?三次工業(yè)革命+“第四次工業(yè)革命”

從主流觀點(diǎn)看，人類歷史上的三次工業(yè)革命是指以下三個(gè)時(shí)期：

第一次工業(yè)革命發(fā)生于十八世紀(jì)60年代至十九世紀(jì)中期。這場(chǎng)工業(yè)變革以蒸汽機(jī)、紡織機(jī)、鐵路等為代表，大規(guī)模運(yùn)用蒸汽動(dòng)力，標(biāo)志著人類社會(huì)進(jìn)入蒸汽時(shí)代。當(dāng)時(shí)，這場(chǎng)工業(yè)革命首先發(fā)生在英國(guó)，其他國(guó)家相對(duì)落后。從本質(zhì)上講，第一次工業(yè)革命的技術(shù)創(chuàng)新多來(lái)源于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)和技術(shù)尚未真正結(jié)合

第二次工業(yè)革命發(fā)生于十九世紀(jì)末至二十世紀(jì)初，這場(chǎng)工業(yè)變革以電力、石油、化學(xué)、汽車(chē)等為代表，燃油、電力成為了新的工業(yè)根基，也標(biāo)志著人類社會(huì)進(jìn)入電氣時(shí)代。

第二次工業(yè)革命幾乎同時(shí)發(fā)生在幾個(gè)先進(jìn)的資本主義國(guó)家，如德國(guó)、美國(guó)、法國(guó)等。有不少史學(xué)家認(rèn)為，正是這種同時(shí)發(fā)生，導(dǎo)致這些資本主義國(guó)家實(shí)力上極為接近，以至于矛盾激化，最終釀成了兩次世界大戰(zhàn)。

不同于第一次工業(yè)革命，第二次工業(yè)革命在科學(xué)上是難能可貴的，第二次工業(yè)革命的技術(shù)創(chuàng)新大多來(lái)源于自然科學(xué)的新發(fā)展，科學(xué)和技術(shù)緊密結(jié)合起來(lái)，逐漸跳出了“經(jīng)驗(yàn)牢籠”。

第三次工業(yè)革命發(fā)生于上世紀(jì)四五十年代至七十年代，這場(chǎng)工業(yè)變革以原子能、計(jì)算機(jī)、航天技術(shù)等為代表，也因?yàn)橛?jì)算機(jī)的出現(xiàn)讓人類進(jìn)入了“信息時(shí)代”。而自第三次工業(yè)革命開(kāi)始，人類開(kāi)始發(fā)現(xiàn)新技術(shù)群很有可能“一日千里”，也開(kāi)始考驗(yàn)著人類社會(huì)的倫理秩序。

如今，人類社會(huì)在全球化的背景下開(kāi)始浩浩蕩蕩進(jìn)入了所謂的“第四次工業(yè)革命”（當(dāng)然了，這是否可以稱為第四次工業(yè)革命還沒(méi)有形成足夠的共識(shí)，但已經(jīng)有不少學(xué)者和官方認(rèn)為存在這場(chǎng)革命）。

我們赫然發(fā)現(xiàn)，在21世紀(jì)以后，逐漸形成了以人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、量子信息技術(shù)、核能技術(shù)為技術(shù)突破口的工業(yè)浪潮。從此之后，數(shù)學(xué)、物理、生物等學(xué)科從基礎(chǔ)理論到前沿研究開(kāi)始結(jié)合得無(wú)比緊密。

工業(yè)革命為何被稱為革命？標(biāo)準(zhǔn)又是如何界定的

對(duì)于大多數(shù)人而言，三次工業(yè)革命幾乎已經(jīng)成為了常識(shí)，但對(duì)于定義本身的界定卻不甚了解。不少人都在好奇，為何偏偏這三次能稱得上工業(yè)革命，又是用什么樣的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)界定工業(yè)革命呢？

其實(shí)，在不少史學(xué)家和科學(xué)家看來(lái)，工業(yè)革命被稱為革命，是因?yàn)樗且粓?chǎng)生產(chǎn)與科技的革命，它以機(jī)器取代人力，以大規(guī)模工廠化生產(chǎn)取代個(gè)體工場(chǎng)手工生產(chǎn)，使得社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、文化等方面都發(fā)生了深刻的變化。

工業(yè)革命之前是人力，革命之后是機(jī)器工作。這是一種本質(zhì)的變化，不僅僅是一種改進(jìn)或創(chuàng)新。

那么問(wèn)題又來(lái)了，為何不是稱為科技革命，而是工業(yè)革命呢？

這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的工業(yè)發(fā)展的目的并不是為了實(shí)現(xiàn)科技的進(jìn)步，而是為了提供工業(yè)生產(chǎn)力，從而獲取更大的利潤(rùn)。換言之，科技創(chuàng)新不過(guò)是附屬品，只是解決方案，不是根本需求。所以稱為工業(yè)革命更恰當(dāng)。

