德國人提出的工業4.0中，CPS居核心地位。它是賽博物理系統的縮寫。CPS是一個包含計算、網絡和物理實體的復雜系統，通過3C技術的有機融合與深度協作，通過人機交互接口實現和物理進程的交互，使賽博空間以遠程、可靠、實時、安全、智能化、協作的方式操控一個物理實體。因此，國內理在把它簡單地譯成“信息物理系統”是極不準確。本文將論述它內涵的沿革。
深度解讀工業4.0核心信息物理融合系統CPS
需我們注意的是，CPS是智能制造系統的骨干與支撐，即是如此，智能的含義比CPS要豐富得多。智能是人類一種深刻的本質，而CPS則不過人的智能在制造領域中的實現載體，它的出現，是人類智能的革命與外化。
誠如筆者參與撰寫的《三體智能革命》所闡述的那樣：智能本質是一切生命系統對自然規律的感應、認知與運用。人造系統是具有相互聯接的元件和運作所組成的實現某種功能的事物的集合。元件由各種人造物理材料或天然材料制成，運作由人根據需求來設定。
任何人造系統都是為了實現預先設定的某種功能而構建的，目的是服務于人，滿足人的需求和意愿。遂人愿，知人意，是一個智能系統必須遵循和滿足的另一個基本原則。
而人造智能是人造系統所具有的一種模仿、拓展和超越人類智能的能力。如果人造系統能夠像人一樣具有一定的認知能力，即有感知、會分析、自決策、善動作，并且在分析與決策過程中善于運用知識，同時學習、積累乃至創造知識，就稱其具有某種人造智能。本書定義的人造智能，包含了所有由人開發和建立的人造系統的智能，例如人工智能、認知計算、黑暗森林、互聯網大腦等。
某國內百科網站介紹：從感覺到記憶到思維這一過程，稱為“智慧”，智慧的結果就產生了行為和語言，將行為和語言的表達過程稱為“能力”，兩者合稱“智能”。而某國外百科網站則指出：智能一種非常普遍的心智能力，除其他事項外，涉及到推理、規劃、解決問題、抽象思維、理解復雜的思想、快速學習和從經驗中學習的認知能力。中外兩個權威內容網站給出的結論非常類似。默認的事情是，它們所說的智能，都是指人的智能，而非人造系統的智能。人類在幾十萬年不斷的勞動進化過程中，在對自然界持續的認知過程中，已經發展出了發達的大腦，具有了與生俱來的智能，處于了地球生物鏈的頂端。我們把人所具有的智能叫作人類智能。
具有不同程度人造智能的系統都可以稱之為智能系統。諸如智能制造、智能生產、智能設備、智能產品、智能材料、智能工藝、智能家居、智能硬件等“智能XX”，都屬于智能系統中的一個子集。
《三體智能革命》提出，一個開放的智能系統必備五個特征：狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行、學習提升。這可以看作是作者的二十字箴言。因此，一個完整的智能系統：始于感知，精于計算，巧于決策，勤于執行，善于學習。
在論述CPS前，說了這么多“智能”的特征，似乎有些跑題。然而我們必須明白，智能才是人的本質力量，而CPS只不過是它的一種形式。智能才是本源，CPS則是它的最新實現形式。
限于篇幅，本文未能對CPS展開深入全面的論述。如果想真正了解CPS的精義，閱讀《三體智能革命》是一件繞不過去的事情。
CPS的沿革
在全球范圍內，無論是德國工業4.0，還是美國工業互聯網，以及“中國制造2025”等等提法很多；盡管各不相同，但是相同的提法是智能制造和CPS，我們就來分析解剖這兩個名詞。而談到智能制造體系，CPS是一個始終無法回避的概念。現在國內把CPS譯成“信息管理系統”，這種譯法雖然簡易，但并不確切，因其沒有對Cyber進行認真的分析和正確的理解。
1926尼古拉·特斯拉在“遠程自動化”中講到：“當無線被完美應用時，我們的地球將會變成一個大腦，事實上就是通過儀器我們能實現一些驚人的事情就如同像現在我們使用電話一樣，比如一個人可以將任何東西放在他的口袋里。”
1948諾伯特·維納“控制論”中援引了希臘語單詞“Kubernetes”，“Kubernetes”其原意是“萬能的神”，因為希臘是航海大國，不可預測的海上風浪經常會引起翻船事故，為保佑船只和人的安全，古希臘人引用“萬能的神”這個詞作為舵手）。在此基礎上創造了“Cybernetics”詞，意思為控制。
1961年，美國人查爾斯·德雷珀研制的“阿波羅制導計算機”是世界是第一個嵌入式系統。1967年，美國國防部預研局在連接幾臺不同的大型計算機，開發通訊協議時提出了“賽博空間”的概念，它是國際互聯網的前身。1988美國人馬克·威瑟提出“無處不在的計算”。上世紀90年代初國際互聯網的快速普及；到1999年艾什頓·凱文提出“物聯網”概念。
因此，上世紀九十年代后的很長一段時間內，Cyper又被稱作3C（控制、通信、計算）。現在Cybe常作為前綴，代表與Internet或電腦相關的事物，即采用電子或計算機進行的控制。
