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（原文首发于中国科学院学部·学术引领网站）
工业互联网是第四次工业革命的重要基石。它将如何改变我们的生产和生活？我国的工业互联网又该如何发展？我们专访了中国科学院院士，计算机软件专家梅宏。
Q1
我们注意到您参与编写了《中国工业互联网2035发展战略》，可否谈谈初衷和经过？
梅宏：这其实是源于中国科学院学部工作局的一次任务委托。面向2035年的战略研究是中国科学院学部与国家自然科学基金委共同支持的一个项目，专注于探讨各学科及前沿领域未来发展的方向。
在众多学科和前沿领域中，工业互联网作为近年来一个快速发展且充满潜力的领域，受到广泛关注。于是，我受命联合几位院士牵头，并动员了国内十几家机构、四十多位学者参与，共同开展对工业互联网的发展战略研究。
对于一个前沿领域，了解其产生的时代背景是很重要的。具体到工业互联网，首先，我们可以看到工业正在进入新的一轮变革期。回顾历史，工业革命对人类社会的改变非常巨大。无论是第一次还是第二次工业革命，它们都对人类社会经济产生了深远的影响。现在，大家普遍认识到新一轮的工业革命正在开始。当然，这里不同的人有不同的说法。有人认为是第三次工业革命，有人认为是第四次工业革命。认为这是第四次工业革命的人应该是占大多数，我理解主要还是因为德国提出的工业4.0概念。从早期的1.0基于蒸汽动力的机械化到2.0基于电力的电气化，再到3.0基于电子信息技术的自动化，现在是4.0，工业生产进入基于信息物理系统的网络化的阶段，这就是我们所处的工业变革的一个大背景。不过需要说明的是，历史上，第一次和第二次工业革命是有共识的，而第三次则没有形成共识。
图片来源：veer图库
第二个背景则是以计算机为代表的信息技术的发展，特别是互联网的发展。自从上世纪90年代互联网大规模商用以来，它对人类社会的改变是巨大而深远的。互联网从90年代中期开始迅速发展，到现在将近30年，其作用主要集中在可称之为“消费端”的领域，这是消费互联网阶段。现在，互联网已经延伸到经济社会生活的方方面面，正在通过物联网逐步向物理世界延伸，特别是与传统工业领域开始深度融合。我们正在进入互联网变革的下半场，即工业互联网阶段。
正是在这两条线交汇的背景下，我们认为工业互联网作为一个特定的领域，非常值得研究和探讨。这也是我们最初决定开展工业互联网领域发展战略研究的初衷。
我们这项研究的目标是多层面的。首先，我们要深入认识工业互联网对社会经济的影响，尤其是它对制造业可能带来的重大变革，这也是我们研究的出发点，因为理解工业互联网的重要性是我们深入探讨并预判其未来发展的关键。
其次，我们还需要对工业互联网的现状进行详细梳理。工业互联网这一概念被提出以来，取得了诸多成就，同时也面临一些挑战问题。通过对工业互联网的发展轨迹进行梳理，可以更好地理解它的当前状态和未来趋势。
基于上述分析，我们将基于工业互联网已有的发展路径，探索它可能的未来走向，以及这种发展对我们社会经济生活可能带来的影响。通过这种深度分析和预测，我们希望能够为国家在工业互联网领域的科研和产业布局提出有益建议。
综上所述，我们的研究可以大致分为四大部分：对工业互联网之于社会经济发展影响的认识、工业互联网概念及其发展现状的梳理、对未来趋势的展望，以及基于这些分析的建议，这也构成了我们这本书的四大主要内容。
Q2
能否分享1-2个书中提到的工业互联网领域的关键技术创新成果，让受众更直观地了解工业互联网是如何改变我们的经济结构和社会生活方式的？
梅宏：首先，我想说明的是，我们团队主要由信息技术（IT）领域的专家组成，因此，我们主要是从信息技术的视角来探讨工业互联网的发展。
工业互联网的特点是跨学科、跨技术的融合，因此，想要对它形成一个明确而统一的定义很难，对不同行业的人来说可能会有所不同。从信息技术视角，我们把工业互联网的定义框架概括为“三层级四环节”。
