最有可能引领第四次工业革命的是哪种技术？ 第1页

核聚变一旦商业化肯定会引领一次工业革命，但按这三十年又三十年的尿性，估计不会是第四次。

只要核物理/高能物理/理论物理的基础理论依然如过去几十年一般，无重大飞跃而原地踏步，本质上，再怎么搞，搞得再花哨，都也是第三次工业革命基础上的原地踏步。

而溯其根本，人类至今也仅完成了一次革命 — 对化学能和电的理解和应用，然后在武器和特定发电应用上，触及了下一层次“质-能”的边儿。

当然，换一套逻辑，如果生物上能达到好比解锁寿命密码或可控改造基因的成就，也算是一大革命。

或者，人工智能领域的炼金术士们，碰出了超智能来取代了我们，那也算（虽然“我们”是否还存在也成疑）。

比起炼金术，我个人还是更相信高能物理路线或生物路线，尽管我对这两个路线有大飞跃也持悲观态度。

而基于冯诺依曼机和“高级”语言的，在技术而非科学层面的一切扣扣掐掐或“突飞猛进”，可能确实能让我们的生活发生巨变，但谈什么革命，那还是算了吧...

具体来说，物理领域，可控聚变算是入门，毕竟理论原理早就懂了，一直都“只是”技术门槛过不去。然后，需要探究的是基本粒子再下一层次的事情，甚至需要（这个“甚至”其实加得很多余）对时空观和质能观有更颠覆的认识才行。而人工智能领域，先从彻底改变现有计算机最底层物理架构开始吧。

然后，实话实说咯，我们离此革命恐怕始终都还有“50年”...

从第一次工业革命开始至今已经有两百多年，从蒸汽技术革命、电力技术革命到计算机及信息技术革命，技术的变革会对世界产生翻天覆地的变化。而最有可能引领第四次工业革命的是建立在电气化与自动化基础上的广泛、深度应用的数字化技术。

1 . 工业革命的目的是生产效率的提高

我们为什么盼望工业革命？

因为它能提高生产效率，从而使人们更快速的创造财富，为 人们提供更丰富的物质财富。欧美国家工业革命百余年，在物质财富上就反超了中国古代几千年的积累。只要某种新技术能显著提高生产效率，用更短的时间、更低的成本制造出更多更好的产品，就会被迅速推广、广泛采用，直到全世界都使用这种新技术，这个新老技术更迭的过程叫做工业革命。回顾过去，无论第几次工业革命，其最终目的都是使用技术手段提高生产效率。

2．提高效率的手段是分工的细化

那么，生产效率是怎么提高的呢？

现如今，人们都有一个常识：10个人在一条产线上分工合作流水作业比10 个人分别在10个作坊里从头开始制造产品效率要高。因为细化的分工协作可以让专业的人做专业的事，从而提高效率。

我们带着这个观点再去回顾前三次工业革命，这三次工业革命就是对生产过程的进一步分工，使得每个人只承担分工后的一部分工作，将剩下的部分交给技术去完成；

第一次工业革命是蒸汽技术革命，本质是替代了提供动力和控制动力的分工，将提供动力的部分交给了机器（蒸汽机）去完成，而解放人去操作、控制机器；

第二次工业革命是电气技术革命，是在提供动力的层面进一步细化分工，替代了生产动力和使用动力的部分分工。所谓的电气化，举个例子：电厂只承担提供动力的部分，于是电能被集中生产、输送到使用端，而用户需要根据需求形式（驱动机器、照明、制冷制热等）使用动力；

第三次工业革命是信息技术革命，是在控制动力的层面进一步分工，本质是在发出指令的部分和执行指令的部分分工。所谓的自动化，举个例子：发送电子邮件时，编辑好文本并按下发送键，电脑会自动将文本转化为设备能理解的语言（电信号），传送到接收端再自动转换为文字。对比信息技术革命前只能打电报，靠人将文本转化为机器信号（摩斯电码），通过电报机发出，接收端再靠人将信号转换成文字。人只承担下达指令的部分，而将转化指令、执行指令的部分交给了机器。

