通过比较中国、美国和德国的产业优势与转型路径，我们不难发现，如何清晰地认清国情与工业现状，从战略层面上提出工业转型策略，是实现工业产业进一步跃升的关键。对于中国而言，在谈及如何实现符合现状的工业智能转型时，我们不可忽视的一个问题就是如何把握当前转型的核心要素。为了能够回答这个问题，我们可以尝试从“知识经济”的角度出发，立足现状，探讨将知识转变为生产要素对中国转型发展的意义。
现状：国家可持续发展需要新经济增长点
自改革开放以来，中国经历三十多年的快速发展，经济总量已稳居全球第二，但经济规模大而不强、经济增长快而不优的格局也非常明显。伴随劳动力成本逐步上涨、资源环境约束日益加剧、投资边际效应递减日趋明显，尤其在当下美、德等西方国家高端制造业回归及东南亚国家低端制造业崛起的双重压力下，中国以要素驱动和投资驱动的经济发展模式正处于越来越尴尬的境地。
在经济学领域，这种尴尬的窘境（或者说是隐忧）被称为“中等收入陷阱”（middle income trap），即指当一个国家的人均收入达到中等水平后，由于不能顺利实现经济发展方式的转变，导致经济增长动力不足，甚至可能最终会出现经济停滞的一种状态。按照世界银行4126~12735美元的标准，中国2015年人均国内生产总值就已将近7000美元，早已进入中等偏上收入国家的行列。既使在当前世界经济复苏乏力的大环境下，中国以投资驱动的经济手段一直保持逆势增长，但如何实现经济的可持续发展才是避免或解决问题的根本。
在改革开放的三十多年中，中国发展一直是以增量的需求来驱动的，庞大市场在各个领域“从无到有”的过程中获得了巨大的投资需求。但也正是由于过去三十多年的成功经验，使得中国的企业习惯了以增量需求的方式带动增长，但是这样的方式被证明越来越难以持续，未来中国的发展方式应当逐渐摆脱依靠增量的需求，而是去挖掘存量中的价值，在“从有到精”的需求转变中寻找新的机会。以前面船舶工业的实践为例，全球对新造船的需求已经接近饱和，但是船舶的存量市场依然是巨大的，从造船转变为船舶运营的服务商，只要航运行业依然存在，就有不断的价值可以持续挖掘。中国新的增长点，应该是去挖掘新的工业知识，而不是在已经有的地方进行反复投资。那么怎么实现？可以从数据作为入口，通过挖掘不同的设计和应用数据与结果的关系实现知识的积累，进而从价值创造到知识创造。
令人庆幸的是，中国早已意识到这点，并密集性地推出一系列治国方针和战略布局。“新常态”中明确指出：“中国经济的新常态，是从高速增长转为中高速增长，经济结构优化升级，从要素驱动、投资驱动转向创新驱动”。这是从速度、结构、动力三个方面给出了具体的行动纲领，而伴随着“新常态”，中国相继提出了“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”“海洋强国”等国家战略，积极推动着国家的创新驱动与转型发展。
所有的国家方针政策和战略都传递着国家当前的迫切需求，即国家期望通过创新驱动，寻找到可持续发展的新经济增长点，以此逐步摆脱以要素驱动和投资驱动的传统经济增长模式，平稳渡过“中等收入陷阱”时期，以便逐步实现更高的发达国家的蓝图。
需求：知识是新经济增长点的核心生产要素
能否找到新的经济增长点是国家改革成败的重要标志。那么这个新增长点在哪里？这个问题可以从两个维度来看，一是经济发展的纵向维度，二是技术发展的横向维度（见图6-4）。
图6-4 生产要素、生产力、科技革命和经济时代
（1）纵向维度：从工业经济到知识经济，价值从传统要素端向知识端转移。
在后工业时代，现在的西方发达国家就遇到了类似的问题与危机。1983年，美国著名经济学家保罗·罗默在其提出的“新经济增长理论”中明确指出：知识与劳动力、资本、原材料、能源等一样，是重要的生产要素，在评估经济增长时，必须把知识列入生产要素函数中，因为知识可以提高投资回报率，而这又可反过来增进知识的积累。1996年，经济合作与发展组织（OECD）发表《以知识为基础的经济》报告，报告中就已明确地把未来的经济定义为知识经济，即建立在知识的生产、分配和使用之上的经济。美国等发达国家率先向信息经济和知识经济迈进，从最初的微软公司、苹果公司，到后来的Google公司、Facebook公司等，美国经济增长的主要来源是硅谷的5000家软件公司，这些公司对世界经济的贡献不亚于那些世界500强企业，而仅微软一家公司的产值，就已超过美国三大传统汽车公司产值的总和。
