Dalam era digital saat ini, integrasi dunia fisik dan dunia siber telah menjadi pusat transformasi dalam banyak sistem rekayasa. Artikel "The Past, Present and Future of Cyber-Physical Systems: A Focus on Models" yang ditulis oleh Edward A. Lee (2015), memberikan kontribusi penting dalam menjelaskan dinamika evolusi sistem siber-fisik (Cyber-Physical Systems/CPS) dengan menyoroti aspek modeling sebagai fondasi pengembangan. Dengan gaya reflektif dan analitis, artikel ini tidak hanya menyajikan narasi perkembangan CPS dari masa ke masa, tetapi juga menawarkan kerangka konseptual yang mempersiapkan kita menghadapi kompleksitas masa depan.
Menilik Masa Lalu dan Kini: Transformasi Paradigma Teknologi
Artikel ini membuka dengan ulasan sejarah yang menunjukkan bahwa gagasan tentang sistem yang mengintegrasikan elemen komputasi dan fisik bukanlah hal baru. Sejak masa kontrol otomatis dan embedded systems, pendekatan teknis untuk mengatur interaksi fisik telah mengalami lompatan evolusioner. Namun, transformasi besar terjadi ketika komputer tidak hanya mengontrol perangkat fisik secara lokal, tetapi juga mulai terhubung dan saling berinteraksi melalui jaringan, menciptakan sistem yang lebih kompleks dan cerdas.
Lee menegaskan bahwa pergeseran dari sistem embedded ke cyber-physical systems merupakan perubahan paradigma, bukan sekadar evolusi teknologi. CPS menghadirkan tantangan baru karena menggabungkan dinamika waktu kontinu dari sistem fisik dengan perilaku diskret dari sistem komputasi. Inilah yang membuat modeling menjadi esensial dalam pengembangan CPS.
Model sebagai Jembatan antara Dunia Fisik dan Komputasi
Poin utama artikel ini adalah pentingnya penggunaan model sebagai cara untuk memahami, merancang, dan merekayasa CPS. Menurut Lee, modeling tidak hanya berfungsi sebagai alat simulasi atau dokumentasi, tetapi sebagai pusat dari keseluruhan proses rekayasa. Model adalah representasi dari sistem yang diharapkan, dan melalui proses formal seperti verifikasi dan validasi, model dapat digunakan untuk menjamin keandalan sistem secara menyeluruh.
Model dalam konteks CPS harus mampu merepresentasikan dua aspek secara bersamaan: perilaku fisik (kontinu) dan perilaku komputasi (diskret). Di sinilah peran model hibrid muncul, yang memadukan sistem dinamis kontinu dengan logika digital. Artikel ini menyebutkan pendekatan seperti model waktu yang eksplisit, komposisi model, dan model eksekusi deterministik sebagai pendekatan utama yang perlu diperdalam dalam pengembangan CPS.
Lee juga mengkritik penggunaan model tradisional dari ilmu komputer, seperti model berbasis automata atau graf, yang sering kali mengabaikan aspek temporal dan fisik. Ia menyoroti bahwa diperlukan paradigma baru dalam pemodelan sistem yang menghormati prinsip simultanitas dan kontinuitas waktu nyata yang terdapat dalam dunia fisik.
Tantangan-Tantangan Masa Kini dalam Rekayasa CPS
Artikel ini secara eksplisit menekankan bahwa tantangan utama dalam mengembangkan CPS tidak hanya bersifat teknis, tetapi juga metodologis. Kurangnya integrasi antara komunitas teknik elektro dan ilmu komputer menjadi hambatan tersendiri. Selain itu, masih ada kesenjangan dalam hal bahasa pemodelan, alat bantu desain, dan pendekatan analisis formal.
Lee menyampaikan pentingnya semantic precision dalam bahasa pemodelan untuk menghindari ambiguitas dalam desain sistem. Tanpa semantic precision, model bisa ditafsirkan berbeda oleh berbagai tim pengembang, yang pada akhirnya dapat menyebabkan inkonsistensi dalam implementasi nyata.
Pandangan ke Masa Depan: Menuju Rekayasa Sistem yang Terstruktur
Melalui bagian reflektifnya tentang masa depan, artikel ini menggambarkan visinya terhadap disiplin rekayasa sistem CPS yang lebih matang dan terstruktur. Lee menyarankan bahwa kita membutuhkan pendekatan formal dan deterministik dalam membangun model sistem, termasuk dukungan dari kompilator dan eksekutor model yang mampu menjalankan model seperti kode nyata.
Ia membayangkan masa depan di mana model menjadi executable dan menjadi satu-satunya artefak yang dibutuhkan dalam keseluruhan proses pengembangan sistem. Ini bukan sekadar idealisme, tetapi kebutuhan yang muncul karena kompleksitas CPS yang semakin meningkat, mulai dari kendaraan otonom, smart grid, hingga sistem medis yang dikendalikan secara cerdas.
Lebih jauh, ia menyerukan kolaborasi lintas disiplin yang mendalam, di mana ilmuwan komputer, insinyur elektro, dan ahli sistem dinamis bekerja sama dalam mengembangkan fondasi teoretis dan praktis untuk sistem generasi berikutnya.