因此，我们可以猜想，第四次工业革命，也会是通过技术手段把工作的分工再进一步的细化。

3．进一步分工细化的手段是数字化的深度应用

那么在可以预见的未来我们有哪些技术手段可用呢？

制造业从业者们一直都在思考如何 能够进一步的细化分工协作、优化生产流程，如何能把生产流程的每一个步骤都拆开，他们想把生产过程中的研发、生产、质控和维保等环节进一步分工。随着技术的进步，他们有了以下的法宝：

a.数字化双胞胎技术

所谓数字化双胞胎是指对工厂的所有生产设备、生产的产品以及提供支持的全业务流程（供应商管理、质量管理）等建立一套电脑系统里的数字化虚拟工厂，然后通过各种手段保持虚拟工厂与实际工厂的相关设备与产品的状态实时跟踪、更新。从而在系统里虚拟工厂就可以快速监控实体工厂的一切，并通过对虚拟工厂下达指令来改变实体工厂的运作。这样管理与技术人员不在工厂中，也可以实时、全面的地知晓并控制实体工厂的一切事物。可以在电脑前坐等产品的生产。

数字化双胞胎技术的详细情况可以参考这个答案：

5-10年后，你觉得哪些科技会让我们“遗忘”现在的生活？ - 江云平的回答 - 知乎

b.3D打印技术

3D打印技术的一个特点是，人们将产品的参数输入设备后，所有的制造工作将由设备独立完成，不再需要人干涉。既然人的工作仅仅是设计和输入，那么完全可以通过网络将数据包发送给远在千里之外的3D打印机，然后坐等产品生产。

关于3D打印的详细介绍可以参考这个答案：

3D 打印机有哪些种类？分别是如何工作的？ - 西门子中国的回答 - 知乎

c.工业机器人技术

工业机器人的广泛应用，会越来越多地替代重复的操作岗位。一个岗位被替换为机器人后，人需要做的就是向他输入指令，让机器执行生产过程，直到出现故障后进行维保。随着技术的进步，工业机器人的可靠性越来越高、替代范围也会越来越广，当需要维护的频率降到一年只需要几次时，就可以通过维护工程师的出差解决的方式解决。甚至机器人替代了工厂所有的岗位，自动维保机器人可以检修维护工厂设备，保障产线正常运行。那时，完全可以通过网络将数据包发送给远在千里之外的机器人，然后坐等产品生产。

也许，你在新闻里见过一些机械臂，可以在一些特定的工站上做一些重复的动作，大概是像这样：

上面的视频可能不会让你觉得惊艳。但是随着技术的深入，机器人已经可以做得更多。如下面视频中看到的，现在，它们可以自己寻找找路径，完成给设备上料、卸料的工作，配合全自动产线，可以取代绝大部分的人力工作。在西门子成都的数字化工厂，注意视频中机器人每个动作前都有一个信息采集识别的动作，通过摄像头、传感器或扫码枪，这个过程采集的信息都可以接入前文提到数字化双胞胎技术，实现更好的信息交互：

d.人工智能

通过以上介绍的技术，能大致能够构建一个全自动化的工厂。由可移动的机器人或AGV小车等将原材料送进全自动的生产流水线，由固定式机械臂和全自动生产设备制造产品。通过数字化双胞胎技术，采集每一个环节的所有数据，对整个生产过程进行实时监控，适时做出干预。

随着收集的数量越来越多，一些针对特定事件的处理就可以交给人工智能去完成。一开始，这种判断是程序预先设置好的（也是现在已经实现的），例如，产品在经过焊接炉后进行检测，发现焊接点质量不合格，向系统发出质量失败的信号，机遇人工智能技术的决策系统收到这个信号后就可以给移动式机器人下达指令，将这个问题件拿出生产流程单独处理。

再后来，通过对大数据的挖掘和机器的自主学习，人工智能就可以做一些更复杂的决策工作，比如：通过查阅数据库里，分析质量问题重新焊接后的修复率，判断重新焊接修复零件缺陷，还是直接报废，或是使用其他手段，从而发出得出最恰当的处置指令。这种基于历史数据的处置方式，可能比人工的判断更为恰当。

随着人工智能技术的完善和发展，以及数据库的完善，需要人去干预的活动会越来越小。那时，最懂智能工厂的也许就是智能工厂本身。

5G技术与数字云

通过以上的介绍，我们发现这些法宝的共同点是人将需求发送给工厂/设备，然后坐等生产。于是要解决的问题来了：如何记录、管理以及应用收集的海量数据？针对确实需要人工干预的情况，如何第一时间准确地与人工智能沟通需要发送的需求数据包，以及工厂/设备反馈的信息数据包的及时性、安全性和便利的可调用与分析性如何解决？