这里“三层级”指的是：第一层是工厂层，主要涉及具体的工业生产环境，旨在实现包括所有设备和人在内的“人、机、料、法、环”的全要素连接，也可以称之为工业物联网。第二层是企业层，主要范畴涵盖企业的业务全流程，涉及传统工业技术（OT）和信息技术（IT）的融合。值得注意的是，OT技术的更新周期可能以十年为单位，而IT技术更新迅速，可能一两年就会有变化，这两者间有一个更新周期的差异。第三层是产业链层，它关注的是跨企业之间的交流和协作，这个层级扩展到了传统的互联网领域，包括互联网事务、销售和金融等，通过互联网将整个产业链和价值链连接起来。如果我们从底层向上看，基层是物联网，中层是物联网加上互联网，顶层则是互联网。整体上，这三个层级共同构成了我们所称的工业互联网的全貌。
而“四环节”，指的是“感、联、知、控”。“感”就是智能感知，包括生产实体状态感知、业务流程状态感知、产业状态信息感知等。通过感知技术，我们能够收集各层级特别是生产端的所有数据，从而把握工业生产全貌。“联”就是这些数据的联通、交汇、融合，通过有线或无线的方式对数据进行汇聚，实现广泛的互联。“知”就是基于数据分析来实现对当前状态的认识和理解，使我们能够识别出生产中出现的具体情况和潜在问题。最后，我们谈到“控”，即基于前述的三个环节实现对工业生产和协同过程的有效控制。
基于上述的“三层级四环节”，我们构成了对工业互联网的架构性描述，这也是我们整本书的组织框架。在此基础上，我们进一步探讨了其中的一些关键技术。
举两个例子。首先以新型传感器的发展为例，传感器需要获取数据，并且实现数据的传输。随着技术的发展，未来的传感器或将实现“感通一体”，即通过通信信号来感知现场的实体或环境，这将与过去的传感方式不同。过去的传感方式依赖多样的传感器来实现多维感知，但现在的技术发展可能允许我们通过通信信号本身来感知物体及其运动、以及环境，从而无需专用传感器，降低感知成本。所有感知数据都会被汇集到后台平台上，用于数据分析，从而在工业数据中挖掘价值。
在物联网层面的另一个技术发展是时间敏感网络（TSN）。与传统互联网的“尽力而为”原则不同，工业应用场景对时间有着严格的要求。传统互联网的包交换不提供明确的时间保证，但在工业控制系统中，数据传输必须满足确定的低时延限制，因此TSN技术应运而生。TSN能够解决工业现场网络连接中的低延迟数据传输问题，确保在严格的时间要求内完成数据传输。
Q3
书中提到，随着核心技术的突破和大规模部署应用，工业互联网必将催生工业生产制造新模式，重塑产品规划、设计、制造、销售环节，为工厂、企业乃至整个产业链带来全新发展机遇。可否通过1-2个通俗案例，简要谈谈可能存在的新机遇？
梅宏：在我们对工业互联网未来的展望中，涉及到很多的技术，比如说要把“人、机、料、法、环”全要素连接起来。为此，我们认为软件定义就是其中非常重要的一项技术。
所谓软件定义，是指将所有可能的资源通过统一的抽象、封装和接口化处理，使这些资源可以通过API（应用编程接口）进行调用。在这个基础上，资源可以在软件平台上自由、按需、灵活地调度和组合。
这与传统的硬件连接方式截然不同。在过去，一旦资源配置完成，想要进行调整就需要付出巨大的劳动和时间成本，重新配置和连接。但现在，通过软件定义，我们可以实现资源的“柔性”配置、动态配置，大大降低了调整的难度和成本。
进一步来看，这种思路为工业互联网的未来发展带来了新的可能性。如果我们可以将所有资源进行虚拟化并通过软件平台管理，那么在工业互联网的框架下，我们将不再需要基于每一个单独的、分离的资源或构件进行应用开发。而是可以基于统一的软件平台，提供统一的编程接口和编程语言，让上层的针对特定需求的工业应用可以通过平台来调度和组合底层资源。这实质上是将操作系统的思路引入工业生产管理中。这是我们对2035年工业互联网发展的主要展望之一。
Q4
