背景与挑战：新工业革命

2008年国际金融危机后，英美一些学者发表了一系列文章，研究世界技术变革趋势、制造业发展和国家竞争力等问题。新工业革命就是在那时被提出来的。2011年前后，有两篇文章对我国影响巨大，使得“第三次工业革命”在我国成为一个流行词。一是2012年《华盛顿邮报》刊发的瓦德沃（Wadhwa）的《为什么中国开始担心自己的制造业了》；二是2012年4月21日出版的英国《经济学人》杂志专题论述了全球范围内正在经历的“第三次工业革命”。《为什么中国开始担心自己的制造业了》一文的核心观点是，这些年中国依靠低成本的制造业发展很快，世界各地充斥着中国制造的产品。为什么现在中国开始担心自己的制造业？原因是世界将面临新一轮的工业革命，包括人工智能、机器人、数字制造这些技术发展，这将使中国原有的低成本劳动力竞争优势弱化。

在一般认为的三次工业革命的划分中，第一次工业革命是以传统的蒸汽机为主导的时代。第二次工业革命是以电动机为主导的电气时代，以石油、电力等为能源，以钢铁作为主要原材料，从制造方式来说就是大批量制造。第三次工业革命，是以计算机为主导的信息时代。信息时代并不是今天才出现的，它已经经历了五六十年的发展，智能化慢慢成为了主导，新能源、新材料、互联网等技术成为主流。现在已经有人提出第四次工业革命的概念了。但是，现在是工业革命的第三次还是第四次并不重要，总体上概括为“新一轮”可能更为合适。

当前最有影响的是德国提出的“工业4.0”，其对应了四次工业革命的划分。第一次工业革命是以水利和蒸汽驱动机器设备为主导的时代；第二次是基于劳动分工大规模的电气化生产；第三次强调的是自动化；第四次的核心是智能化，包括无人驾驶等，它是基于信息物理系统CPS的智能制造时代。当然这仅仅是工业的演进，而工业演进必然带来整个社会的发展和变革。日本人提出所谓“日本社会5.0”。它的划分是，最初的狩猎社会，然后是农耕社会、工业社会，接下来是信息化社会，最后是超智能的社会。无论是“工业4.0”，还是“社会5.0”，无论是第三次工业革命，还是第四次工业革命，总体上都是新一轮的工业革命。它的产生不是一两天的事情，而是有很复杂的长期背景。

第一个背景是发达国家的“再工业化”战略，这是一个现实背景。所谓工业化是指一个国家和地区的经济结构，由农业占统治地位向工业占统治地位转变的过程，也被认为是一个国家和地区经济现代化的过程。到现在为止，已经实现工业化的国家和地区大概有30多个，其人口占到世界人口20%以上。

按照中国共产党的十八大报告所提出的，到2020年中国要基本实现工业化，这对世界实现工业化进程具有颠覆性的意义。这是因为中国拥有十几亿人口，如果中国能够成为工业化国家，世界工业化国家的人口将再增加一倍。已经实现工业化的国家，随着经济服务化的趋势，往往对制造业并不是很重视。金融危机之后，它们重新认识到以制造业为主体的实体经济的战略意义，纷纷开始搞“再工业化”。这也就是中国提出的制造业是立国之本、兴国之器和强国之基。“再工业化”战略，目的是寻找新的经济增长点，争取在国际竞争战略中占领一些制高点。它们推进“再工业化”战略振兴制造业，和我们作为工业化进程中国家想要强调的还不太一样。它们不仅要强调制造业产值的比例，而且主要强调制造业的信息化和制造业的服务化，通过制造业和信息技术的融合、制造业与服务业的融合来提升自己复杂产品的制造能力，快速满足消费者的个性化需求，这是所谓当今世界工业化进程的两大重要趋势。美国总统特朗普上任以后，也在反复强调振兴制造业，希望把制造业吸引回美国本土。