知识经济时代是自人类经历自然经济、农业经济、工业经济发展之后的新纪元，经济时代的划分不是以生产什么，而是以用什么生产为依据。虽然现代农业经济和工业经济也离不开知识，但总体来说，经济的增长仍然以能源、原材料和劳动力等物质为基础。而知识经济是以知识作为经济增长的主要来源和动力，因为知识在现代社会价值创造中的功效已远远高于传统的生产要素，成为所有创造价值的生产要素中最基本的一个要素。可以说，在当今世界经济增值链中，价值创造正在逐步从传统的能源、原材料和劳动力等要素，向更高的知识端转移。这也是中国大量产业处于微笑曲线底端，而西方发达国家处于顶端的根源；在这种情况下，如果不能实现将知识作为经济增值的核心生产要素，中国将无法摆脱当前处于价值链底端的现状。因此，向知识端寻求新经济增长点是中国摆脱困境的必然选择。
（2）横向维度：从机械化、电气化、信息化转向智能化，技术革命是新经济时代的有力推手。
新经济时代到来的背后必然存在新的科技革命将生产要素转化为生产力，而每一次世界范围内的科技革命都会推动产业结构的巨大变革和生产力的飞速发展，也会孕育出新的经济增长点，推动新经济时代的到来。从几次工业革命的发展历程可知，社会发展的需求牵引着技术的发展，而技术的发展促成社会需求的满足。由机械化、电气化、信息化带来的前三次工业革命，将人类社会推入了高速发展的轨道，伴随着机械化、电气化、自动化、信息化的高速发展，工业界中定制化与规模化、个性与共性、宏观与微观等之间的矛盾日益显著，导致采用加减法的传统技术与模式的边际效应正在急剧下降。信息化的发展一方面加快了经济、社会、军事、教育等领域的发展与增值速度，另一方面，越来越多的数据和信息变成“垃圾”被存储、传输，使得信息量的增速远大于其所产生价值的增速，即信息在贬值，信息的价值在流失，信息没有被充分挖掘和利用。
在需求与现状逐渐不匹配的大背景下，以CPS为突破的智能化工业革命，即第四次工业革命，已经被世界各国推到了前沿。智能化时代最本质的目标是在信息化时代的基础上，通过创新的智能化技术应用，实现将数据和信息进一步转化为知识和价值，来解决当前社会发展的高效率、个性化、定制化等需求与矛盾。
中国制造业机械化、电气化、自动化和信息化的发展一直紧追世界潮流，中国已经占据世界装备制造和使用大国的地位，并且中国的信息化水平在世界上也处于仅次美国的地位，可以说，在世界智能科技革命的转折时期，中国已具备良好的发展基础，因此，牢牢抓住智能化技术革命的发展契机，是中国打开知识经济时代新局面的一把金钥匙。
综上所述，从宏观发展角度分析可以看出，知识既是新经济增长点的核心生产要素，也是创新驱动发展的落脚点；而将知识转变成为生产要素是知识经济的根本目的，也是国家经济转型的关键。
动力：智能化是将知识转化为生产力的核心动力
近十年，围绕智能化主题的讨论从来没有停过，从多年前的物联网、大数据、云，到当下的工业4.0、工业互联网等，但“究竟什么是智能化”“智能化在做什么”“智能化有什么用”等问题一直是大家思考和热议的。
在世界工业变革和中国创业的热潮下，各国都将智能化作为其工业发展的关键，同时各国也在寻求对于智能化的理解，但结果往往都是模糊和抽象的。智能化，从字面上可以理解为一种感官描述，直观来说就是用“物的智慧”来补充和替代“人的智慧”，让人觉得“物”具备了与“人”一样的智慧，这也就是很多处于实践中的企业都提出的“只要用户觉得智能就是智能”的理念。
想要理解“智能化在做什么”，需要到智能化的内部寻找答案。从各行业的实践中可以看出，智能化是在信息化的基础上，借助数据分析、数据挖掘等创新的智能化技术，从已有的数据和信息基础上挖掘出有价值的知识，并通过在各领域中的应用来创造出更多的价值，即智能化是“数据-信息-知识-价值”的转变过程。在这个转变过程中，数据和信息是信息时代的产物，知识和价值才是智能化时代的关键，因此，智能化的本质是通过对知识的挖掘、积累、组织和应用，来实现知识的成长与增值，这个过程可称为“知识化”。