工業(yè)革命的發(fā)生到底是偶然還是必然？

人類的發(fā)展究竟是偶然還是必然？對(duì)于這個(gè)答案，既是一個(gè)哲學(xué)問(wèn)題，更是一個(gè)歷史問(wèn)題。

一方面，可以認(rèn)為工業(yè)革命是偶然的，因?yàn)樗l(fā)生在特定的時(shí)間、地點(diǎn)和條件下，如果沒(méi)有這些因素的配合，可能就不會(huì)出現(xiàn)工業(yè)革命。例如，英國(guó)作為第一個(gè)發(fā)生工業(yè)革命的國(guó)家，有著豐富的煤炭資源、海洋貿(mào)易、科學(xué)進(jìn)步等優(yōu)勢(shì)，這些都為工業(yè)革命提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)和動(dòng)力。

另一方面，也可以認(rèn)為工業(yè)革命是必然的，因?yàn)樗侨祟愔橇Πl(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的結(jié)果，是歷史發(fā)展規(guī)律的體現(xiàn)。 例如，隨著人口增長(zhǎng)、市場(chǎng)擴(kuò)大、技術(shù)創(chuàng)新等因素的推動(dòng)，人類社會(huì)逐漸從農(nóng)業(yè)社會(huì)向工業(yè)社會(huì)轉(zhuǎn)變，這個(gè)過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)一些重大的變革和突破。

不過(guò)，無(wú)論結(jié)果如何，這幾次工業(yè)革命都極大地推動(dòng)了人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、文化和科技的發(fā)展和變革，也影響了人類的生活方式和思維方式。

第四次工業(yè)革命和智能時(shí)代

20世紀(jì)，第三次工業(yè)革命，以信息化為特征。從科學(xué)出發(fā)到技術(shù)再到科學(xué)，由此發(fā)展。通過(guò)原子物理、量子力學(xué)、固體物理、現(xiàn)代光學(xué)和半導(dǎo)體科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，使得人們?cè)诎雽?dǎo)體晶體管、集成電路、激光、光纖、電磁波、巨磁阻效應(yīng)等方面，得到了技術(shù)性的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了電子技術(shù)、微電子技術(shù)、原子能技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、新材料技術(shù)、信息技術(shù)等一系列新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

那么，新的工業(yè)革命驅(qū)動(dòng)力是什么？

1.能源和環(huán)境問(wèn)題突顯，全球可持續(xù)發(fā)展面臨巨大壓力。

過(guò)去北冰洋都是冰，北極熊覓食時(shí)，在冰上打個(gè)洞，魚(yú)游過(guò)來(lái)，就可以撈魚(yú)吃?？墒?，隨著冰川融化，沒(méi)有地方打洞，最終造成大熊吃小熊，這也是人們?nèi)ヂ糜螘r(shí)能看到小熊骨骼的原因。倘若北極格陵蘭島冰蓋全部融化，海平面將上升7.2米！對(duì)上海來(lái)說(shuō)，浦東海拔高度和海平面距離不到2米，浦西只有3到4米。如果海平面上升7.2米，意味著浦東要全部浸到水里去了。

2.人類不斷追求更加美好的生活。

我們過(guò)去看黑白的電視，后來(lái)看彩色的電視，屏幕越來(lái)越大，將來(lái)可能會(huì)看立體的電視。激光全息攝影就是其中一種方案，人們也在為之研究。

3.信息科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展為工業(yè)革命創(chuàng)造條件。

現(xiàn)代科技的發(fā)展基于物質(zhì)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)、微納米器件和制造新技術(shù)；基于腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)發(fā)展，促進(jìn)高度智能化。數(shù)字化發(fā)展成為大數(shù)據(jù)，程序化發(fā)展到智能化，小型化發(fā)展到微納化，網(wǎng)絡(luò)化由機(jī)-機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到人-機(jī)-物網(wǎng)絡(luò)。舉個(gè)例子，現(xiàn)在集成電路發(fā)展非常困難，尺寸越來(lái)越小，摩爾定律接近臨界，將來(lái)可能就要研究自旋電子學(xué)。自旋電子器件高速度、低功耗，可實(shí)現(xiàn)更高集成度，還能融合光、電、磁，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、計(jì)算、傳感為一體的器件，從而實(shí)現(xiàn)更高速的集成電路。