那基于刚才提到的这些内容，还有什么您觉得比较有意思的展望或者是比较重点的展望？
梅宏：我们团队正在努力学习工业领域的知识，希望从信息技术的角度来推动未来工业生产的进步。刚才也提到，利用软件技术可以对资源进行统一抽象和管理，这样就可以按需连接工厂的整个生产环节。
传统工业生产模式相对固定，一条生产线只能生产相同的产品，后期最多可能在颜色等一些小细节上进行变化。但是，基于工业互联网所追求的是一种能够支持个性化需求定制的生产模式。
虽然现在的工厂还不能完全实现这一目标，但我们已经看到了一些积极的尝试，比如家电公司允许客户参与家电产品的定制设计。虽然从技术和工业实践的角度看，达到真正的柔性化和个性化生产仍然面临众多挑战，但这应该是未来工业发展的重要方向。
除此之外，我们也在考虑企业的服务化。当前许多工厂可能在做同质的事情，资源使用效率并不高。对此，我们想，能否在更广的行业乃至全球范围内，实现设备和资源的服务化，即通过全球性的大范围调度，提升资源利用效率，进而将一些企业由生产导向转变为服务导向？我想，这也可能是未来很重要的一个方向。
自从人工智能（AI）技术尤其是深度学习近年的迅猛发展以来，我们开始进入了一个由数据驱动的智能化时代。想象一下，如果我们能将工业生产现场的所有数据、企业运行的数据，乃至行业相关的其他数据全部收集并整合，那就可能给工业生产和企业管理带来全新的变化。
随着数据积累越来越多，我们就可以通过数据去学习，进而实现智能化生产。在今天的AI研究和应用中，大模型是一条主要的路径，但模型的训练离不开数据。当我们拥有了足够量级、以足够小的时间和空间尺度采集的工业数据后，便能够从这些运行数据中发掘出规律以指导生产，进而产生质的提升。
图片来源：veer图库
Q5
您刚刚说的这些定制或者是设备的服务能在2035有望实现，是一个虚拟的时间概念吗？还是在这差不多十年的时长里差不多都可以实现呢？
梅宏：2035是这套书的整体定位，但工业互联网紧密贴合了我们国家当前推动数字经济和大规模数字化转型的宏观战略背景。到底多长时间能完成这个转型？我想不同的行业可能会有不一样的答案。
特别是对于我们这样还没有完成工业化的国家来说，国家的“四化”战略标志着我们需要迈向以新型工业化和信息化为核心的现代化进程。所以我们的传统行业，特别是制造业，面临着深度信息化改革的挑战。这不仅意味着数字化、网络化的基础性工作，更指向通过“感”和“联”的实施，走向“知”和“控”，实现实体经济与数字技术的深度融合。
当前我国正处于全面推进数字化转型的关键时期，虽然很多行业的数字化进程还面临着不小的挑战，但也许我们可以在信息化的引领之下实现换道超车。从国家整体的数字经济发展战略来看，工业互联网的发展显得尤为重要，因为这是我们未来数字化社会的基础设施。如果没有工业互联网，转型的事情是很难完成的。
我个人判断这种转型可能需要几十年的时间，从世界范围来看，如果能在本世纪中叶大概有一个大家公认的未来数字化社会或数字经济的基本形态，进程就算比较快了。
Q6
我可以理解为，把没有完成的这个工业化和信息化合在一起去推进工业互联网的发展吗？
梅宏：是的，从国家的战略层面来说，称为“两化融合”。
回顾过去30年的历程，互联网从90年代中期大规模进入商用到现在，给我们社会带来的变化可谓是翻天覆地。互联网最初连接的是商业和服务业，现在我们希望让互联网“沉下来”，深入到工业、特别是制造业这些传统领域中。
我们追求的，不是单纯推动工业互联网的发展，而是通过开发和应用工业互联网的技术，来支撑和促进这两大领域的融合。工业互联网在本质上是一个涉及广泛技术领域的系统，涉及计算、通信、控制等很多方面，它要求我们进行全面的设备数字化和网络化，以实现人、机、物的全面融合，走向万物互联的新时代。
Q7
作为该领域的领军人物，您对2035年该领域的学科发展有着怎样的个人愿景？
梅宏：从我们的视角来看，工业互联网未来的发展有三个趋势。
