第一节 全球新工业革命大背景

与前三次工业革命一样，人类进入21世纪后，出现了一些全新的、颠覆性的技术。信息技术深度应用于制造领域，制造方式发生根本性变革；颠覆性技术交叉应用于多个领域，产业部门发生重大性变化。智能产品推动社会进步，深刻影响着人类的社会、经济、文化生活。人类进入一个新工业革命时代，或第四次工业革命时代。

一 新工业革命的兴起

（一）新工业革命的提出

2016年9月，二十国集团领导人杭州峰会发布了《二十国集团新工业革命行动计划》，认为人类社会正进入新工业革命时代，二十国集团成员国要共同行动，通过有效的沟通协作，开展教育、就业、劳动力技能培训、新型工业基础设施、知识产权保护等，促进全球经济增长。同时发布的《二十国集团创新增长蓝图》提出，在新工业革命时代，政府、企业、员工等各方要识别和应对这些挑战，利用机遇将新工业革命带来的社会成本降至最低。

此前，英国《金融时报》记者彼得·马什（Peter Marsh）在2013年出版了一本新作《新工业革命》[1]。该书以论述增长的机器为切入点，分析了现代科技的力量、制造业的未来、利基制造业状况[2]、未来工厂形态，阐释了新工业革命的概念和新工业革命的亮点，探讨了制造业中人的作用问题和制造业未来的重心。该书将人类制造业的发展分为五个阶段，即少量定制阶段、小量标准化阶段、大批量标准化生产阶段、大批量定制化阶段和个性化量产阶段，指出人类社会正处在个性化量产阶段。作者预测，人类正进入新工业革命时期，当3D打印技术成为生产制造的日常部分时，大批量个性化定制的时代就真正来临了。2016年，世界经济论坛主席、联合国发展规划委员会副主席、德裔瑞士籍的克劳斯·施瓦布（Klaus Schwab）教授出版了《第四次工业革命》[3]一书，指出第四次工业革命已经来临，这将是一场深刻的、系统性的革命，无孔不入的科学技术将对人类社会产生颠覆性影响，面对大趋势、大机遇、大挑战，各国必须变革，否则就会灭亡。该书还预见了一系列即将出现的前所未有的社会变革技术，如数字化身份、视觉形式的新交互界面、可穿戴设备联网、普适计算、便携式超级计算机、全民无限存储、万物互联、数字化家庭、智慧城市、大数据决策、无人驾驶汽车、人工智能与决策、人工智能与白领工作、机器人与服务、比特币和区块链、共享经济、政府和区块链、3D打印与制造业、3D打印与人类健康、3D打印与消费品、定制人类、神经技术等。这是当下有关第四次工业革命或新工业革命的两部代表性著作，较清晰地勾画了现代产业发展大势和人类所面临的工业革命图景。

一些学者也进行过新工业革命或第四次工业革命问题的研究。刘英团（2016）[4]认为，在技术进步的推动下，人类社会正开始进入第四次工业革命，这次革命的显著标志是以智能化、信息化为核心，由物联网技术、云计算、人工智能、3D打印等先进技术推动；先进技术和数字化正不断地改变着人们生产生活的一切，甚至包括机器等生产要素。张有奎（2017）[5]从唯物史观的角度分析了第四次工业革命的意义，认为第四次工业革命的特征是更加精深的数字技术、综合利用多种技术的创新模式以及引发社会系统重大变革的巨大力量；第四次工业革命可能改变人们的世界观，推动新价值观和互联网思维方式的形成。但作者同时认为，第四次工业革命是技术决定论，这有其局限性，它不能从根本上改变人们生产和消费的异化本质。邓泳红、张其仔[6]（2015）研究了第四次工业革命的内涵与特征，认为第四次工业革命是深度网络化、绿色化、智能化和生产组织方式分散化四大趋势的整合，中国要实现双轨战略以应对第四次工业革命，不但要加强互联互通的标准化工作，还要实现制造标准的国际化，使中国设立的标准得到国际上的广泛支持和认可。同时，中国要建立和完善包容性市场机制，解决好不同类型的国有企业功能定位问题，优化政府组织架构，成立专门的实施跨越式战略的机构，推动跨越式战略的实施。何芬兰（2017）[7]总结了学术界对第四次工业革命的研究成果，认为与前三次工业革命一样，第四次工业革命也是从科学技术的重大突破开始的，其将为全球带来多个变化，即加速全球化又分割全球化，世界贸易的规则将发生重大变化，技术等无形资产将参与投资，全球生产要素会重新布局和配置，人工智能、机器人技术等技术的广泛应用将带来众多失业，不同群体间的收益差距将加大，社会问题会进一步增多，大规模工业革命将带来世界资本市场的巨大发展。

（二）新工业革命的特征

前三次工业革命之所以被称为革命，是因为其间诞生的一些技术具有革命性的意义，这些技术不仅仅影响了工业领域，而更重要的是影响了人类的政治、经济、文化，给人类社会带来了巨大变革。而21世纪已出现的新技术与前三次工业革命所出现的技术一样，正改变着人类的生产生活方式，引发社会的巨大变革，其突出特征表现在三个方面。