信息、生物、材料、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的一些重大突破已出現(xiàn)萌芽，很多思想、理念、技術(shù)都會(huì)發(fā)生大的躍變。人類進(jìn)入后IT時(shí)代，迎接智能時(shí)代。所以第一次工業(yè)革命是機(jī)械化，第二次工業(yè)革命是電氣化，第三次工業(yè)革命是信息化，第四次工業(yè)革命總趨勢(shì)就是智能化。它的特點(diǎn)就是智慧融入物理的實(shí)體系統(tǒng)里，簡(jiǎn)稱“智慧融物”。現(xiàn)在第四次工業(yè)革命有以下3個(gè)特征：信息科學(xué)技術(shù)在物理數(shù)學(xué)生物基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升；多領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)和發(fā)明多軌并行、交叉推動(dòng)；信息科學(xué)技術(shù)和多領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)深度融合，將信息滲透到各個(gè)領(lǐng)域，由此用信息技術(shù)提升能級(jí)。

新工業(yè)革命的技術(shù)態(tài)勢(shì)有6個(gè)方面：第一個(gè)，智能化分布式新能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)；第二個(gè)，智能化復(fù)雜體系、人工智能、智慧城市；第三個(gè)，智能化制造技術(shù)、先進(jìn)材料、極端制造；第四個(gè)，智能化診斷、修復(fù)技術(shù)、智慧醫(yī)療；第五個(gè)，傳統(tǒng)工業(yè)的智能化升級(jí)；第六個(gè)，互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)。

迎接智能時(shí)代

智能時(shí)代的特點(diǎn)就是智能化的系統(tǒng)，這是它的核心。智能化的系統(tǒng)有3根支柱——?jiǎng)討B(tài)感知、智慧識(shí)別、自動(dòng)反應(yīng)。

首先，動(dòng)態(tài)感知就要像我們的眼睛、耳朵等五官一樣會(huì)感知?？墒?，二維碼、條形碼不是動(dòng)態(tài)的，它們是事先做好放在那里的。所以，智能化的系統(tǒng)里面，我們要靠傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)感知，而傳感器就是代替我們五官實(shí)現(xiàn)感知的設(shè)備。

第二個(gè)就是要智慧識(shí)別，識(shí)別就是要分析，相當(dāng)于我們的腦子。這里面要靠大數(shù)據(jù)的分析，大數(shù)據(jù)的分析有兩個(gè)方面：一個(gè)是文本大數(shù)據(jù)，是現(xiàn)成的；另一個(gè)是物理大數(shù)據(jù)，是通過(guò)測(cè)量得到的，比如天氣預(yù)報(bào)。我們?nèi)梭w看B超、做CT，要更加注重物理過(guò)程的規(guī)律、模型、方法。通過(guò)規(guī)律發(fā)現(xiàn)規(guī)律，事半功倍。

第三個(gè)就是要自動(dòng)反應(yīng)?，F(xiàn)如今我們有基礎(chǔ)信息平臺(tái)，有互聯(lián)網(wǎng)，有物聯(lián)網(wǎng)，有集成電路，有芯片技術(shù)，有5G通信技術(shù)，能大大提高自動(dòng)反應(yīng)。例如，一個(gè)打乒乓球的機(jī)器人，是典型的智能化系統(tǒng)，因?yàn)槭紫人吹靡?jiàn)乒乓球，這是動(dòng)態(tài)感知；第二個(gè)它要算這個(gè)乒乓球彈起來(lái)怎么樣；第三個(gè)是它反應(yīng)，把它打回去。

智能化的系統(tǒng)有兩種，一個(gè)是人工智能，一個(gè)是智慧地球。人工智能在工業(yè)上已經(jīng)用得非常普遍。德國(guó)慕尼黑的寶馬工廠里有5000個(gè)人，其中1000個(gè)是機(jī)器人。智慧地球里包括智慧空天海地、智慧能源環(huán)境、智能制造等?！爸腔鄣厍?互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”，這是IBM總裁的定義。溫家寶同志在無(wú)錫有一段講話：“把所有通過(guò)物品、通過(guò)信息傳感的設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)進(jìn)行智能化處理，這個(gè)就是物聯(lián)網(wǎng)了?！?/span>

智能系統(tǒng)是在某一區(qū)域中智能化運(yùn)行某一行為。比如在家庭智慧的老幼監(jiān)視系統(tǒng)或者設(shè)備控制系統(tǒng)、在小區(qū)智慧的能源調(diào)控系統(tǒng)、在工廠智慧的物流系統(tǒng)等。所以智能系統(tǒng)是在一個(gè)區(qū)域內(nèi)實(shí)行一兩個(gè)或者三個(gè)行為。如果說(shuō)區(qū)域越來(lái)越大，行為越來(lái)越多，那么你的智慧度就越來(lái)越高。

