信息物理融合系统主要是指物理世界和信息世界高度融合的系统。其中融合主要是指在信息物理融合系统中，物理环境和信息处理有更深层的交互，物理设备将嵌入计算和通信能力，而通过处理后的信息又将反作用于物理环境，最终形成一个网络化的物理设备系统。

信息物理融合系统的概念最早由美国国家科学基金会（NSF）于2006年2月在其发布的《美国竞争力计划》中提出。该概念一经提出便获得了广泛关注，得到许多国家政府、学术界和商业界的高度重视和大力资助，并在2007年7月美国总统科学技术顾问委员会的《挑战下的领先——竞争世界中的信息技术研发》报告中被列为八大关键的信息技术之首。截至2010年3月，美国国家科学基金会已批准了130多项信息物理融合系统研究项目；欧盟计划在2007～2013年投入超过70亿美元进行智能电子系统和信息物理融合系统方面的研究；日韩及中国均从2008年开始投入并开展信息物理融合系统的研究项目和课程。但是，对信息物理融合系统的研究与开发都还处于起步阶段，仍然缺乏科学基础和工程原理，在未来需要通过计算机科学、物理和众多相关学科领域的科学家、专家和工程师的全面努力，加快和促进信息物理融合系统的研究与发展。

信息物理融合系统的基本组件包括传感器、执行器和决策控制单元。传感器是一种嵌入式设备，能够监测、感知外界的信号、物理条件（如光、热）或化学组成（如烟雾）；执行器是一种嵌入式设备，能够接收控制指令并对受控对象施加控制作用；决策控制单元是一种逻辑控制设备，能够根据用户定义的语义规则生成控制逻辑。

基本组件结合反馈循环控制机制（见图）构成了信息物理融合系统的基本功能逻辑单元，产生信息物理融合系统的最基本运行方式：首先，传感器组件通过对环境的感知，对相应的信息进行处理，并在进行处理的同时将信息经过网络发送到决策控制单元组件；其次，决策控制单元组件在获取感知信息后，针对物理环境和网络中用户需求的改变，自动调整内部关联与模型，将指令通过执行器组件传输至被控对象；最后，被控对象接受指令，并通过实体间的自主协调，执行系统所要求的相应操作，并同时产生新的传感器感知数据。

信息物理融合系统的反馈环

信息物理融合系统在功能上主要考虑性能优化，是集计算、通信与控制3C（computation，communication，control）技术于一体的智能技术，并具有实时、安全、可靠、高性能、自治等特点。其与嵌入式系统、传感器网络、物联网等有明显区别：信息物理融合系统就是开放的嵌入式系统加上网络和控制功能，其核心是3C融合、自主适应物理环境的变化，其中网络的功能主要是为了实现控制的目的，和一般意义上的网络有区别；而物联网、传感器网络所擅长的是基于无线连接，主要实现的是感知，这对于信息物理融合系统来说太过简单，信息物理融合系统需要实现的是感控，其不仅仅实现感知功能，还需要实现控制，其对设备计算能力的要求远远超过了物联网、传感器网络所要求的。

信息物理融合系统包含了将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能。它与人类的生活和社会的发展息息相关，是涵盖了小到纳米级生物机器人，大到全球能源协调与管理系统等涉及人类基础设施建设的复杂大系统。信息物理融合系统的典型应用包括智能交通领域的自主导航汽车、无人飞行机，生物医疗领域的远程精准手术系统、自主计算与感控的植入式生命设备，以及智能电网、家庭机器人、智能建筑等。它已成为各行业优先发展的产业领域，具有广阔的应用前景和商业价值。

随着硬件产品性能和数据处理能力的不断提升，网络通信技术的飞速发展，计算机系统的信息化与智能化，人们对于各种工程系统和计算设备的需求已不仅仅局限于系统功能的扩充，而是更关注系统资源的合理有效分配和系统性能效能的优化，以及服务个性化与用户满意度的提升。在这种需求的引导下，信息物理融合系统成为物理设备系统发展的新趋势。

信息物理融合系统是能够改变人与物理世界交互方式的下一代智能系统，它将实现计算资源与物理资源的紧密结合与协调。无论从经济发展还是技术变革的角度，信息物理融合系统都是一个全球信息技术和信息产业发展的新趋势，对现有的传统工业格局产生深远影响。信息物理融合系统被认为是继计算机、互联网之后信息技术的第三次浪潮。