Boundary Objects within the Discourse of Trustworthy Cyber-Physical Systems Development

Abstract

Cyberfysiska system (CPS) har utvecklats långt bortom sitt ursprung i inbyggd styrning och utvecklats till storskaliga mjukvaruintensiva system som spelar en viktig roll i det moderna samhället. Genom att tätt integrera beräkning, sensorer, styrning och kommunikation driver CPS innovation inom områden som transport, energi, sjukvård och industriell automation. I takt med att dessa system blir alltmer intelligenta och interaktiva, ofta med artificiell intelligens (AI) och dynamiskt interagerar med mänskliga användare och deras miljöer, uppstår nya farhågor kring deras tillförlitlighet. Dessa farhågor sträcker sig bortom traditionella föreställningar om tillförlitlighet och inkluderar etiska överväganden som transparens, rättvisa och ansvarsskyldighet. Som ett resultat är det inte bara en teknisk utmaning utan också ett sociotekniskt imperativ att säkerställa klassiska tillförlitlighetsaspekter samtidigt som man tar itu med etiska dimensioner av AI, såsom transparens, rättvisa och ansvarsskyldighet. Följaktligen kräver utvecklingen av CPS tvärvetenskapligt samarbete mellan intressenter med olika expertis.

Konceptet med gränsobjekt ger en användbar lins för att ta itu med dessa frågor. Ursprungligen introducerades gränsobjekt inom sociologin och är artefakter som är tillräckligt flexibla för att tolkas olika över sociala världar, men ändå tillräckligt robusta för att upprätthålla en sammanhängande identitet. De fungerar till exempel som förmedlande strukturer som hjälper till att anpassa olika perspektiv, koordinera insatser över disciplinära gränser och underlätta förhandlingar om konkurrerande intressen. I ingenjörskontexten kan gränsobjekt ta formen av referensarkitekturer som gör det möjligt för intressenter att förstå varandra utan att kräva fullständig konsensus om betydelser eller metoder. Denna kombination av att vara tillräckligt flexibel för att anpassa sig till lokala behov och begränsningar, samtidigt som de förblir tillräckligt stabila för att upprätthålla en gemensam identitet mellan olika intressentgrupper, gör gränsobjekt särskilt värdefulla för att navigera komplexiteten och osäkerheten i samutvecklingsmetoder.

Denna avhandling undersöker hur referensarkitekturer fungerar som gränsobjekt som stöder samutveckling i utvecklingen av tillförlitliga CPS. Med utgångspunkt i gränsobjektteorin konceptualiserar den referensarkitekturer som artefakter som möjliggör översättning över kunskapsområden, förmedlar semantiska och pragmatiska gränser och tillhandahåller en gemensam plattform för t.ex. att förhandla om avvägningar, särskilt de som är relaterade till tillförlitlighetsaspekter och krav. Forskningen kombinerar teoretisk analys med empiriska studier inom CPS-domäner som fordonsindustrin och järnvägen, och utforskar hur faktorer som kunskapsfasthet och organisatoriska faktorer som maktdynamik inom organisationen formar tolkningen och användningen av referensarkitekturer som gränsobjekt som stöder samutvecklingsmetoder.

Avhandlingen ger tre huvudsakliga bidrag. För det första klargör den den teoretiska förståelsen av gränsobjekt inom diskursen kring CPS-utveckling genom att placera referensarkitekturer som sociotekniska medlare för samarbete snarare än bara tekniska designmallar. För det andra erbjuder den empiriska insikter i hur kontextuella faktorer påverkar användningen och effektiviteten av referensarkitekturer för att stödja samutveckling i utvecklingen av tillförlitliga CPS. För det tredje utvecklar och utvärderar den ett arkitektoniskt ramverk som stöder samutvecklingsmetoder genom att tillhandahålla metoder för att hjälpa intressenter att navigera kunskapsgränser under utvecklingen av tillförlitliga CPS.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-371406