在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的基礎(chǔ)信息化技術(shù)上，智慧城市至少應(yīng)該有四層架構(gòu)：感知層、互聯(lián)層、分析層、反應(yīng)層，進(jìn)而在城市綜合管理、交通物流貿(mào)易、能源環(huán)境安全、醫(yī)療文化教育和城市社區(qū)安居五大方面獲得廣泛應(yīng)用。

其中包含兩個(gè)核心的技術(shù)，第一個(gè)是實(shí)時(shí)感知技術(shù)，它通過(guò)傳感器芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二個(gè)是智慧分析系統(tǒng)，通過(guò)模型和大數(shù)據(jù)的分析實(shí)現(xiàn)。比如人體心臟監(jiān)視器，數(shù)據(jù)分析中心實(shí)時(shí)獲取心臟信息后發(fā)送出去，如果發(fā)現(xiàn)你的心電圖有什么問(wèn)題，馬上就可以采取措施，這就是智慧的醫(yī)療。

首先，傳感器就是一個(gè)器件，它能代替人的眼睛、鼻子、耳朵，把光聲熱電子生物過(guò)程變成電。比如光電傳感器就非常重視基礎(chǔ)研究，它提供方法、手段、模型、理論。既然是不同運(yùn)動(dòng)形式的器件，我們需要發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，進(jìn)行技術(shù)上的提高，從而發(fā)展光電芯片技術(shù)。

另外，用不同波段探測(cè)器可以看到不同信息。因?yàn)椴煌牟ǘ斡胁煌奶卣鳎砸霾煌ǘ蔚奶綔y(cè)器。比如短波紅外、可見(jiàn)光和近紅外，都有不同的用處?，F(xiàn)在照相機(jī)是可見(jiàn)光的，如果能發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出不同波段的探測(cè)器，其應(yīng)用面將非常寬廣。波長(zhǎng)再長(zhǎng)的就是太赫茲（THz），其應(yīng)用面很廣，包括醫(yī)學(xué)二維成像、安全（爆炸物探測(cè)）、雷達(dá)建模等。這里面有核心技術(shù)，比如說(shuō)要做特殊靈敏的探測(cè)器、非本征Ge光電探測(cè)器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管探測(cè)器、肖特基勢(shì)壘探測(cè)器等?？茖W(xué)家最近發(fā)現(xiàn)一個(gè)新現(xiàn)象：窄禁帶半導(dǎo)體MSM結(jié)構(gòu)與THz光場(chǎng)相互作用，外部電磁波（光子）入射到器件上，將在半導(dǎo)體材料中誘導(dǎo)勢(shì)阱，從而束縛來(lái)自于金屬中的載流子，使得材料中載流子濃度發(fā)生改變，出現(xiàn)載流子集聚。

紅外線，不僅可以在黑暗里面看清圖像，同時(shí)還能看到溫度分布。由此，可以用鐵電薄膜、氧化釩等制造室溫工作的紅外探測(cè)器，根據(jù)科學(xué)原理分析不同溫度的物體，以及對(duì)外輻射的能量分布。這也是現(xiàn)在疫情防控期間，經(jīng)常用來(lái)探測(cè)體溫的技術(shù)。再比如說(shuō)火情監(jiān)控，可以通過(guò)固定式紅外監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)載紅外火情預(yù)警、紅外衛(wèi)星等紅外探測(cè)技術(shù)，及時(shí)準(zhǔn)確地穿透煙霧，發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)以及火場(chǎng)被困人員。

智能時(shí)代背景下光電傳感器需求有以下幾點(diǎn)：少光子、單光子、光子數(shù)可分辨紅外探測(cè)器；超大規(guī)模焦平面列陣器件；不同波段光電器件；多波段融合光電器件；室溫工作紅外焦平面器件；新型讀出方式焦平面器件。要清楚材料器件結(jié)構(gòu)中的物理過(guò)程，并能精細(xì)描述和控制，從而提升技術(shù)水平并達(dá)成創(chuàng)新。

因此，傳感器是智能化系統(tǒng)一個(gè)非常重要的核心技術(shù)。發(fā)展高性能的傳感器芯片非常重要，用更低的成本，實(shí)現(xiàn)更快的速度、更智能化的應(yīng)用。有了好的傳感器，就能握緊核心技術(shù)，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)把傳感的信息傳出去加以分析，進(jìn)而達(dá)成多功能集成化、無(wú)線通信化、柔性化、微型化。

