众所周知，工业4.0体系中的核心技术是CPS（Cyber-Physical Systems），这个概念是美国在2006年提出的，据工业4.0研究院考证，国内一些跟踪全球前沿技术的专家几乎在第一时间就开始了CPS的研究，但由于CPS出现不久，国家开始重视物联网的应用，对CPS概念下的研究和应用就逐渐减少了。这种现象一直延续到现在。

　　在2006年CPS概念出现之后，国内一些专家尝试翻译该概念，诸如网络物理系统、赛博物理系统、信息物理系统、信息物理融合系统等翻译结果都出现过，但一直没有一个公认的官方（也许不知道谁是官方）口径的翻译结果。

　　由于CPS概念在实际应用中并不常见，可以认为是一个冷门专业词汇，虽然有不同的翻译方法，但迄今为止也没有受到大家重视。即便德国在2013年正式提出基于CPS的工业4.0概念，并且2014年中国官方跟德国建立战略合作关系，以及国内制造业不断借鉴学习德国工业4.0相关概念和词汇，CPS也是作为一个非主流词汇被大家提及的。

　　不过，在一些较为专业的场合下，关注工业4.0体系的专家还是对CPS的中文翻译“耿耿于怀”，特别是具有航天军工背景的专家，对钱学森所倡导的赛博概念更为熟悉，坚持认为CPS应该翻译为“赛博物理系统”，因为Cyber只能用“赛博”这个音译的词汇，才足以表现其丰富的内涵，而诸如“信息”或“网络”等词汇并没有“控制”等含义。

　　客观的讲，Cyber单独拿出来精确的分辨，的确是无法对应到“信息”或“网络”的中文含义，全新创造的一个中文词汇才可以让我们赋予各种内涵和外延。

　　正如工业4.0研究院院长胡权在内部研讨会上发言中指出的一样，CPS已经不是单独的Cyber加上Physical，而是一个完整的独立词汇，不能进行说文解字。当然，如果业内专家第一时间认同CPS翻译为“赛博物理系统”，的确更符合Cyber的含义，不过从实际情况来看，并没有什么专家真正花费力气去推广这种翻译方法。

　　从工信部发布的“中国制造2025”以及中国电子技术标准化研究院发布的《中国信息物理系统标准化白皮书》等文件来看，官方是以“信息物理系统”作为CPS的标准翻译的。虽然科学出版社曾经出版了李必信等撰写的《信息物理融合系统导论》一书，工业4.0研究院也一度采用“信息物理融合系统”作为CPS的翻译，但既然官方开始正式采用“信息物理系统”来作为CPS的叫法，为了避免更多的混淆，接受该翻译也许是最佳的做法。

　　从科学素养来讲，部分科技专家缺乏长远的软实力构建的想法。在CPS进入中国的时候，也许就已经明确了被“信息化”的命运。很早的时候，中国开始做IT应用，主要的概念是信息时代（比尔盖茨还写了一本名为《未来时速》的书，其中就提及了信息时代），英文对应是Information Age，在英文中，要把Information动词化不容易，因为动词化的Information是Informatization，虽然可以创造这么一个动词，但英文中还有更好的表达方式，例如Digitalize，事实上，中文含义的信息化，大部分是对应到英文中的数字化了。

　　可惜，中文的数字化还不能完全对应中文的信息化，因为信息化这次中文词汇已经跟经济紧密联系在一起了，甚至于变成了一种社会现象了。这就是我们常说的技术、经济和社会的人类社会基本变化规律。

　　中文的信息化具有非常丰富的内涵和外延，连国务院下属的分管技术领域的部委也称为“工业和信息化部”，因此所有IT、互联网以及通信等相关的内容，都跟信息化息息相关。甚至于不少信息化领域的专家尝试创造一门经济学——“信息经济学”，西方学科体系中也有“信息经济学”，但两者似乎有很大的差别，不知道怎样才可以融合在一起？

　　不知道几十年前的专家在考虑创造信息化这个词汇的时候，是否考虑过这个词汇会给我们带来多大的障碍，特别是考虑到国际化交流和中国未来输出“软实力”的时候，我们将如何把Informatization（信息化）解释给西方专家？

　　基于以上分析的理由，工业4.0研究院最终选择按照官方机构的翻译结果，但在提及“信息物理系统”这个翻译结果的时候，同时提及Cyber-Physical Systems的英文原文，并把“信息物理系统”作为一个整体概念进行介绍，是目前我们最合理的选择，虽然我们也知道这样的选择不是最理想的状况。