其实我们已经有足够的技术手段来保证这一切，使用5G通信技术超高速的数据传输效率，不仅是及时，甚至可以做到即时的数据传输和反馈。

至于这些海量数据的安全储存、快速查询与分析需求，云技术完全可以胜任。例如，西门子的MindSphere将各种来自用户的指令与需求、设备的信息数据储存在云端，可以在任何一个客户端随时调用，不用担心数据丢失，或者海量无法筛选，更不用考虑硬盘损坏的情况。将信息数据储存在云端，由专业机构统一管理和维护也是分工细化、集中处理的一种方向。

关于mindsphere, 可以参考这个文章：

和机器交谈是种什么样的体验？-西门子中国的回答-知乎

当然在工业领域应用的前沿，还有很多这样类似的技术，例如，从最基础的利用 excel软件收集数据，使用公式编辑数据，到各种工程模拟软件进行数值仿真模拟，到去年开始兴起的机器人流程自动化（RPA）等它们的共性是通过对工作的分析，把其中的一部分交给机器、设备、程序或软件来解决，从而解放人的一部分负担。这和前三次工业革命一样，数字化技术可以细化分工，最终提高效率。

数字化所需要的各个方向的技术已经一一突破，这让我想起了一句话：“空有灵感毫无价值，行之有效的发明应实现批量生产并广泛应用——维尔纳.冯.西门子”现在，我们需要把这些行之有效的数字化技术整合成解决方案并广泛推广应用。这些点点滴滴的技术进步与发展前景使得人类看到了第四工业革命的希望，也因此有了我们在讨论题主这个问题。

4．数字化的深度应用便是第四次工业革命

数字化技术被广泛而深度地应用后，也就是第四次工业革命完成时会是什么样？工厂将出现在地理上最适宜的地方，比如采矿企业建在矿山资源的旁边、噪音大企业的可以放在荒芜人烟的沙漠等。这些工厂在现实世界里是真正的无人工厂，机器们自动生产、自动维护并自动将产品运输到消费地。同时，这些工程在虚拟世界里又是人满为患的工厂，全世界的人都不停地可以给它们下达不同的指令，等待它的反馈，繁忙地一刻不停息。

而绝大部分的人们会生活在设施发达、配套完善的大城市或是风景优美、气候适宜的乡间别墅。人们足不出户就可以在数字的世界里向遥远的工厂下达指令，通过数字化技术去驱动以电气化为动力的自动化设备提供产品。

西门子曾经发布提问：5-10年后，你觉得哪些科技会让我们“遗忘”现在的生活？其中有各领域专家和参与者分享对未来的洞见，供知友参考。

所以，如果你要是问我 最有可能引领第四次工业革命的是哪种技术？我会说：当然是建立在电气化与自动化基础上的广泛且深度应用的数字化技术！

本文由西门子工程师撰文回答，希望对题主和关注这个话题的知友们提供帮助

特别鸣谢本文作者：

西门子工业自动化产品（成都）有限公司

环境、健康与安全工程师 @江云平

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5G、数字化、机器人、人工智能、生物医药、先进制造业、量子信息科学……从大国博弈的维度来看，这些技术“一个都不能少”。如果非要挑出一种技术作为引领，人工智能的概率可能最大。

1. 从大国博弈的角度看，新技术没有”引领“，只有”均衡“。

从最新的文件来看，2019年2月7日，白宫科学与技术政策办公室（White House Office of Science and Technology Policy）发表文章——《美国将主宰未来的工业》，将人工智能（AI）、高端制造业（Advanced Manufacturing）、量子信息科学（Quantum Information Science，QIS）和5G四大产业纳入其中。自特朗普上台以后，美国加快步伐，目前已经在各个领域形成了全面的战略布局。

而德国，在未来的竞争格局中，特别关注电信、互联网和数字化；在汽车领域，德国非常关注新能源汽车中的核心配件——电池，除此之外，德国和欧盟政府还可能在平台经济、人工智能和自动驾驶领域发挥“有为政府”的作用，犹如当年建立空中客车公司，政府会直接参与其中。