第二個(gè)核心技術(shù)就是智慧分析、模型分析、大數(shù)據(jù)分析。人類現(xiàn)在是處在一個(gè)波動(dòng)世界里，包含有空間引力波、電磁波、機(jī)械波等，這些波有頻率、位相、偏振等，通過(guò)對(duì)波的分析，就可以得到很多信息。舉個(gè)例子，蘋(píng)果、櫻桃、梨、葡萄光譜不一樣。每個(gè)人穿的衣服光譜也不一樣，當(dāng)我們獲取波譜特征，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)后，應(yīng)用時(shí)就可以將測(cè)量到的波譜，對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析判斷。醫(yī)學(xué)成像信息大數(shù)據(jù)，則是利用成像結(jié)合光譜進(jìn)行識(shí)別。所以，智能芯片則是將分析和傳感器的芯片結(jié)合在一起，采集波的特征，制作數(shù)據(jù)庫(kù)，形成自己的系統(tǒng)。

重視基礎(chǔ)研究是非常重要的，基礎(chǔ)研究是歷次工業(yè)革命的科學(xué)源泉，又在歷次工業(yè)革命中得以發(fā)展。基礎(chǔ)研究將推動(dòng)第四次工業(yè)革命發(fā)展，將在智能時(shí)代背景中催生新發(fā)現(xiàn)新技術(shù)。所以這也是科學(xué)—技術(shù)—科學(xué)—技術(shù)之間不斷應(yīng)用，根據(jù)科學(xué)技術(shù)本身的規(guī)律來(lái)研究，來(lái)推動(dòng)它的發(fā)展。

現(xiàn)在新工業(yè)革命對(duì)制造業(yè)也會(huì)有一些影響。首先，工業(yè)革命總是與科技革命相伴而生，制造業(yè)也逐漸從傳統(tǒng)邁向智能化時(shí)代，因?yàn)殡S著工業(yè)機(jī)器人、3D打印、數(shù)字化工廠的出現(xiàn)，取代了人工，使勞動(dòng)力成本占總成本的比例不斷減小，使我國(guó)很多制造行業(yè)面臨生存危機(jī)，但也促進(jìn)了人工智能機(jī)器人的發(fā)展。而且將來(lái)網(wǎng)絡(luò)共享的經(jīng)濟(jì)模式會(huì)出現(xiàn)分布生產(chǎn)模式、智慧工廠和互聯(lián)網(wǎng)工廠。與此同時(shí)，社會(huì)也會(huì)提倡低碳化、綠色的生產(chǎn)與生活方式，突破一些關(guān)鍵技術(shù)，其中包括可再生能源技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)、新能源技術(shù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)這些普遍的技術(shù)，還包括很多特殊的技術(shù)、傳感的技術(shù)、分析的技術(shù)等。

制造業(yè)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，有以下五點(diǎn)：原來(lái)主要是靠資源和投資驅(qū)動(dòng)的，現(xiàn)在靠技術(shù)進(jìn)步；原來(lái)是生產(chǎn)能力的擴(kuò)張，現(xiàn)在是技術(shù)能力的積累；原來(lái)是生產(chǎn)型的制造，現(xiàn)在向服務(wù)型的制造發(fā)展；原來(lái)是處在制造業(yè)價(jià)值鏈的低端，現(xiàn)在向價(jià)值鏈的高端發(fā)展；原來(lái)是擠壓環(huán)境，現(xiàn)在是對(duì)環(huán)境友好。

關(guān)于新工業(yè)革命的應(yīng)對(duì)措施，政府首先應(yīng)該做好推進(jìn)新工業(yè)革命的頂層設(shè)計(jì)；其次，要積極投資新工業(yè)革命需要的重要基礎(chǔ)設(shè)施，包括宏觀的新基建，還包括每個(gè)鎮(zhèn)、鄉(xiāng)、城市、省的設(shè)施；另外，要培育創(chuàng)新環(huán)境，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新浪潮，構(gòu)建未來(lái)產(chǎn)業(yè)的培育體系，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

最后，推動(dòng)適應(yīng)新工業(yè)革命需要的機(jī)制體制建設(shè)。其中幾方面工作要加強(qiáng)：第一，加強(qiáng)科學(xué)規(guī)律和核心技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展這三部曲。第二，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室成果的中試研發(fā)，企業(yè)要提早介入，政府要分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。第三，切實(shí)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，建立產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、聯(lián)合研發(fā)中心，政府要引導(dǎo)支持。第四，要提高企業(yè)的自主創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。

老子曾說(shuō)：“有道無(wú)術(shù)，術(shù)尚可求也。有術(shù)無(wú)道，止于術(shù)?！?莊子曾說(shuō)：“以道馭術(shù)，術(shù)必成。離道之術(shù)，術(shù)必衰?！边@兩句話將科學(xué)規(guī)律和技術(shù)的關(guān)系，表達(dá)得淋漓盡致。