     德国Acatech在agendaCPS报告中，对为什么推CPS技术的问题进行了一定的解释，主要是从经济和社会的影响来谈的。工业4.0研究院结合到CPS核心技术，对这部分内容进行了编译，请大家进行讨论沟通，以便更深入理解德国工业4.0体系的前提条件。

     信息通信技术是创新的强大动力。其中下列两大因素起到重要推动作用：

     -如今，所有的高科技产品和系统内都能找到嵌入式软件密集型系统，例如电子设备、汽车、飞机、建筑和生产系统的功能都体现在嵌入式软件密集型系统上。

     -全球网络（如互联网）以及万维网上的数据和服务。

     这两大创新因素在信息物理系统中融合。现在越来越多设备和物体拥有嵌入式计算机，这些计算机通过传感器和触发器相互交换信息并与物理世界互动。如今，数百万人正在使用移动设备，例如智能手机。射频识别技术（RFID）被广泛使用，例如用于自动监控数以十亿计的交通运输过程。之前封闭的系统变得日益开放，更多地与其他系统结合并用于网络应用。在信息物理系统中，物理世界与信息技术下的虚拟世界无缝连接，形成物、数据与服务联网。

     以上CPS演进图示展示的全球“物、数据与服务联网”的愿景，是嵌入式系统通过互联网连接并不断演变发展。封闭的嵌入式系统是切入点，例如安全气袋。《国家嵌入式系统技术路线图（2009年）》提出了发展本地嵌入式系统网络的建议。德国国家科学工程院的研究项目 agendaCPS把研究范围扩大到包括全球网络。其中一个成果是智能交叉路口，它将数据用于交通堵塞提示。

     信息物理系统技术属于“使能技术“，即它们能够产生大量创新的应用。信息物理系统带来的深刻变化和巨大挑战将影响其他现代技术领域的创新，因此我们在下面将对其进行详细阐述。

     根据摩尔定律，信息通信技术的发展是非常迅速的。在1965年，处理器制造商英特尔的联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）提出一个原理：在价格不变的情况下，集成电路芯片上所集成的电路的数目以及相应的数字系统的处理能力都会以每18个月翻倍的速度发展。数字信息处理系统性能的这种指数级增长与技术创新、经济发展和社会变迁密切相关。

     信息物理系统把物理流程和虚拟世界联系起来，促进这种发展。合理地使用信息物理系统对解决重大社会问题起到决定性重要，例如人口老龄化、气候变化、健康、安全、转向可再生能源、超级城市、有限的资源、可持续性、全球化和人口流动。这些在德国国家科学工程院的研究项目 agendaCPS中都有所体现。全球数字化网络的快速普及，例如互联网和全球通过“云计算”获得数据和服务，将促进上述发展。云计算描述了全新的信息技术范式。根据这种范式，信息技术的资源，例如处理能力、内存、应用和数据，得以在网络中动态地提供、管理和记录。因此，信息技术资源可以在“云以外”获取和使用。

     自2005年以来，在《德国高科技战略2020》与《德国信息通信技术战略2015》的框架内，德国政府一直在推动信息物理系统基础技术的研究。另外，在《国家嵌入式系统技术路线图（2009年）》中提出了推动嵌入式系统发展的综合行动建议。《国家嵌入式系统技术路线图（2009年）》中列出的挑战和缺点目前仍然存在，信息物理系统也不能幸免：

     -产业界仍然未能充分认识信息物理系统作为跨领域技术和创新动力所起的作用。

     -跨产业标准化仍然不足。

     -单个系统要素的制造商还不能以合适的方法联网。

     -各种孤立的解决方案仍然普遍存在。

     -物理信息系统对单个供应商的依赖很大，导致容易产生经济问题。

     -缺少合格的工程师。

     德国国家科学工程院建议：

     进一步贯彻落实《国家嵌入式系统技术路线图（2009年）》提出的行动建议以及《德国高科技战略2020》中“智能物体”（Intelligent Objects）项目的行动。

     这份立场报告和agendaCPS的研究都旨在促进物、数据与服务联网的发展，在快速转向信息通信技术领域时保护和加强德国的竞争力。上述研究的目标是使德国制造商成为信息物理系统单个要素或技术的领先者，以及信息物理系统解决方案的全球创新领先者。