除了“再工业化”战略的现实背景以外，新工业革命还有其理论背景，即学术研究上的支撑。比较重要的是哈佛大学和MIT等机构的一项研究。该研究表明，在过去60多年间，由生产性部门的产品复杂性所反映的一国生产能力是所有预测性经济指标中，能够最好地解释国家长期增长前景的指标。国家间的生产能力差异能够解释国家间收入差异的至少70%，而制造业中的专用设备、仪器仪表、医疗器械、化学工业和数控机床等行业是生产性部门中产品复杂度最高的。这意味着，虽然制造业在发达市场经济国家经济总量中的比重不断下降，但制造业本身所蕴含的生产能力和知识积累却是关系一国经济长期发展绩效的关键。因此，制造业对于国民经济的意义，不仅仅在于该部门直接创造了多少经济价值，更体现在它对于国民经济长期增长的驱动作用。当今发达工业国家的制造业比例相对只有20%左右，比例并不高，但是却对整个国家经济长期稳定发展具有重要的战略意义。它所蕴含的生产能力和知识积累，是一个国家长期经济发展的关键。它的主要功能定位就在于创新。制造业既是创新的来源，也是创新的使用者，两方面都离不开制造业。正是因为有这种理论和现实背景的支撑，美国、日本、德国等国家纷纷开始搞自己的振兴制造业的发展规划。美国提出了制造业复兴计划，德国提出了“工业4.0”。这些国家都为制造业制定了发展规划和政策。美国制造业复兴战略的核心可概括为“一体两翼”，它通过先进制造技术突破，以及把先进的科研能力和自己的产业优势再匹配，最后推动全球的工业生产体系向美国技术禀赋优势的智能制造方向转变。现在看来，未来智能制造绝对是制造业发展的重要方向，《中国制造2025》提出的主攻方向也是智能制造。围绕这种一体两翼的战略，美国先后公布了国家制造中心创新网络，包括一系列围绕着这个项目的基金和一些相应的开放性平台，鼓励制造业向智能制造转变。美国也设立了很多组织机构，甚至设立部级的国家新型制造业办公室等。在现实背景和理论背景下，新一轮工业革命轰轰烈烈地启动了。

那么如何理解新工业革命，我们认为，新工业革命本身可以理解为一个内涵丰富、多层次、已经发生突破但现在还在演进中的整个工业系统的变革。工业革命的技术变革可以划分为四个层次。最基层的叫共性技术，或者叫使能技术，包括高效能预算、超级宽带、激光粘结和新材料等，属于当代科技创新和技术变革所需要的共性基础技术。

在此基础上进一步包括大数据、数字制造、3D打印等具体的单项技术；这些具体的设备、技术的系统组合变成生产线，成为柔性制造系统或者可重构生产系统；技术层次中最高端的智能制造系统的核心信息物理系统（CPS），也就是德国“工业4.0”的核心。这些技术虽然总体上已经取得突破，但还在演进当中。目前我们还没有感受到它们带来的天翻地覆的变化，它们还没有实实在在地转换到经济增长中。但是，现在的新一轮产业革命，已经使制造成本大幅度降低了，尤其是信息化的成本已经大幅度降低了。科学技术无论怎么突破，最后一定要落到降低经济成本才能普及使用。上述这些基础技术的成熟度和经济成本已经达到了在制造领域较大规模应用和推广的水平。例如，1992年，1M数据的平均传输成本为222美元、存储的成本569美元，2010年，相应成本分别为0.13美元和0.06美元。信息技术的发展已经催生了新制造产业的发展，带动信息产业、新材料产业等新的产业门类的出现和发展。根据麦肯锡全球研究机构（2013年）预测，诸如移动互联网、物联网、云计算、先进机器人、3D打印和新型材料等颠覆性的技术的出现，预计到2025年带来的潜在影响大概有50万亿美元的规模。

中国也高度重视这种颠覆性的技术。2016年《国家创新驱动发展战略规划纲要》专门提到颠覆性技术，提出要高度关注那些可能会引起投资、人才、技术、产业、规则归零的颠覆性技术。什么才能叫作颠覆性技术，规划中罗列了移动互联技术、量子信息技术、空天技术、增材制造装备、智能机器人、无人驾驶汽车、基因组、干细胞、合成生物、再生医学、氢能、燃料电池、纳米、石墨烯等。

在新一轮科技和工业革命的技术突破中，人工智能最具颠覆性和最具影响力。人工智能也称机器智能，最初是在1956年美国达特茅斯学院学会上被提出的，人工智能已成为一个包括分布式人工智能与多智能主体系统、人工思维模型、知识系统、知识发现与数据挖掘、遗传与演化计算、深度学习、人工智能应用等在内的庞杂知识和技术体系。该技术正被不断应用于生产制造行业，成为实现生产制造知识化、自动化、柔性化和对市场快速反应的关键技术，使传统制造转型升级为“智能制造”。它的优势是自行决策、自行维护、自行学习和自行组织。人工智能如果要分类，可以分成弱人工、强人工、超人工，我们目前还处在弱人工智能阶段。所谓弱人工智能，就是只擅长某一方面，比如，苹果手机里面的人机对话软件。强人工智能是指技术上可做到和人类智力基本比肩。而超人工智能是则是在所有领域都能超过人类智力的智能机器系统。(www.xing528.com)