2. 非要选出一个“引领性技术”，人工智能的概率最大。

我们知道，支撑工业大生产的技术有几个特点：标准化、自动化、模块化。人工智能完全满足这些特点，是新一轮科技革命和产业变革的一个核心驱动力量。

举个例子，文字识别OCR技术早期是用规则+机器学习的方法来做，那时候，一个OCR技术系统可能会分为几部分，从区域检测、行分割、字分割、单字识别、语言模型解码、后处理等一步步做下来。加入AI深度学习技术后，使用大数据进行训练，阶段目标也很明确，通过找到一些深度学习的特征，一个OCR系统就简化到只需要检测、识别两个过程，而随着深度学习技术进一步发展，我们开始在OCR里面进行多任务的联合训练、端到端学习、特征复用/互补，这个时候，甚至这两个阶段也不用区分了，而是一体化地就把一个文字识别的任务给做了。

再来看机器翻译。

20多年前，已经有研究机构用数以万计的规则写出一个翻译系统，其中包括很多语言专家的工作。但是这个系统想继续发展，进入一个大规模产业化的阶段，面临着很多问题。比如说人工规则费时费力，而且随着规则的增加，冲突也越来越严重，挂一漏万，总是很难把所有的语言现象都覆盖到。后来，统计机器翻译在机器翻译领域占据最主流技术的地位，但统计机器翻译的过程当中，仍然要一步一步来做，比如先做统计的词对齐，然后做短语的提取，再做结构的对齐等等，其中也涉及到人工特征的提取、定向的优化，仍然很复杂。但大概4年多以前，有技术大厂就上线了世界上第一个大规模的、基于神经网络的翻译产品，可以进行端到端的学习了。现在真正在线上跑的、每天服务数以亿计人的翻译系统，其实是以神经网络的机器翻译方法为主体，同时融合了一些规则、统计的技术。

随着深度学习的发展，这些技术越来越标准化、自动化并具备很好的通用性。

由此可见，如果非要挑出一种技术作为引领，人工智能满足第四次工业革命的三大特点，其成为引领第四次工业革命的技术的概率可能最大。

整个航天领域中，近些年最火爆的公司莫过于太空探索科技公司SpaceX，它的猎鹰可回收火箭，可回收整流罩，可重复使用货运飞船和商业载人飞船，甚至未来有可能冲击火星着陆的大猎鹰火箭和星舰，都是独门绝活。一系列成功也不是偶然，SpaceX背后有批量智能化生产墨林火箭发动机，激光3D打印铁铬镍材料生产载人飞船逃逸发动机，独立研发的空气动力学模拟和工程管理软件等一系列重大技术创新。这些前所未有的工业生产方式共同保证了一系列不可思议的成功。

SpaceX的“龙-2”载人飞船，是典型的第四次工业革命产品（图源：SpaceX）

SpaceX所体现的，或许正是第四次工业革命时代的冰山一角。能被叫做工业革命级别的生产力变化，往往是多种技术共同发展融合，并最终引爆科技奇点，带来生产力的飞速进步。自从能源、电气、信息化工业革命以来，人类利用交通工具实现了物理空间上的全球互联，电力组网后极大促进地球资源开发，信息数据互联网分发则提升了资源配置效率，全球融为一体。如果看眼前的第四次工业革命，整个工业生产的形式、理念和结果又在这些基础上发生了剧变。信息、知识、物料和人脑在各类技术支撑下无限融合，生产力在大幅提升，这就是所谓的工业4.0。

工业4.0一词，最早出现在2013年的汉诺威工业博览会，随后也被德国政府纳入未来核心发展战略之一，后续世界主要工业国家都提出了类似战略。

工业4.0（Pixabay开源图片）

例如，在现今的工业生产中，智能制造成为主流。在高速运算能力的支持下，智能工厂能实现网络化分布式生产，高度智能和人机交互的机器人完成绝大部分工作，来料、用料、废料由一系列智能物联网和物流网处理，工业云计算和工业互联网也能提升生产安全、为客户定制个性化商品、压缩库存周期。这也是诸多现代科技公司实现快速技术和产品迭代的重要保证。