智能化是知识化的应用与表征，知识化是智能化的本质与内涵。能够看清楚这一点，对现今社会大量涌现的“智能化”方面的概念就不难理解：
（1）当“知识化”与装备相结合，就形成了智能装备；
（2）当“知识化”与服务相结合，就形成了智能服务；
（3）当“知识化”与产业相结合，就形成了智能产业；
（4）当“知识化”与城市、工厂、社区、医疗相结合，就形成了智慧城市、智慧工厂、智慧社区、智慧医疗等。
这些概念恰恰回答了“智能化有什么用”这一问题，即智能化通过知识化的创新应用，将知识切实地转化为社会生产力，进而带动整个国家在经济、社会、军事等领域的转型与发展。
核心：CPS是实现智能化的重要手段
既然知识化是智能化的本质与内涵，那么，知识是什么？怎么实现知识的转化？在哲学中，关于知识的研究称为认识论，而对于“知识是什么”这个问题，在认识论中仍然是一个争论不止的问题。我们尝试从在工业领域的角度对知识做出解释。知识可以被理解为五个“know”：
（1）知道是什么的知识（know what），即关于事实方面的知识；
（2）知道为什么的知识（know why），即关于原理和规律方面的知识；
（3）知道何时的知识（know when），即关于时机和趋势方面的知识；
（4）知道怎么做的知识（know how），即关于技艺和策略方面的知识；
（5）知道是谁的知识（know who），即关于能力和管理方面的知识。
知识并不是独立存在的，就像信息需要一个载体，知识则需要存在于某种“知识体”中，且知识体的模式决定了知识应用的效率和价值。其实在自然经济时代、农业经济时代和工业经济时代，知识也是作为生产要素存在的，但因为缺乏革命性的技术支撑，知识大多是以人脑或人的经验为载体，很难实现标准化和规模化的应用，使得知识向价值的转化存在效率不高、规模有限等局限性，很难转变为主要社会生产力，因此在整个经济增长中，知识只能处于相对边缘的状态；当然，还有另一个主要的原因在于以前对知识创值的需求并不迫切。
可以看到，智能化时代之前知识的载体是人，而在智能化时代，开始让“物”学会像“人”一样能够自主地发现知识、理解知识和应用知识，即将知识从人的大脑、人的经验等传统载体中，转移到具有更强可操作性和想象空间的机器和计算机等载体中，并在其中实现知识的挖掘、积累、组织和应用等成长与增值行为，从而实现灵活的、标准化的和规模化的知识应用，大大提升知识转化为生产力的效率与能力。
为了实现这种知识在载体间的转移，机器载体需要具备和人一样的产生知识的智慧，即需要具备以下几个重要的能力：
（1）感知能力：具有能够感知外部世界、获取外部信息的能力，这是产生智能活动的前提条件和必要条件；
（2）记忆和思维能力：能够存储感知到的外部信息及由思维产生的知识，同时能够利用知识对信息进行分析、计算、比较、判断、联想和决策；
（3）学习和自适应能力：通过与环境的相互作用，不断学习和积累知识，使自己的知识和能力不断成长，来适应环境变化；
（4）行为决策能力：即对外界的刺激做出反应，形成决策并传达相应的信息。
而这与我们之前提到的CPS概念与特征完全一致，即CPS正是通过“自感知-自记忆-自认知-自决策-自重构”的核心能力以及5C技术体系的应用，达成赛博空间与实体空间融合的“物的智慧”，是实现智能化的重要手段，这也使得CPS的发展将在中国未来的工业转型与智能化发展中获得难得的应用机会。
传承：让知识流转成为公共资源
知识已经成为最核心的国家竞争力，以前的知识主要依靠人和设备传承，主要体现在一个国家有多少顶尖的科学家，产业工人的素质和技术水平的高低，能够制造别人无法制造的装备，以及拥有先进的控制器和工业软件技术。但是这些传统的由知识形成生产力的方式正面临着挑战，最核心的问题是知识的传承性和流转的效率。CPS的核心价值是将这些知识数字化，通过互联网使知识高效地流转和规模化地服务于用户。CPS在与人的交互过程中可以帮助人去获取知识，也可以激发人的创造力去产生新的知识。