近几年全世界人工智能发展非常快。2012年11月14日，在美国犹他州盐湖城的2012超级计算大会上，IBM的计算机专家提交了一份标题为“1014”的报告。报告所描述的研究被媒体称为“认知计算的里程碑”。该研究使用了世界上运算速度最快的96台计算机，制造出了包含5300亿个神经元（接受信号并处理信息）和100万亿个突触（学习和记忆）的人造“大脑”；有研究称，到2029计算机通过图灵测试，而到2014年就有报告称计算机专家已经做出一个类似于19岁乌克兰男孩的智力，已经通过了图灵测试。通俗地说，图灵测试就是一个人分别和一台机器以及另外一个人对话。单是通过对话判断，这个人已经区分不出和与他对话的是人还是机器。当然，2016年最有影响力的是围棋的人机大战，AlphaGo总比分4∶1胜李世石。

人工智能运用到机器工业生产领域是工业机器人，工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。

自1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、物流等诸多领域中。工业机器人能提高生产效率，改善劳动条件，具有自适应和感知能力。它包括三个部分，机械系统部分、控制系统部分和传感检测系统部分。中国现在的机械系统部分技术还可以，但是机器人智能控制技术还比较落后，最大的问题是工业软件，中国基本上没有真正自主的工业软件。

人工智能一定是和大数据、互联网相关，而大数据和互联网有一个进化的过程。互联网发展的第一阶段是传播的互联网化，这个阶段是搜索获取信息的门户网站主导；第二阶段是销售的互联网化，这个阶段是以阿里巴巴为代表的电子商务主导；第三阶段是制造互联网化，整个供应链和互联网连在一起，实现所谓的定制化生产；第四阶段是整个企业、社会互联网化。现在我国电子商务发展迅速，但是它已经是明日黄花，像阿里巴巴已经着力开拓农村市场了。经验告诉我们，当任何企业着力开拓农村市场的时候，一般就意味着它的业务已属于红海了，市场已经饱和了。互联网的真正未来是工业互联网。

工业互联网和德国“工业4.0”是一样的，德国人称之为“工业4.0”，而美国振兴制造计划里提出的是工业物联网。《中国制造2025》提出的是信息化与工业化的深度融合，融合的方向是智能制造。所有的发达国家提出的再工业化战略，以及中国所提出的制造强国战略，主攻方向都是智能制造，而智能制造的核心就是工业互联网，或者是工业物理信息系统（CPS）。智能制造还会进一步发展，使整个制造业发生天翻地覆的变化。将来我们所希望的工业制造，都是个性化定制、智能化生产，研发是网络化的协同，最后制造企业需要向服务化转型，这是制造业发展的方向，也就是说，在智能制造驱动下，未来的制造业是能够满足高质量、多品种、效益高、绿色环保、创新要求的制造业。

那么，CPS是一个什么系统呢？CPS是一个可以将工业实体世界中的机器、物料、工艺、人等通过互联网与虚拟世界中的各类信息系统有效连接的网络空间系统，该系统通过对实体世界工业数据的全面深度感知、实时动态传输与高级建模分析，实现网络信息系统和实体空间的深度融合、实时交互、互相耦合、互相更新，从而形成智能决策与控制，最终驱动整个制造业的智能化发展。这个系统在德国工业4.0中被称为CPS，而在美国的产业界则被称为工业互联网。通俗一点讲，CPS就是把物理世界和互联网世界后面的大数据两个空间深度融合，时时交互，最后实现智能控制，进而推动整个制造业智能化的发展。如无人驾驶汽车，这个物理系统的背后是一个大数据支撑的信息系统。没有这种CPS系统推进的物理信息融合，所谓的智能制造、网络消费以及无人驾驶汽车等都是无法实现的。

由新一轮工业革命带动的变革影响很广泛。2016年，在中国举行的世界经济论坛上，施瓦布教授专门罗列了第四次工业革命未来的21个引爆点：（1）10%的人穿戴接入互联网的服饰；（2）90%的人享受免费的（广告商赞助的）无限存储空间；（3）1万亿传感器将接入互联网；（4）美国出现首个机器人药剂师；（5）10%的阅读眼镜接入互联网；（6）80%的人在互联网上拥有了数字身份；（7）首辆3D打印汽车投产；（8）政府首次用大数据源取代人口普查；（9）首款植入式手机将商业化；（10）5%的消费品都是3D打印而成；（11）90%的人使用智能手机；（12）90%的人可经常接入互联网；（13）无人驾驶汽车占到美国道路行驶车辆的10%；（14）首例3D打印肝脏实现移植；（15）30%的企业审计由人工智能执行；（16）政府首次采用区块链技术收税；（17）家用电器和设备占到一半以上的互联网流量；（18）全球拼车出行、出游的数量超过私家车；（19）出现首座人口超过5万但没有红绿灯的城市；（20）全球10%的GDP以区块链技术进行存储；（21）第一个人工智能机器将加入公司董事会。这些正在逐步变成现实。

这就是我们所说的新一轮工业革命产生的背景及其内涵。那么新工业革命会对中国产生什么影响呢？