培育創(chuàng)新能力

培育創(chuàng)新能力，對(duì)于一個(gè)單位、科學(xué)家、工程師、學(xué)生都是重要的，關(guān)鍵是人。第一要遵循客觀規(guī)律，尤其是發(fā)現(xiàn)規(guī)律，開(kāi)發(fā)技術(shù)、實(shí)際應(yīng)用特別重要，要把關(guān)系處理好；第二要修煉內(nèi)在的素質(zhì)，勤奮，有好奇心，有創(chuàng)新精神，要漸進(jìn)，不要浮躁，有遠(yuǎn)大志向；第三要凝聚驅(qū)動(dòng)的力量，驅(qū)動(dòng)力量非常重要的是興趣，要有興趣來(lái)做這件事，只有產(chǎn)生興趣才能做得最好；第四要有責(zé)任的驅(qū)動(dòng)，我們是人，有精神的驅(qū)動(dòng)，責(zé)任的驅(qū)動(dòng)；第五要培養(yǎng)一種極致的精神，就是精益求精，一絲不茍。

德國(guó)的第4次工業(yè)革命——“工業(yè)4.0”將徹底顛覆全球制造業(yè)

德國(guó)是全球制造業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)家之一，其裝備制造行業(yè)全球領(lǐng)先。這是由于德國(guó)在創(chuàng)新制造技術(shù)方面的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，以及在復(fù)雜工業(yè)過(guò)程管理方面高度專業(yè)化。德國(guó)擁有強(qiáng)大的機(jī)械和裝備制造業(yè)、占據(jù)全球信息技術(shù)能力的顯著地位，在嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化工程領(lǐng)域具有很高的技術(shù)水平，這些都意味著德國(guó)確立了其在制造行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位。因此，德國(guó)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)開(kāi)拓新型工業(yè)化的潛力——“工業(yè)4.0”，并開(kāi)始推進(jìn)新一代工業(yè)升級(jí)計(jì)劃。

作為全球工業(yè)實(shí)力最為強(qiáng)勁的國(guó)家之一，德國(guó)在新時(shí)代發(fā)展壓力下，通過(guò)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的實(shí)施，將使德國(guó)成為新一代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的供應(yīng)國(guó)而主導(dǎo)市場(chǎng)，會(huì)使德國(guó)在繼續(xù)保持國(guó)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的前提下再次提升它的全球競(jìng)爭(zhēng)力。

制造業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)正越來(lái)越激烈，德國(guó)并不是唯一認(rèn)識(shí)到“將物和服務(wù)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用于制造業(yè)”趨勢(shì)的國(guó)家。此外，給德國(guó)制造業(yè)帶來(lái)威脅的不僅是來(lái)自亞洲的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因美國(guó)也已采取措施，通過(guò)促進(jìn)“先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展的計(jì)劃來(lái)應(yīng)對(duì)去工業(yè)化。

制造業(yè)的數(shù)字化、虛擬化正在徹底改變?nèi)藗冎圃飚a(chǎn)品的方式，為此，以德國(guó)為代表的歐洲，以及美國(guó)都打算大幅提升工業(yè)產(chǎn)值。美國(guó)的通用電氣(GE)于2012年秋季提出了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”(Industrial Internet)概念，這是一個(gè)將產(chǎn)業(yè)設(shè)備與IT融合的概念，目標(biāo)是通過(guò)高功能設(shè)備、低成本傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)收集及分析技術(shù)等的組合，大幅提高現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的效率并創(chuàng)造新產(chǎn)業(yè)，而日本的各企業(yè)也在推進(jìn)M2M和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

“工業(yè)4.0”的關(guān)鍵技術(shù)是信息通信技術(shù)(ICT)，具體包括聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間自動(dòng)協(xié)調(diào)工作的M2M（Machineto Machine）、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得的大數(shù)據(jù)的運(yùn)用、與生產(chǎn)系統(tǒng)以外的開(kāi)發(fā)、銷售、ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)、PLM(產(chǎn)品生命周期管理)、SCM(供應(yīng)鏈管理)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等。而第三次工業(yè)革命的自動(dòng)化只是在生產(chǎn)工藝中運(yùn)用ICT，而“工業(yè)4.0”將大幅擴(kuò)大應(yīng)用對(duì)象。

“工業(yè)4.0”計(jì)劃主要分為三大主題：

1）“智慧工廠”。重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。

2）“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。

3）“智能物流”。主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

“智慧工廠”采用一種全新的方式來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品，智能產(chǎn)品有唯一的特征被識(shí)別，在任何時(shí)候都能被定位，知道它的發(fā)展歷程，了解它當(dāng)前狀況，以及實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)狀態(tài)的方式。從通過(guò)出口物流下訂單的那一刻起，縱向與工廠和公司業(yè)務(wù)流程聯(lián)網(wǎng)，橫向連接則可實(shí)時(shí)管理衍生價(jià)值體系，這二者共同構(gòu)建了嵌入式制造系統(tǒng)。此外，這些指令都要求啟用終端間工程(模式)流經(jīng)整個(gè)價(jià)值鏈。