新加坡政府于2014年起投资超过7000万美元支持的“数字新加坡”（virtual Singapore）项目给我们带来很多的启发。通过对新加坡整个城市的3D建模，在网络端建立了城市的“镜像模型”，能够帮助人们更加直观地了解和感受整个城市，进一步去懂得如何改善整个城市。这个平台深刻地体现了前文所描述的CPS广义内涵。例如，通过城市平台，管理者可以模拟不同的城市规划所带来的影响，以及模拟突发状况下的相应策略，充分体现了对“结果”的预测和管理。这个平台也可以记录整个城市的变化过程，街道面貌的改变、新建的大楼，甚至是一棵树的变化都能够被追溯。通过与历史的对比，可以让人感受到生活质量的变化；但是更加让人触动的是对新加坡整个国家历史的传承，这种传承并不仅仅在书本和影像资料里，也并不只是记录重大的事件，而是每一个建筑、每一个家庭和每一棵树的历史，历史中关于这座城市的感受、经验和知识都被很好地传承下来，也使知识真正变成公共服务，每个人都可以从中获得定制化的感受和收获。
中国拥有源远流长的历史文化，也不缺乏具有创造力和经验的人，只是在传承方面有些欠缺。在古代有许多能工巧匠，但是这些匠人所拥有的只是“技艺”，并不能成体系地传承下来。而西方从文艺复兴开始就十分注重科学，很多的知识都被以科学作为载体传承下来。中国虽然在科学领域起步较晚，但是与西方的差距正在快速地缩小。进入智能化时代后，知识除了用科学的方式去概括和传承外，还多了数字化建模这种新的手段。而通过数字化建模的方式将离不开大量的数据和丰富的使用场景，知识的流转和服务效率也需要建立在庞大的用户和开发者群体基础上，这将是中国在智能化时代实现弯道超车的机会。
中国已经在互联网和智能移动市场中表现出了令人惊叹的增长速度，中国也将建立自己的数字化城市、工业知识平台和知识服务平台，使历史和经验得以传承，使知识成为创造居民福祉的公共资源。
机会：符合工业转型的CPS应用发展机会
可以说，CPS的出现及其逐渐应用，为当前在装备制造性能方面并不占优势的中国工业提供了从装备使用端与最终用户端出发进行工业转型、促进工业智能化进程，并产生新工业价值的极佳机会，而CPS的工业应用也将逐步形成符合智能工业发展需求的装备智能化新能力、企业管理新途径、业态融合和转型发展新思路。
（1）装备智能化新能力。
作为世界工业产品的“生产大国”和“使用大国”，工业产品的性能指标先进性已经不再是用户最关心的问题，终端用户更看重的是能够更好地使用、维护和管理所获得的工业产品，以最小代价获得利益、甚至产生新的价值，由此，对产品状态的定量化了解和未来发展趋势的精确掌握，是用户更为关心的问题。因此，CPS的工业应用，可以有效实现产品的自省性、自预测性和自比较性，以此来提升中国工业产品在使用阶段的实用性，并可极大地增强中国产品在世界市场的竞争优势，改变中国制造业在经验和先验知识上与传统工业发达国家的竞争劣势。
（2）企业管理新途径。
在新型工业企业管理过程中，重要的是做到管理中多角色、多环节、多层级决策活动的多目标协同优化，以运营管理的安全、经济、高效为目标，实现运营管理的智能化。而CPS在赛博空间中对于个体、群体、活动、环境以及推演的过程正是有效提升企业管理中认知与决策能力的关键问题，且其核心目标正是实现“视情”的无忧（worry-free）管理，即做到视情运维与精确管理，能够通过装备状态的有效掌握和企业活动的有效认识，推动企业管理的视情化，包括一站式信息服务、层次化活动协同、经济/安全/高效使用装备等，解除人的认知能力在智能制造和智能管理与控制活动中的束缚与制约，提升中国企业精细、高效和敏捷的管理能力。
（3）业态融合和转型发展新思路。
工业门类齐全、产业上下游贯通是我国工业体系最大的优势，但是传统割裂的利益模式和经营模式，使得这个优势并没有很好地发挥其综合效能，而以CPS构建为纽带，贯穿从最小控制/管理单元到工业装备再到上下游产业链乃至全区域生态链的层级式应用，并通过工业体系知识的形成、分享与利用的规模化，促进形成基于CPS的知识“共享经济”产业。由此，亦可尝试实现制造业从产品生产者向经营过程服务者的转型，构建制造业与用户经营目标和价值实现的共享与共担，从利益竞争关系变成利益同盟关系，实现生产力的再释放，从而以综合国力参与全球竞争。
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