实现这些目标离不了拥有强大性能的传感器、数字/模拟信号处理器、通信产品、多路复用器和处理器等一系列半导体设备。它们共同构成了现代工业生产过程中的智慧大脑神经系统，支撑起崭新的生产模式，创造出令人惊讶的生产效率。这是个半导体崛起的时代，以ADI（Analog Devices，@亚德诺半导体）为代表的高科技公司成为工业4.0时代的弄潮儿。

工业4.0时代的半导体应用，呈现出完全不同的景象。以ADI产品应用场景为例，工业协作机器人，系统运动控制，工业以太网，系统状态监督和功能安全，高效安防等应用都是现代工业的新特点。具有多协议切换功能的实时以太网以及TSN技术，灵活可配置的软件IO产品，机器健康状态检测和故障预警，高可靠的惯性导航产品，激光雷达和3D TOF技术，都是工业4.0 重要技术支撑。

近年来兴起的5G成为热点的重要原因之一也在于支撑的半导体硬件技术进步，它使通信速度得到很大提升。它的最重要应用并非是传统的个人通信业务，而是更多服务于第四次工业革命过程。试想这么一个场景：原本各种布线监控状态的工业生产环境效率低下，很容易由于布线故障宕机，抑或是为了追求稳定牺牲控制能力。而在高速无线通信技术支持下，整个过程全部实现无线化，分散在智能工厂各处的传感器源源不断将海量数据快速传输给中控芯片，芯片实时监控各环节生产状况，通过精细控制降低次品率，提升生产质量和效率。对于整个系统而言，整体生产健康状态也容易保持，智能工厂的寿命延长。工厂大数据也可以随时汇聚到云端存储，甚至通过云计算实现更大平台的互联互通。

在日常生活中，这一波半导体技术引领的工业革命浪潮也将颠覆人类的生活。数字健康，智能家居，无人驾驶，虚拟现实，人工智能，这些原本需要大量传感器信息融合和高速计算能力的技术，正在被快速迭代并逐渐走入日常生活。未来，私人定制传感器系统实时监测身体的各项指标，家中智能家居电器按需提供个性服务，自动驾驶汽车行驶时仅需输入目的地，虚拟现实带来最舒适酷炫的娱乐体验，人工智能第一时间掌握工作和生活的需求。它们在提升生活便利性的同时，也由于规模效应大幅降低了总成本。

下图就是@亚德诺半导体 ADI一款数字健康的参考设计，该参考设计集成ADI的运动传感器，心率传感器，阻抗分析传感器，心电图前端以及超低功耗MCU和电源管理芯片。除了硬件方案，ADI还提供了适用性极强软件算法，设备商可以更多关注外观和软件UI的设计，快速开发产品并推向市场。

智能穿戴设备也会影响人类的日常生活（图自ADI）

大自然总是在不断变化，但人类却是地球历史上生命变化速度的极致，这一种智慧生命已经靠自身的能力重塑了地球的面貌。在三次工业革命和当前第四次革命的推动下，人类进一步实现了全球互联互通，融为一体。全球通信技术，更高效的交通和信息流，更大更聚集的城市群，都是21世纪时地球的典型新面貌。

过去的发展过程中，人类也出现了老龄化、环境污染、资源逐渐走向匮乏等多方面问题，甚至成为很多大国经济发展和国力提升的重大挑战。生产力的本质由两个因素决定：生产者数量和生产效率。当人类的种群数量不可能快速提升的今天，或许提升单个劳动力生产效率是解决很多问题的根源。毫无疑问，半导体行业的快速发展将是其中最有希望的解决途径之一。

长此以往，生产力进步，问题逐渐减少，或许这些技术引领的工业4.0时代真的能改写人类的生活状态，使我们“蜕化”成仅依赖大脑生存的生物：几次工业革命以来，人类大脑之外的各个器官，基本都已经能被智能机器人、交通工具和通讯工具所取代。

半导体影响下的人类未来会如何？（Pixabay开源图片）

工业4.0，于国家、于个人，都将是有颠覆意义的存在。因而，世界主要工业大国都把抓住半导体技术引领的第四次工业革命作为重大发展机遇。最能抓住浪潮的弄潮儿，毫无疑问也将是这个时代舞台的主角。

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这是我看到的最准确的总结。

总的来说，就是中国的高考相对公平，所以性价比极高，所以其他活动都可以适当让步。

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