“信息物理系统”还是“赛博物理系统” 作者：暂无 来源：《智能制造》 2015年第7期 撰文/ 赵敏 热潮中的思考——“工业4.0”和“智能制造”系列报道 普遍认为，第一次工业革命是实现机械化，第二次工业革命是实现电气化，第三次工业革命则是在工业领域实现高度的信息化，而第四次工业革命的核心则是CPS 系统——Cyber-Physical Systems，目标是实现工业制造过程的自动化、信息化和智能化等。 因此，在谈及工业4.0 和智能制造时，必定绕不开CPS——这个“最熟悉的陌生人”。实际上，CPS 并非新概念，其传统代表——嵌入式控制和执行系统，多年来已经广泛应用于航空航天、汽车、机械装备等离散制造业和能源、化工等流程工业。很多年来，CPS 并不强调与新兴信息系统的对接，而更多强调嵌入式计算、控制单元与执行机构相衔接形成的自动化控制和执行系统。但是在工业4.0 和智能制造时代，CPS 开始强调“实时监控、状态感知和自主决策”的智能化特征，基于先进IT 技术的数字化制造系统开始和传统CPS 系统融合，并利用高性能工业网络、传感器网络等基础技术，形成信息化系统、计算单元、控制执行单元和物理实体的协同，帮助CPS 系统变得更为“智能”。 不过，CPS 系统在引入国内时，不仅其定义和内涵并无统一认知，甚至其译名都存在较大的争议。从本期开始的“热潮中的思考——‘工业4.0’和‘智能制造’系列报道”，编辑特别邀请英诺维盛公司总经理、中国发明协会发明方法分会会长、清华大学特聘课程教授赵敏先生，谈谈他对工业4.0 和CPS 系统的独特见解。 工业4.0 诞生于2011 年。 德国工业4.0 的核心内容可以概括为：建设一个网络——CPS（Cyber-Physical System， 赛博物理系统），研究两大主题——智能工厂和智能生产，实现三大集成——横向集成、纵向集成与端对端集成，以及推进三大转变。 CPS 强调的是赛博系统（Cyber System）和物理系统（Physical System）的融合。物理系统不难理解，但是对于赛博系统则出现了较大的理解分歧。现在流行的对CPS的翻译是“信息物理系统”，这是一个非常不妥当、概念混淆的术语翻译。自从2014 年CPS 开始在国内流行时，笔者就质疑CPS 的翻译，并且于2014 年4 月20 日在媒体网站上专门发表了一篇名为“由工业4.0 谈及对CPS 的翻译和理解”的博客文章，讨论了对这个术语的翻译。 笔者深切地感受到，CPS 是工业4.0 的核心和标志，是工业4.0 的落地和使能技术。没有CPS，就没有工业4.0。 对于这样一个重要术语的翻译错误，将导致大家对CPS的理解错误，进而可能导致CPS 难以落地。于是，笔者花了近一年的时间来收集有关CPS 的资料，并利用笔者熟知技术系统发展演变理论的优势，从自己的视角研究和剖析了CPS。 为了弄清楚Cyber 的准确释义，笔者查询了牛津大辞典，词典给出的词条解释是：Cyber--(in nouns andadjectives) connected with electronic communicationnetworks，especially the Internet，翻译为“赛博-（以名词和形容词）连接电子通信网络，特别是互联网（的事物）”。维基百科没有给出明确的解释，谷歌翻译软件只是给出了几个释义：网络、数码和网上等。因此，根据目前的翻译工具和辞书，无论怎么看，Cyber 都没有信息的意思，而主要是“网络”或“互联”的意思。 赛博系统，并非新生事物。1954 年钱学森撰写的《工程控制论》一书就提到了赛博的概念。某些行业对赛博空间的研究，也已经达到了较高的水平。2009 年4 月，在美国国防部的倡导下出版了《赛博力量和国家安全》一书，对赛博空间做了全面的介绍，形成较为完备概念体系，书中认为赛博空间是一个可操作的领域，由电磁频谱、电子系统及网络化基础设施三部分组成，人类通过电子技术和电磁频谱进入该领域，进行信息的创建、存储、修改、交换和利用。简单理解，电磁频谱是各种制式电磁波，电子系统是各种连接网络的终端，网络化基础设施是各种有线/ 无线网络和发射接受终端等。这是目前对赛博系统最清晰的释义。但是，最初翻译工业4.0 的人可能并不了解这些背景知识，望文生义地把Cyber 翻译成了“信息”。其实，信息以及承载信息的数据，只是赛博系统中流动的过客，是被控制的对象。 众所周知，信息化的基础是二进制数据。计算机并不直接处理信息，只会按照既定的程序，处理0 和1 的二进制数据。当任何自然界信息或人工信息需要计算机处理时，首先要做的工作是该类信息的数字化，然后交由计算机处理，然后再把处理后的数字化信息用软件（屏幕显示设备）或使能器（执行动作设备）表示出来。因此，所谓信息化，实际上是“自然界信息→信息数字化→数字运算→数字化信息→显示或执行结果”这样一连串的、信息产生质的飞跃变化的过程。如图1 所示。 计算机CPU 的子系统是门电路，门电路的元件是晶体管，晶体管依赖于电场的变化（电平高低或电流通断），最终表示为0 和1 的逻辑数据。 在场效应管结构中，闸门（Gate）呈类似鱼“鳍（Fin）”的叉状3D 架构，可于电路的两侧控制电路的接通与断开。电流的通断，代表了0 和1 的二进制数字。由此，在物质支持下，电场的状态形成了晶体管的数字化逻辑运算状态。计算机存储功能由各类存储器实现。在数据的记录形式上，现在多数采用磁介质材料来实现数据的读写。现在常用的垂直记录技术，是以磁颗粒的极性N → S 和S → N 的物理状态来决定二进制数字0 或1。如图2 所示。 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/b6f3cfd1f405cc1755270722192e453610665b01.html