी कंप्यूटिंग और संचार के उद्भव ने सिस्टम को नई क्षमताएँ प्रदान करने के लिए बहुत सारे अवसर खोले हैं जैसे कि रोबोटिक्स सहायता प्राप्त दूरस्थ सर्जरी। कई (छोटी) प्रणालियाँ एक बड़े समग्र उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए सहयोगात्मक/सहकारी तरीके से काम कर सकती हैं। रोबोटिक्स और आधुनिक युद्ध में इसके उदाहरण देखे जा सकते हैं जहाँ सहयोग/सहकारिता बड़े उद्देश्यों को प्राप्त करती है। संचार क्षमता प्रणालियों के लिए वितरित सीखने की संभावना भी प्रदान करती है। हाइब्रिड सिस्टम मॉडलिंग CPS को मॉडल करने के संभावित तरीकों में से एक है। हाइब्रिड सिस्टम दृष्टिकोण मॉडल में निरंतर समय और असतत समय स्थितियों (चर) दोनों को शामिल करने की अनुमति देता है।

भौतिक प्रणाली के साथ साइबर सिस्टम का सहज एकीकरण भी संभावित सिस्टम हमलों के खिलाफ सिस्टम सुरक्षा की दिशा में कई चुनौतियां पेश करता है। भौतिक प्रणाली के मॉडलिंग के साथ, विभिन्न संभावित हमलों को मॉडल करना और सभी परिदृश्यों में समग्र सिस्टम सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर पर पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करना आवश्यक है। साइबर घटक में हार्डवेयर और संबंधित सॉफ़्टवेयर शामिल हैं। साइबर घटक के डिजाइन में साइबर घटक के सिस्टम स्तर के मॉडल के लिए सॉफ्टवेयर स्तर की अमूर्तता की भी आवश्यकता होती है। यह एक बहुत ही उच्च विश्वसनीयता प्रणाली को डिजाइन करने की भी अनुमति देता है क्योंकि मॉडल एक पूर्वानुमानित व्यवहार की अनुमति देता है। पारंपरिक रूप से सॉफ्टवेयर औपचारिक मॉडल के बिना विकसित किया जाता है और यह काफी हद तक प्रोग्रामर के अनुभव और ज्ञान पर निर्भर करता है; हालाँकि, CPS में सुरक्षा, विश्वसनीयता की आवश्यकता सॉफ्टवेयर स्तर पर भी उच्च स्तर की अमूर्तता की मांग करती है। यह सिस्टम को डिज़ाइन द्वारा सही और सुरक्षित रहने देता है।

कार्यक्रम का उद्देश्य

इस कार्यक्रम का उद्देश्य ऐसे सक्षम इंजीनियर तैयार करना है जो भौतिक प्रणाली और साइबर सिस्टम के निर्बाध एकीकरण से निर्मित इंजीनियर सिस्टम डिजाइन कर सकें। यह कार्यक्रम सॉफ्टवेयर-हार्डवेयर आर्किटेक्चर डिजाइन करने के लिए आवश्यक योग्यता वाले इंजीनियरों को सक्षम करेगा। यह कार्यक्रम भौतिक प्रणालियों के मॉडलिंग के लिए कई उपकरणों और साइबर घटकों को डिजाइन करने के लिए उपकरणों का ज्ञान भी प्रदान करता है। यह कार्यक्रम ऐसे पेशेवरों को तैयार करेगा जो पूर्वानुमानित और सुरक्षित साइबर भौतिक प्रणाली (CPS) डिजाइन कर सकते हैं।

अपेक्षित स्नातक विशेषताएँ (एम.टेक.)

1. मॉडल सीपीएस के आधुनिक दृष्टिकोण को समझने की क्षमता।
2. साइबर और भौतिक प्रणालियों के अंतःविषयक संपर्क की सराहना।
3. एकीकृत प्रणाली की समग्र विशिष्टताओं को पूरा करने के लिए साइबर घटकों को डिजाइन करने की क्षमता।
4. यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त डिजाइन ज्ञान कि प्रणाली डिजाइन के अनुसार सही बनी रहे।
5. किसी दिए गए सीपीएस के समग्र उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए मशीन लर्निंग, नियंत्रण सिद्धांत से ज्ञान का उपयोग करने की क्षमता।
6. उच्च गुणवत्ता वाले तकनीकी संचार कौशल।
7. व्यावसायिक नैतिकता के मानदंडों की सराहना और पालन।
8. तकनीकी परियोजनाओं की योजना बनाने और प्रबंधन करने की क्षमता।

शिक्षण के परिणाम

1. सीपीएस की समग्र विशिष्टताओं का विश्लेषण करने और उसे विभिन्न उप-प्रणालियों की डिजाइन आवश्यकताओं के अनुरूप ढालने की क्षमता।
2. हाइब्रिड प्रणाली और अन्य तरीकों का उपयोग करके समग्र सीपीएस का मॉडल तैयार करने और मॉडल को मान्य करने के लिए पर्याप्त योग्यता।
3. वितरित वातावरण में हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर वास्तुकला को सह-डिजाइन करने की क्षमता।
4. मशीन लर्निंग एल्गोरिदम और वितरित नियंत्रण एल्गोरिदम का ज्ञान।
5. सीपीएस के समग्र डिजाइन में अंतर्निहित सुरक्षा के तरीके।
6. स्मार्ट ग्रिड, वाहन नेटवर्क और स्मार्ट सिटी अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न प्रणालियों जैसे अनुप्रयोगों को समझने की क्षमता
7. आलोचनात्मक चिंतन और वैज्ञानिक समस्या समाधान।
8. वैज्ञानिक विचारों और/या अनुप्रयोग प्रणालियों को संप्रेषित करने का कौशल
9. बुनियादी परियोजना प्रबंधन कौशल हासिल करें