溯本求源，Cyber實質是一種實現控制的特殊結構，是藉由信息，來控制物質、能量和信息。而“信息”只是被控制載體，并不是控制結構和控制機制。因此，把Cybery譯成“信息”，顯然是已經偏離它真正的指向。就像我們提起足球運動，不能把它簡單地理解為那個黑白相間的球體，而必須把它理解為基于一種特定規則基礎上的球類運動。
因此，筆者認為現代的Cyber應該有五個含義：控制、通訊、協同、眾創、虛擬；而這五個含義中都包含了計算。全面而準確也理解這五個含義，對CPS才可以形成全面而深刻的認知，并在理解它的基礎上實施智能制造，才不會出現偏差。
國外對CPS的理解
由于太空探索經常需要派無人飛行器執行各種危險的太空任務，因此NASA在1992年率先提出并定義了CPS的概念。其后這個概念因為一個危機事件而被美國政府高度重視。
1993年，數百名美國特種部隊在索馬里首都摩加迪沙的軍事行動中被數千名索馬里民兵圍攻，結果造成19名美軍死亡，73人受傷，事后索馬里民兵將美軍士兵尸體吊在橋上向全世界展示。該事件極大地刺激了美國民眾和美國政府。
由于CPS技術可以讓士兵在安全的軍事基地中遠程控制各種武器裝備執行危險的作戰任務，從而大大降低部隊的傷亡，因此很快引起美國國防部的重視。2006年美國國家自然科學基金會的海倫、吉爾把CPS（賽博物理系統）定義為：“賽博物理系統是在物理、生物和工程系統中，其操作是相互協調的、互相監控的和由計算核心控制著每一個聯網的組件，計算被深深嵌入每一個物理成分，甚至可能進入材料，這個計算的核心是一個嵌入式系統，通常需要實時響應，并且一般是分布的。”
在美國國防部的推動下，美國將CPS技術從太空探索引入到軍事領域，其無人機作戰系統能夠在軍事基地控制數千公里外的無人機，對目標進行偵察、打擊，很大程度上得益于美國無人機系統利用CPS技術隨時獲取了所需要的地空信息，在軍事基地的控制端就可以對無人機偵察、打擊所需要的各種要素進行評估，并進行了數字化的展示，這就是CPS在軍事領域的具體應用成果。
2005年5月，美國國會要求美國科學院評估美國的技術競爭力，并提出維持和提高這種競爭力的建議。5個月后，基于此項研究的報告《站在風暴之上》問世。
在此基礎上于2006年2月發布的《美國競爭力計劃》則將賽博物理系統列為重要的研究項目。2006年美國國家自然科學基金會將CPS技術列為其重要研究項目開展研究。
到了2007年7月，美國總統科學技術顧問委員會在題為《挑戰下的領先——競爭世界中的信息技術研發》的報告中列出了八大關鍵的信息技術，其中CPS位列首位，其余分別是軟件、數據、數據存儲與數據流、高端計算、網絡與信息安全、人機界面、NIT與社會科學。歐盟計劃從2007年到2013年在嵌入智能與系統的先進研究與技術上投入54億歐元（逾70億美元），以期在2016年成為智能電子系統的世界領袖。
應用的重點領域
從上面的CPS歷史回顧我們可以看出，CPS是因為控制而興起，由于計算而發展壯大，借助互聯網而普及應用。飛機，特別是無人機（很多場合叫做空中機器人），就是CPS應用的重點領域之一。
無人飛機具有非常完整、強大的基于計算機的控制系統；是一個具有高度智能的產品。飛機上安裝了大量計算機之后，每臺計算機各司其職，隨時處理大量的內部和外部信息，對外部信息如：機場塔臺指揮、地面風速、航線、導航、氣像、高度、空速、到達目的地的時間，內部信息如：飛機質量質心變化、飛機的機翼機身溫度和積冰、各個系統工作情況、發動機燃油消耗、溫度火災巡檢報警等作實時監測；這些都是狀態感知，當把數以千計的狀態數據采集送到計算機后，可以按照設定好的算法進行實時的綜合分析計算，給出最優的飛行數據（這是機器自主決策），通過賽博系統反饋給飛機的各個飛控設備（這是機器精準執行），控制飛機的空中姿態始終處于最好的狀態；與此同時，綜合后的信息發送給地面的飛行控制人員，在飛行控制人員面前的大屏幕液晶顯示器上展現，特殊情況或者緊急情況直接由飛行控制人員直接介入，由人工直接決策。
這樣，以前無人機飛行全部靠地面飛行控制人員完成的工作，現在已經基本上靠計算機完成了，而且這個過程不斷演變，人的工作越來越少，越來越輕松。在飛機上強大的計算機的支持下，飛機達到了高度智能的狀態，計算機可以瞬間完成飛行員無法在短時間內完成的計算工作，讓飛機更加安全可靠。
回到我們智能制造系統中來，CPS內容博大精深，它大到包括整個工業體系，小到一個簡單的PLC控制器，這些是一切智能系統的核心；不能正確理解它，，就難于理解智能制造。因此，在我國推進智能制造的進程中，一定要重視CPS的核心作用。同時也要時刻認識到，根據目前人工智能的進展，技術非常重要，但是人得作用是整個智能制造的最為重要的因素，只有把人整體融入到賽博物理系統中并和賽博物理系統有機結合在一起，才能提升我國制造業的整體發展水平。
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