尤其值得注意的是，“智慧工廠”的生產(chǎn)模式與以往集中式控制的工業(yè)生產(chǎn)模式不同，其更強(qiáng)調(diào)“分散化”，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。德國(guó)“工業(yè)4.0”計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者。

德國(guó)“工業(yè)4.0”計(jì)劃強(qiáng)調(diào)，未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)形式的主要內(nèi)容包括：在生產(chǎn)要素高度靈活配置條件下，大規(guī)模生產(chǎn)高度個(gè)性化產(chǎn)品，顧客與業(yè)務(wù)伙伴對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程和價(jià)值創(chuàng)造過(guò)程廣泛參與，以及生產(chǎn)和高質(zhì)量服務(wù)的集成等，物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)將取代傳統(tǒng)封閉性的制造系統(tǒng)成為未來(lái)工業(yè)的基礎(chǔ)。

在“工業(yè)4.0”計(jì)劃框架下，規(guī)劃生產(chǎn)要素、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)集成的關(guān)鍵前提是，各參與方需要就“工業(yè)4.0”涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格取得一致。由德國(guó)電工委員會(huì)編纂的全球首個(gè)“工業(yè)4.0”標(biāo)準(zhǔn)化路線圖正是向這一目標(biāo)邁出的重要一步，為所有參與方就“工業(yè)4.0”涉及的現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格提供一個(gè)概覽和規(guī)劃基礎(chǔ)?！肮I(yè)4.0”有兩個(gè)非常重要的方面：

1）勞動(dòng)分工和專業(yè)化。這不僅是針對(duì)勞動(dòng)者而言，也針對(duì)企業(yè)。這也是德國(guó)汽車(chē)業(yè)成功的原因，因?yàn)樵谶@樣一個(gè)大環(huán)境中，各個(gè)工廠往往都是高度專業(yè)化某些零部件的生產(chǎn)者，他們以非常高效的方式互動(dòng)。

2）數(shù)字化。數(shù)字化使得笨拙的機(jī)器利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化工作，這就是未來(lái)存在的潛力。首先，未來(lái)的水平整合將會(huì)進(jìn)一步深化，也就是說(shuō)在整個(gè)價(jià)值鏈上，生產(chǎn)商可以通過(guò)這種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)開(kāi)展更好的協(xié)作。另一方面，在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)，看到更多的垂直整合(產(chǎn)業(yè)鏈整合)，因?yàn)槊恳粋€(gè)部分最后生成的數(shù)據(jù)，都可以使這些部分進(jìn)行深度整合。以前，一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后幾乎不在生產(chǎn)商的控制范圍內(nèi)，以后，產(chǎn)品會(huì)永遠(yuǎn)在生產(chǎn)商的控制過(guò)程當(dāng)中，生產(chǎn)者可以隨時(shí)得到反饋，知道該怎樣進(jìn)行設(shè)置，這對(duì)改善服務(wù)是非常有利的。

“工業(yè)4.0”的重要方向之一是“智慧工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。“工業(yè)4.0”的全新理念主要是對(duì)聯(lián)網(wǎng)工廠以及相關(guān)方面的演變進(jìn)行研究，以使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、物流以及生產(chǎn)的集成將通過(guò)材料流、產(chǎn)品流、以及信息流得以實(shí)現(xiàn)，從而構(gòu)建高度復(fù)雜又極為高效的全球化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。這樣一來(lái)，一條生產(chǎn)線就能夠與供應(yīng)商以及消費(fèi)信息進(jìn)行連接，從而根據(jù)消費(fèi)者需求對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，并對(duì)所交付的原材料進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

“工業(yè)4.0”將會(huì)開(kāi)發(fā)出創(chuàng)造價(jià)值的新方法和新的商業(yè)模式，動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)和工程流程能幫他們根據(jù)生產(chǎn)需要最終做出相應(yīng)改變,并靈活應(yīng)對(duì)生產(chǎn)中斷和故障?，F(xiàn)在，在制造過(guò)程中已經(jīng)能夠提供端到端的透明化，以促進(jìn)決策優(yōu)化。特別是，它將給初創(chuàng)公司和小企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)機(jī)會(huì)，下游服務(wù)也能從中受益。

此外，“工業(yè)4.0”將正視和解決某些當(dāng)今世界面臨的挑戰(zhàn)，如資源能源利用效率、城鎮(zhèn)化、人口結(jié)構(gòu)變化等?！肮I(yè)4.0”能持續(xù)帶來(lái)覆蓋整個(gè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的資源生產(chǎn)率和效率的增益。它能將人口結(jié)構(gòu)變化和社會(huì)因素考慮在內(nèi)，以適合的方式組織生產(chǎn)。采用的智能輔助系統(tǒng)讓工人從單調(diào)、程序化的工作中解放出來(lái)，能把精力集中在創(chuàng)新和增值業(yè)務(wù)上。

