信息物理系统理论的范畴语义

信息物理系统需要构建和管理各种模型，以确保其正确、安全与可靠运行。这些不同的模型之所以必要，是因为信息物理系统中存在耦合的物理与计算动力学。然而，迄今为止信息物理系统的不同模型视图大多以非形式化方式关联，这引发了需求、系统行为与系统架构这些不同模型间形式一致性程度的问题。我们提出一个范畴论框架，使信息物理系统建模与分析中的各类组合得以显式化，从而有助于将系统作为整体进行验证。该信息物理系统的组合框架产生了统一的系统模型，其中系统行为被层次化分解并使用 systems-as-algebras 范式关联到系统架构。作为该范式的一部分，我们展示了（安全）契约的代数推广了现有最优技术，为在更丰富的复合信息物理系统模型集合上约束行为提供了更统一的数学工具，具有最小化或消除危险行为的潜力。