論文の概要: Modeling and Simulation Based Engineering in the Context of Cyber-Physical Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.13118v1
- Date: Mon, 13 Apr 2026 12:42:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-16 20:38:32.207964
- Title: Modeling and Simulation Based Engineering in the Context of Cyber-Physical Systems
- Title（参考訳）: サイバー物理システムにおけるモデリングとシミュレーションに基づく工学
- Authors: Alexandre Muzy,
- Abstract要約: 実行セマンティクスは、第一級のエンジニアリングエンティティとして扱われない。
モデリングとシミュレーションに基づくエンジニアリングは、正式な実行、実験的な実行、検証、アクティビティによる検証を交互に行う反復サイクルのエンジニアリングを組織する。
これらの応用は、フレームワークがCPSを超えて、明示的に定義された実行条件に依存するあらゆるシステムに一般化することを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 51.82266520875928
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Cyber-Physical Systems (CPS) produce behavior through execution on substrates coupling computation with physical processes. However, usual engineering approaches do not treat execution semantics as first-class engineering entities. Formal verification reasons about model behaviors under fixed semantic assumptions that are not revisable and do not account for physical execution constraints. Simulation-based validation explores scenarios under execution semantics that are implicitly determined by the simulation engine. In both cases, physical constraints of the execution substrate are addressed as implementation details rather than as semantic boundary conditions. In this article, it is hypothesized that making execution semantics explicit as first-class engineering entities is necessary and sufficient to bridge the gap between verified model behaviors and validated executed behaviors in CPS. To test this hypothesis, Modeling and Simulation Based Engineering (MSBE) is proposed: a methodology grounded in the Theory of Modeling and Simulation. MSBE formalizes execution conditions as four components: execution semantics, activity (behaviorally meaningful changes), admissibility constraints (physical bounds), and specified properties (behavioral guarantees). MSBE organizes engineering around an iterative cycle alternating formal execution, experimental execution, verification, and activity-mediated validation. Executability is defined as stabilization of execution conditions and the induced admissible model space. The cycle is applied to four CPS classes (human-centric, biophysical, technological, and digital twins). These applications show that the framework generalizes beyond CPS to any system whose behavior depends on explicitly defined execution conditions. Modeling and Simulation-Based Engineering
- Abstract（参考訳）: CPS(Cyber-Physical Systems)は、物理プロセスと計算を結合した基板上での動作を生成する。
しかし、通常のエンジニアリングアプローチでは、実行セマンティクスを第一級エンジニアリングエンティティとして扱わない。
固定された意味的仮定の下でのモデル行動に関する形式的検証の理由は、修正不可能であり、物理的な実行制約を考慮していない。
シミュレーションベースの検証は、シミュレーションエンジンによって暗黙的に決定される実行セマンティクスの下でシナリオを探索する。
どちらの場合も、実行基板の物理的制約はセマンティック境界条件ではなく実装の詳細として扱われる。
本稿では,CPSにおける検証されたモデル動作と検証された実行動作のギャップを埋めるには,第一級エンジニアリングエンティティとして実行セマンティクスを明示することが必要であると仮定する。
この仮説をテストするために、モデリング・シミュレーション・ベース・エンジニアリング(MSBE: Modeling and Simulation Based Engineering)が提案されている。
MSBEは実行条件を、実行セマンティクス、アクティビティ(振る舞い的に意味のある変更)、許容性制約(物理境界)、指定されたプロパティ(振る舞い保証)の4つのコンポーネントとして定式化する。
MSBEは、正式な実行、実験的な実行、検証、アクティビティによる検証を交互に行う反復サイクルのエンジニアリングを組織する。
実行性は、実行条件と誘導許容モデル空間の安定化として定義される。
このサイクルは4つのCPSクラス(人間中心、生物物理学、技術、デジタル双生児)に適用される。
これらの応用は、フレームワークがCPSを超えて、明示的に定義された実行条件に依存するあらゆるシステムに一般化することを示している。
モデリングとシミュレーションに基づくエンジニアリング
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