一是泛在化，就是工业互联网的接入会遍及整个工业生态，并贯穿人机物的全要素连接。这将推动工业数字化向着计算无处不在、无迹可寻的泛在计算模式迈进。
二是协同化，即通过低延时、高可靠、广覆盖的数字基础设施，实现工业全场景、全链条的人机物高度融合和协同的系统。
第三就是智能化，刚才也提到，未来我们通过大量的工业数据，包括现场数据、运营数据、销售数据、管理数据等，汇聚形成全数据，在全数据的基础上，通过数据分析、数据学习来实现工业设备和系统的智能化升级。
Q8
您认为教育和科研体系应如何调整，才能够更好地培养符合工业互联网发展需求的复合型人才？
梅宏：互联网存在已经有几十年了，本身不算是新的技术，但工业互联网作为一个将互联网技术用于工业场景的概念，确实带来了一些新的技术需求。重要的是，与传统互联网主要由信息技术领域的专业人士掌握不同，工业互联网的发展需要与制造业紧密结合。这意味着两个领域的知识和经验需要融合，促使我们跨界合作，培养和锻炼复合型人才。
在这本书里面也提到了，工业互联网领域有三个很重要的特点。一是多学科的融合，工业互联网涉及我们众多的学科知识，不仅涉及信息技术（IT）本身，还需要深度地与工业制造领域的多个学科知识相融合。二是多应用的驱动，我们可以发现，从工厂层面到企业层面，再到行业甚至是跨行业层面，都需要IT与OT的有效结合，支撑更多样性的应用需求。三是多技术的叠加，工业互联网的实现依赖于多种技术的结合，包括刚才提到的TSN技术。
所以，这就对工业互联网领域的研究者提出了更高要求。例如，原先计算机领域的研究人员只做计算机技术本身，不需要去考虑工业知识；而工业领域的人，对计算机知识的掌握可能也不像计算机领域的人那么专业，二者之间实际上是有一个落差的。但如果有一类复合型人才能结合这两个领域的知识，就能弥合这些不同领域知识间的“鸿沟”，有效推动工业互联网的发展。
Q9
以上是站在他们自身学习和培养的一个方面的建议，那对校方，您认为应该采取什么样的类型的措施或者是政策？
梅宏：我们这几年在很多场合呼吁推行“计算+”这个理念。“计算+”就是通过计算机技术赋能各行各业，实现跨学科的融合和互动，这个理念应该成为教育改革的重要方向。
在教育体系内，确实需要适当调整学科设置和人才培养模式来适应这一变革。对计算机专业学生而言，在本科阶段，我们还是建议学生应该打好自己学科的基础，这也是跨界学习和实践的前提。进入研究生阶段后，应该鼓励学生跨入工业领域，学习更多工业知识，并将这些新知识与本专业的学习紧密结合起来，从而更好地为特定行业的需求提供解决方案。
这种教育模式的转变，不仅要求学生具备跨领域的学习能力和创新思维，同时也对教师提出了更高的要求。我们认为教师需要能够引导学生如何将计算技术应用于实际领域中，如何在实践中掌握和深化这些技术。这些就是我对计算机界人才培养的一个认识。
Q10
对年轻一代投身于工业互联网研究的青年学者，您有什么建议和寄语？
梅宏：我觉得科研工作的本质是对真理的不懈追求，所以我想，除了基本的科研能力的训练之外，对科学精神的追求也同样重要。我们国家一直提倡将科学与国家建设结合起来，强调了科研工作者应具备的家国情怀，即科学家精神。在进行科研时，我们确实需要关注世界科技的前沿进展，但同时也必须努力满足国家的重大需求，把两者紧密结合起来。这种结合不仅能够引导科研方向的正确性，更能促进科研成果的实际应用，让科研成果更好地服务于国家的发展与中华民族的伟大复兴。
作者：梅宏，计算机软件专家，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，欧洲科学院外籍院士，国际电气与电子工程学会会士（IEEE Fellow），国际计算机学会会士（ACM Fellow），中国计算机学会会士。
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