智能化制造、聯(lián)網(wǎng)化及集成化工廠正逐漸支撐起“工業(yè)4.0”，針對(duì)工業(yè)控制與自動(dòng)化領(lǐng)域AMD推出的SoC解決方案，具備數(shù)據(jù)管理功能，支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)相互間的高效通信對(duì)收集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)工控系統(tǒng)。

第四次工業(yè)革命我們還是在有利位置

第四次工業(yè)革命雖然以AI為代表，但是必須云計(jì)算大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以5G網(wǎng)絡(luò)作為信息渠道，以為AI應(yīng)用配合各種工業(yè)機(jī)器人為落地，這才是一次真正工業(yè)革命。

先說(shuō)為什么要5G網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)包括固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，關(guān)鍵就是要求響應(yīng)速度要快、帶寬要大，工業(yè)應(yīng)用才能形成各種類人手操控效果。中國(guó)當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)在全球是領(lǐng)先的，占了70%以上的基站數(shù)量。中國(guó)的5G無(wú)人礦山、無(wú)人碼頭、智慧工廠已經(jīng)轟轟烈烈的展開(kāi)了。

今年巴塞羅那電信展期間，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商演講座無(wú)虛席，因?yàn)橹袊?guó)在5G應(yīng)用領(lǐng)先，全球運(yùn)營(yíng)商都在聽(tīng)中國(guó)怎么搞。所以在5G這塊中國(guó)是領(lǐng)先的，而美國(guó)安裝的基站連中國(guó)1/20都沒(méi)有，因?yàn)樗麄兦孱l太慢了。

其次談到云技術(shù)，這方面美國(guó)人不落后，但對(duì)中國(guó)也沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。中國(guó)以國(guó)家力量搞了東數(shù)西算，整個(gè)國(guó)家的云計(jì)算架構(gòu)也一起搭建起來(lái)，構(gòu)建了運(yùn)算的最好基礎(chǔ)，以后大數(shù)據(jù)訓(xùn)練中國(guó)也有更多的訓(xùn)練場(chǎng)景。

另外就是各個(gè)地方都可以非常方便的接入云進(jìn)行訓(xùn)練，中國(guó)的算力在中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來(lái)后會(huì)非?？斓陌l(fā)展。

第三，在AI上中美各有優(yōu)勢(shì)，美國(guó)人在基礎(chǔ)模型和算法領(lǐng)先，中國(guó)在應(yīng)用特別工業(yè)應(yīng)用方面領(lǐng)先。美國(guó)行業(yè)人士現(xiàn)在最擔(dān)心的就是他們的訓(xùn)練數(shù)據(jù)不如中國(guó)，中國(guó)在AI應(yīng)用廣度遠(yuǎn)大于美國(guó)。當(dāng)然美國(guó)在CHATGPT干得不錯(cuò)，但是各種行業(yè)應(yīng)用是大數(shù)據(jù)訓(xùn)練基礎(chǔ)不如中國(guó)。

實(shí)際上，三類機(jī)器人最容易就是聊天機(jī)器人，他們可以出錯(cuò)，出錯(cuò)大家也一笑了之，慢慢變準(zhǔn)確就行。但是工業(yè)機(jī)器人一出手就必須準(zhǔn)確，如果錯(cuò)誤就要出廢品。如果AI自動(dòng)駕駛一出差錯(cuò)就會(huì)出事故。

而工業(yè)機(jī)器人和保姆機(jī)器人比又容易多了，工業(yè)機(jī)器人很多都是固定位置的相對(duì)有限標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，而保姆機(jī)器人就難度大了。比如做菜就需要認(rèn)知各種食材，切菜，配料，溫度，時(shí)長(zhǎng)，是蒸炒煮那種模式等。如何收疊衣服，哪件對(duì)應(yīng)哪個(gè)主人送哪個(gè)衣柜等等。這些都是巨大的挑戰(zhàn)，需要不斷訓(xùn)練才能達(dá)成。所以不要被美國(guó)一個(gè)CHATGPT就嚇到了，有進(jìn)步，但是離智能工業(yè)機(jī)器人和家庭機(jī)器人還有巨大距離。

總體上，因?yàn)橹袊?guó)巨大的人口、人才和工業(yè)規(guī)模，加上中國(guó)在云計(jì)算、5G、AI應(yīng)用都處于很不錯(cuò)乃至領(lǐng)先位置，所以第四次工業(yè)革命我們是不需要慌張的。