     德国在正式提出工业4.0概念之前，对德国的核心竞争力进行了深入的分析，在Acatech针对CPS的一个名为agendaCPS项目中，Acatech明确提出了基于嵌入式系统的演进技术——CPS将是德国继续领先未来制造业的技术基础。工业4.0研究院CPS研究中心对德国agendaCPS报告进行了编译，分享给行业人士，共同探讨学习。

     嵌入式的硬件和软件系统是德国工业出口和新兴市场创新的决定性驱动力。这些系统提供更多功能，从而增加汽车、飞机、医药设备、生产设备和家用电器的实用价值和竞争力。如今，有98%的微处理器嵌入设备中并通过传感器和触发器与外部世界连接。这些微处理器相互的连接和与互联网的连接日益增加。物理世界和虚拟世界（网络世界）正在融合。人们建立信息物理系统，系统中的产品、设备和物体与嵌入式的硬件和软件互动，这种互动不受单个应用的限制。

     上述信息物理系统成为未来全球网络世界的组成部分。在传感器的帮助下，这些系统处理来自物理世界的数据，并将数据用来提供基于网络的服务，这反过来对信息物理系统产生直接影响。通过信息物理系统，物理世界与虚拟世界连接，形成了“物、数据与服务联网”。

     早期的信息物理系统，例如联网的导航软件，如今仍然存在。这些导航软件在移动通信数据的帮助下筛选实时交通堵塞信息，提供更好的导航服务。更多的例子包括航空电子和铁路运输领域的交通辅助和控制系统。在这些例子中，信息物理系统自动实施控制。

     未来的信息物理系统将在安全、效率、舒适度和健康方面带来前所未有的好处，从而有助于解决我们社会的重要挑战，几个重要的应用领域包括：人口老龄化、资源有限、人口流动或者向可再生资源的转移。

     未来，信息物理系统作为智能电网的组成部分，将控制由多家可再生能源生产商组成的能源网络；未来，信息物理系统将通过协调使交通更安全并且减少二氧化碳排放量；现代智能医疗系统将把病人和医生接入网络，使远程诊断更方便，并提供家庭医疗服务；在制造、物流和交通运输领域将建立用于远程监控自动化生产系统的网络系统。未来还将实现自我组织。机器可以根据工作量自动确定维修方案，确保在维修过程出现故障时，后备能力可以保证生产不受影响。

     信息物理系统对市场结构带来颠覆性影响，它们将极大改变商业模式和市场竞争。基于信息物理系统的新服务提供商正在侵吞市场。革命性的应用将促使新价值链的形成，改变传统产业，例如汽车产业、能源产业和生产工程。

     信息物理系统将给科研带来新挑战。怎样才能以系统的方法，通过机械工程、电力工程和计算机科学的跨学科合作，把各种接入网络的不同结构整合起来？如何从技术层面控制信息物理系统？信息物理系统应该如何建立、运营、监控和维护呢？

     德国是嵌入式系统领域的全球领先者，在安全解决方案和企业软件领域也处于领先地位。另外，德国过去一直拥有研发复杂系统的高水平工程能力，以及语义技术和嵌入式系统方面的丰富研究经验。尽管德国具备很好的先天条件，但还必须考虑自身在发展信息物理系统方面的缺点。

     德国必须努力提高下列能力：互联网的研究和应用的能力、建立平台和操作模式的能力以及提出用户为中心人机界面创新解决方案的能力。另一方面，美国国家自然科学基金会自2006年以来通过与大量项目和计划的合作，一直在推动信息物理系统的研究。

     在采用创新的信息物理系统方面，由于时间紧迫，如果德国希望确保其领先地位，政府就要与科研界、经济界和社会力量合作，快速行动。行动的目标是掌握技术和获得效益，并重点增加社会对信息物理系统的接受度。

     社会接受这些新事物是信息物理系统成功的决定性因素。信息物理系统将隐私和数据安全的要求提升到新高度。未来，大量重要数据将在网络中传输。公众对这一新技术的信心取决于数据传输过程的安全和透明。

     未来，信息物理系统对解决很多关键问题起到重要作用。因此，德国政府必须在能源和资源战略以及高科技和信息通信技术（ICT）战略中考虑信息物理系统。最后，向可再生资源转移也是信息物理系统整体战略中的组成部分。