사이버 물리 시스템이 산업혁명 4.0의 핵심이라고 하지만, 사이버 물리 시스템이 구체적으로 어떻게 구성되며 무엇이 중요한지 알아보기는 쉽지 않다. 이 책에서는 여러 산업 및 학문 분야 최고의 전문가들이 사이버 물리 시스템의 핵심 기술과 사례 및 연구 동향을 집약해 상세히 안내하고 있다. 사이버 물리 시스템을 연구하려는 모든 실무자, 연구자 및 상급 학생들에게 지침이 될 내용을 담고 있다.

█ CPS의 동인, 도전 과제, 토대 및 새로운 방향에 대한 이해
█ 생명 필수적이고 상황 인지적인 의료 장비의 네트워크화된 시스템 구축
█ 비용을 절감하고 재생 에너지 원을 완전히 통합하는 에너지 그리드 시스템 구축
█ 사이버 및 물리 도메인 간의 복잡한 상호작용에 대한 모델링
█ CPS 제어를 시행하는 알고리즘 통합
█ CPS 센서 네트워크의 공간, 시간, 에너지 및 안정성 문제 해결
█ 실시간 스케줄링에 대한 진보된 접근 방식 적용
█ 중간자 및 기타 공격 방지를 통한 CPS 보안
█ 논리적 정확성 보장 및 검증 단순화
█ 분산 에이전트 간의 동기화된 통신 시행
█ CPS 모델에 대한 형식적 의미체계 정의를 위한 모델 통합 언어 사용

이 책은 실무자와 연구자 모두를 대상으로 한다. 실무자에게는 CPS 관점에서 이득이 되는 현재 응용 분야와 현 세대의 CPS 개발에 성공적이었던 현재 기술을 모두 보여준다. 또한 연구자에게 응용 분야에 대한 조사 연구를 제공하고 현재의 성과와 열린 도전 과제는 물론, 현재의 과학적 진보와 도전 과제를 조망해준다. 이 책은 두 부분으로 나뉘어 있는데, 1부, ‘사이버 물리 시스템 애플리케이션 영역’에서는 CPS 혁명을 주도하고 있는 현재의 CPS 응용 분야를 소개고 2부 ‘기초’에서는 CPS 개발에 사용된 여러 과학 분야의 현재 이론적 기초를 제시한다.

차세대 미션 크리티컬 및 임베디드 시스템은 ’사이버 물리적’이 될 것이며, 복잡한 계산 알고리즘과 물리적 구성요소들을 정확하게 동기화하고 완벽하게 통합해야 한다. 이 책은 광범위하고 다양한 엔지니어링 및 컴퓨팅 애플리케이션을 위한 사이버 물리 시스템(cyber-physical systems, CPS)을 구축하는 데 있어 최고의 안내서다.
선도적인 세 명의 전문가가 모든 실무자, 연구자 그리고 상급 학생들에게 없어서는 안 될 가장 중요한 연구 결과들을 한 권의 책으로 모았다. 이 안내서는 선도적인 연구자들의 폭 넓은 기여를 바탕으로 여러 관점에서 CPS를 다루고 있다.
먼저 여러 애플리케이션 영역에서 핵심적인 CPS의 과제와 혁신을 검토한 다음 현대 CPS 솔루션의 근간을 이루는(이미 알고 있는 것들과 아직 배워야 하는 것들의) 기술적 기초를 설명한다. 책 전반에 걸쳐 설계 및 분석에서부터 미래 혁신에 대한 계획에 이르기까지 CPS 개발의 모든 측면에 대한 지침적 원칙을 제시한다.

라구나탄 라즈쿠마르(Ragunathan (Raj) Rajkumar)

카네기멜론대학의 전기 컴퓨터 공학과 조지 워싱턴하우스 교수다. 타임시스(TimeSys)를 비롯한 많은 회사들 중 오토마티카(Ottomatoka, Inc.)를 설립했다. 오토마티카는 자율 운전 차량용 소프트웨어 회사로, 델파이(Delphi)에 인수됐다. 여러 국제 회의의 의장을 맡았고, 3건의 특허를 보유하고 있다. 또한 한 권의 책을 저술했고, 공동 편저한 책이 있으며, 회의 및 저널에 170편 이상의 심사 논문을 발표했다. 논문들 중 8편이 최우수 논문상을 수상했다.
1984년 인도 마드라스대학교에서 학사 학위(Hons.)를 받았으며, 펜실베이니아 주 피츠버그에 있는 카네기멜론대학에서 1986년과 1989년에 각각 석사 학위와 박사 학위를 받았다.
사이버 물리 시스템의 모든 측면이 관심 연구 분야다.

