Cyber-physical systems (CPS) zijn systemen die worden gekenmerkt door een nauwe wisselwerking tussen de computer-, communicatie- en besturingselementen (het cybergedeelte) en de fysieke processen zoals beweging, verwarming / koeling, trillingen en slijtage (het fysieke deel). Cyber-physical systems worden gezien als de aanjager van de industrie 4.0. Waarbij industrie 1.0 de stoommachines waren, industrie 2.0 de lopende band en elektriciteit, industrie 3.0 automatisering en robotisering en industrie 4.0 Cyber-physical systems, smart cities en Internet of things.
Een voorbeeld van CPS is een robot stofzuiger die je huiskamer autonoom kan stofzuigen. Maar als je een enorm kantoorpand wilt stofzuigen heb je wellicht 4 robot stofzuigers nodig. Probleem is dat de stofzuigers waarschijnlijk dan dezelfde stukken gaan stofzuigen en dus inefficiënt werken. Ze moeten daarom met elkaar verbonden worden door het internet zodat ze bewust van elkaar worden waardoor ze de kantoor oppervlakte onder elkaar kunnen verdelen en van elkaar weten welke stukken ze al gedaan hebben. Dit is in een notendop een Cyber-physical system.
CPS is een systeem waarin diverse samenwerkende ‘slimme’ elementen de fysieke wereld met de virtuele wereld verbind. Steeds meer aanvankelijk ‘domme hardware’ kreeg met een CPU een flinke dosis rekenkracht aan boord en werd daarmee intelligent. Ook werden dergelijke elementen steeds vaker middels netwerken met elkaar verbonden, waardoor intelligente sensornetwerken ontstonden. In Cyber-physical systems zijn fysieke en softwarecomponenten diep met elkaar verweven. De cyber en fysieke elementen staan met elkaar in wisselwerking en de wisselwerking veranderd door een veranderde omgeving. Voorbeelden van CPS zijn smart grid, autonome automobielsystemen, medische monitoring, procescontrolesystemen, robotsystemen en de automatische piloot van een vliegtuig.
CPS omvat transdisciplinaire benaderingen, waarbij de theorie van computerkunde, mechanica, ontwerp- en proceswetenschap wordt samengevoegd. De procesbesturing wordt embedded systems genoemd. In embedded systems neigt de nadruk meer te liggen op de rekenelementen en minder op een intense koppeling tussen de cyber en fysieke elementen. Cyber-physical systems zijn ook vergelijkbaar met het Internet of Things (IoT), met dezelfde basisarchitectuur; desalniettemin presenteert CPS een hogere combinatie en coördinatie tussen fysieke, berekening en netwerk processen.
Het concept van CPS is nauw verbonden met concepten van robotica en sensornetwerken met intelligentiemechanismen die eigen zijn aan software intelligentie die de weg leidt. Vooruitgang op het gebied van wetenschap en techniek verbetert de koppeling tussen cyber en fysieke elementen. Dit gebeurd door middel van intelligente mechanismen, waardoor het aanpassingsvermogen, de autonomie, efficiëntie, functionaliteit, betrouwbaarheid, veiligheid en bruikbaarheid van cyberfysische systemen toenemen. Dit zal het potentieel van cyberfysische systemen in verschillende richtingen verbreden, waaronder:
interventie (bijvoorbeeld vermijden van botsingen);
precisie (bijvoorbeeld robotchirurgie en fabricage op nano-niveau);
werken in gevaarlijke of ontoegankelijke omgeving (bijv. zoeken en redden, brandbestrijding en diepzee-exploratie);
