Über 90 % aller Prozessoren arbeiten nicht in einem PC, sondern im Verborgenen als so genannte "Embedded Systems", wie etwa in Antiblockiersystemen im Automobil, in Maschinensteuerungen, in Telefonanlagen und medizinischen Geräten. Embedded Systems sind entscheidend für die Konkurrenzfähigkeit von Produkten. Zu den Themen systematische Entwicklung, Modellierung, Validierung, Verifikation und Gestaltung der Software solcher Systeme fördert das Referat IT-Systeme Vorhaben im nationalen Rahmen sowie international, insbesondere im Rahmen der Gemeinsamen Unternehmung ECSEL/ARTEMIS (Electronic Components and Systems for European Leadership / Advanced Research and Technology for Embedded Intelligence & Systems) und dem EUREKA-Cluster ITEA3 (Information Technology for European Advancement).
Um die Fördermittel zielgerichtet und möglichst effizient zu verwenden und weil in europäischen Kooperationen zusätzliche Rahmenbedingungen zu beachten sind, hat das BMBF bereits 2008 die Entwicklung einer nationalen Forschungsagenda angeregt. Mit einer Priorisierung von Forschungsthemen war seit Mitte 2010 das vom BMBF geförderte Projekt agendaCPS bei acatech betraut, das sich auch Empfehlungen für gezielte Forschungskooperationen in spezifischen Technologiefeldern zur Aufgabe gemacht hat.
Der Einbau von eingebetteten Systemen in viele Alltagsgegenstände hat die Verbindung von realer - physischer - und virtueller (Cyber-) Welt hergestellt. Mit CPS wird diese Vernetzung zukünftig zum allgegenwärtigen Standard. Diese Vernetzung von CPS per Internet mit beliebigen anderen Computern wird als das "Internet der Dinge und Dienste" bezeichnet. Damit lassen sich in der Produktion einerseits verbesserte Feinsteuerung und Optimierung ebenso realisieren wie andererseits völlig neue Produktionsmethoden.
Cyber-Physical Systems werden zukünftig Beiträge zu Lebensqualität, Sicherheit und Effizienz sowie zur Versorgungssicherheit in den Bereichen Energie, Wasser oder Medizin leisten und damit zur Lösung zentraler Herausforderungen unserer Gesellschaft beitragen. So erfassen etwa moderne Smart-Health-Systeme mittels Sensoren Gesundheitsdaten, vernetzen Patientendaten und Patienten, Ärzte sowie Therapeuten miteinander und ermöglichen Ferndiagnosen sowie medizinische Versorgung zu Hause. Intelligente Cyber-Physical Systems koordinieren den Verkehrsfluss, unterstützen Menschen in kritischen Situationen und reduzieren Energieverbräuche sowohl im Verkehr als auch, mittels intelligenter Steuerung, in Energienetzen.
Die Erschließung dieses Innovationsfelds erfordert gezielte politische, wirtschaftliche, technologische und methodische Anstrengungen. Zu bewältiqen ist ein Komplex von Fragen und Herausforderungen für die bedarfsgerechte Gestaltung und Nutzbarmachung von Cyber-Physical Systems samt Anwendungen.
Deutschland gehört zu den Weltmarktführern bei den Vorstufen zu Cyber Physical Systems: eingebettete Systeme, integrierte Sicherheitslösungen und Engineering komplexer Systemlösungen. Um diesen lnnovationsvorsprung auch bei Cyber-Physical Systems erreichen zu können, gilt es, einen Strategiewechsel und ein Umdenken auf allen Ebenen der Wertschöpfung einzuleiten, hin zu offenen, interaktiven Märkten, Lebensräumen und ihren Prozessen, zu lnfrastruktur- und Versorgungssystemen mit integrierten, interaktiven vernetzten Dienstleistungen. Daraus ergeben sich entsprechende Forschungsschwerpunkte. Diese sind im Einzelnen erweiterte Mensch-Maschine-Interaktion, Requirements Engineering, die Entwicklung von Anforderungs- und Domänenmodellen und innovativer Architekturen sowie ein interdisziplinäres Systems Engineering sowie integrierte Qualitätssicherung auf allen Ebenen der Anforderungs- und Systementwicklung.