디오니시오 데 니즈(Dionisio de Niz)

카네기멜론대학 소프트웨어 엔지니어링 연구소의 수석 연구원이다. 정보 네트워킹 연구소에서 정보 네트워킹으로 석사 학위를 받았으며, 카네기멜론대학에서 전기 컴퓨터 공학으로 박사 학위를 받았다. 관심 분야는 사이버 물리 시스템, 실시간 시스템, 모델 기반 엔지니어링이다. 최근에는 실시간 분야에서 다중 코어 프로세서 및 혼합 중요도 스케줄링에 집중했으며, 민간 산업계 및 정부 기관을 대상으로 기초 연구 및 응용 연구에 대한 여러 프로젝트를 주도해왔다. 레퍼런스 구현과 실시간 자바 명세의 상용 버전 개발에 참여했다.

마크 클라인(Mark Klein)

사이버 물리 시스템 및 첨단 모바일 시스템에 대한 연구를 수행하는 소프트웨어 엔지니어링 연구소 기술진의 수석 멤버이며, 동연구소 Critical System Capabilities Directorate의 기술 이사다. 그의 연구는 소프트웨어 엔지니어링, 신뢰할 수 있는 실시간 시스템 그리고 수치 해석의 다양한 방면에 걸쳐 있다. 가장 최근 연구는 사이버 물리 시스템을 포함한 대규모 시스템의 설계 및 분석 원리에 중점을 두고 있다. 이전에는 Architecture-Centric Engineering Initiative의 기술 책임자로서 소프트웨어 아키텍처 분석, 아키텍처 진화, 경제 주도 아키텍처, 아키텍처 역량, 아키텍처 절충 분석, 속성 주도 아키텍처 설계, 스케줄링 이론 그리고 적용 메커니즘에 대한 연구를 이끌었다. 실시간 시스템에서의 연구는 비율 단조 분석(rate-monotonic analysis, RMA)의 개발, RMA의 이론적 기반 확장 및 현실 시스템에의 적용과 관련돼 있다. 초기 연구에는 오일 저장소 시뮬레이션에서 발생하는 유체 흐름 방정식을 풀기 위한 고차원 유한 요소법의 연구가 포함됐다. 많은 논문을 발표했으며, 『A Practitioner’s Handbook for Real-Time Analysis』(Springer, 1993), 『Ultra-Large-Scale Systems』(Software Engineering Institute Carnegie Mellon, 2006), 그리고 『소프트웨어 아키텍처 평가』(에이콘, 2009)의 공동 저자다.

사물인터넷, 빅데이터, 인공지능, 사이버 물리 시스템, 이 네 가지 단어는 현재 맞이하고 있는 산업혁명 4.0 시대를 나타내는 핵심 키워드다. 이 단어들은 최근 몇 년의 격변기를 거치 면서, 이제는 상식적 용어가 됐다. 국내의 선도적 기업들 외에도 일정 규모 이상의 많은 중견 기업들이 사이버 물리 시스템의 필요성을 인식하기 시작했다.
그러나 아직까지 많은 실무자들에게 ‘사이버 물리 시스템’이라는 용어는 나머지 세 용어보다 덜 익숙한 것으로 보이며, 국내에서는 차라리 ‘스마트 팩토리’ 또는 ‘스마트 그리드’처럼 ‘스마트(smart)’라는 용어에 더 친숙한 것 같다.
사이버 물리 시스템이란 본질적으로 학제간 연구의 성격을 지니며 시스템 통합적 개념이므로 아직 학문의 한 가지로 정립된 분야는 아니다. 따라서 산업의 각 영역에서 사이버 물리 시스템과 관련한 연구 논문은 급속히 증가하고 있으나, 사이버 물리 시스템 전반을 다루는 문헌은 아직 드물다. 이러한 현실에서 산업분야별 사이버 물리 시스템의 핵심 기술과 동향을 집약한 이 책의 출판은 의미가 크다고 생각한다. 분야별 전문 영역에 대한 깊은 이해를 전제로 하는 만큼 이 책의 모든 내용을 번역하는 것은 결코 용이하지 않았으며, 걱정도 많이 했다. 부디 이 책을 통해 관심 분야에서의 핵심 기술과 동향을 파악하는 데 도움이 되기를 바란다.

김광일

한국과학기술원 경영과학과에서 네트워크 알고리즘으로 석사 학위를 받았다. 졸업 후 대기업 및 벤처기업에서 소프트웨어를 개발했다. 이후 몇몇 소프트웨어 개발 회사를 경영했으며, 대학에 출강하기도 했다. 최근 수 년간 머신 러닝 및 딥러닝 연구에 집중하고 있으며, 현재 동국대학교 융합소프트웨어교육원 산학협력 교수로서 머신 러닝/딥러닝 강의 및 자연어 처리 관련 과제를 수행하고 있다. 경희대학교 대학원과 한국 외국어대학교에도 출강하고 있다.