第一，信息技术深度应用于制造领域，制造方式发生根本性变革。进入21世纪，出现了颠覆性的制造技术，如3D打印制造、信息物理系统制造（Cyber Physical System，CPS）等。其中，3D打印利用粉末状金属材料或塑料等可黏合材料，通过数字模型计算机文件，以层层打印的方式来制造产品，这与传统的减材制造相比，可以以更快、更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。现在，人类已出现了3D打印的笔记本电脑，3D打印的药品，3D打印的人体器官以及3D打印的火箭发动机零件、航空器件、服饰、珠宝等。3D打印制造是传统制造方式的颠覆性变革，也是第四次工业革命最具标志性的新兴制造技术。CPS是利用信息物理系统进行产品制造的生产方式，它将传感网紧密连接在现实世界，在制造过程中，一切与产品设计、品种开发、生产有关的全部数据都通过传感器进行收集、处理和分析，进而形成一个可操控的智能生产系统。受这种制造方式的影响，现代工厂不断进化升级，已出现了由物联网与服务互联网构成的“智能工厂”，其能够判断产品属性、生产成本、生产时间、物流管理、安全性和信赖性，实现了最优化的产品定制制造。显然地，这样的制造模式也是传统生产方式的革命性飞跃。

第二，颠覆性技术交叉应用于多个领域，产业部门发生重大性变化。进入21世纪后，工业领域出现了一系列颠覆性技术，改变了传统的工业领域和部门，如自主无人系统开始用于军事上的侦察、监视、通信中继、电子对抗、火力制导、目标模拟等；科学研究上的大气研究、新技术设备与新飞行器的试验开始用于民用的大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探、森林防火等；自由空间光学技术正替代传统的无线电技术，应用于大气层内外以及外太空卫星高容量通信网、保密通信等；全息技术利用卫星传输数据在绿色房间内产生图像和逼真的三维景象，这一技术已应用于娱乐行业；大数据处理技术，不但可从海量情报数据中提取有用信息，且处理数据时间短、精度高、得到有价值的信息快；新生物医学技术，将生物医学信息、医学影像技术、纳米技术、新材料等技术相结合，深度应用于疾病的预防、诊断、治疗、康复服务，大大提高人的生存能力和人的健康水平。这些新技术催生了许多新兴产业部门，也改变了传统产业，同时使产业部门的结构复杂化、边界模糊化。

第三，智能产品推动社会进步，深刻影响着人类的社会、经济、文化生活。与前三次工业革命不同，这次工业革命不再局限于某一特定领域，而是延及移动网络、纳米技术、大脑研究、3D打印、材料科学、计算机信息处理等多个领域，其相互作用产生了强大的联动力量，对政府、个人、经济、产业等均带来巨大的影响。由于新技术的推动，社会出现了各式各样的智能产品和智慧服务，如智能手机、无人驾驶汽车、汽车电子、计算机软件、机器人服务、数字想象与分发、电子游戏、电子货币、可穿戴设备、人工智能机器人、VR（Virtual Reality）头显设备、健身与运动、健康与生物科技、互联网服务、新网络与自媒体、感应器、智能家居、新创公司、视频、无线装备与服务等。人类的健康、休息、健身、娱乐、内容消费等逐渐数字化，人们可以进入虚拟世界，大众的工作、生活、社交方式出现了全新状态和全新变化，人类正进入全新的数字化时代和共享经济时代。

二 新工业革命中的制造强国

为维护国家安全和经济繁荣，确保已经或仍处于领先地位的关键工业领域在未来科技和产业竞争中仍保持优势地位，世界制造强国审时度势，及时出台了新的工业发展战略，以应对新工业革命的机遇与挑战。

（一）美国的应对战略

世界制造强国的发展历史和经验表明，一个制造强国前提是科技强国，没有强大的科技实力，就不可能拥有制造领域自主知识产权的前沿技术、颠覆性技术，就不可能有先进发达的制造业。因此，科技强国是制造强国的前提和必要条件。

2018年3月1日，美国的权威智库国际战略研究中心（CSIS）发布了《美国国家机器智能战略》。这一报告分析了机器智能（MI）在美国的发展状态及其对美国社会、经济等诸多方面的影响，规划了未来美国关于机器智能发展的一般性框架。该报告将机器智能作为重要战略目标，加大在机器智能的研发投入，支持机器智能尖端技术的持续研究和开发；提出要加强机器智能人才培养，培养机器智能时代的新型劳动者；要进行战略性合作，推动数据共享，有效管控机器智能风险。

该报告认为，近五年来，全球机器智能以前所未有的速度迅速发展，其产品已深入到国家的经济、安全和人类生活的方方面面。人们已很难判断机器智能还会在哪些方面出现突破及机器会出现哪些功能？现在，美国正面临着重要时刻，要未雨绸缪，加大机器智能研发的投入，支持机器智能尖端技术的研发，特别是要资助机器智能长期基础研究，并通过投资的加大确保美国政府能拥有由私营部门开发的尖端技术，同时确保国防部和国家安全联盟不会落后于机器智能的开发和部署。美国要促进机器智能技术安全，保持美国在机器智能的全球领导地位，保证机器智能的研究进程与美国的战略目标、规范和价值观协调一致。

该报告提出，人类正进入“机器智能时代”，必须把机器智能人才和具备机器智能应用能力的新型劳动者培养作为国家机器智能战略的优先事项。将吸引全球顶尖级机器智能人才在美国就业和定居，为美国服务，扩大面向国外专业技术人员的技术签证规模；组建美国能源部工作组，指导教育系统学习机器智能应用；扩大计算机技术的应用，增大机器智能方面的学位项目；加强软技能的发展，增强下一代人的基本数字化能力，将机器智能列入通识教育；加强社会保障，支持企业对在岗员工进行机器智能培训和教育；为增强人们对未来机器智能应用的适应能力，将加强计算机学科教育，加强对人们创造力、思考力、情商、适应能力等素质的培养，提高劳动者现代科学软素质，弥补机器智能系统的不足；完善失业保险、社会福利等项目，联合企业加强对就业人员的机器智能培训与继续教育，有效应对机器智能的发展以及其对社会劳动者和就业结构所带来的巨大冲击，为机器智能引发的失业人员提供充分保障。

该报告强调，将与有关国家建立战略合作伙伴关系，共同开展机器学习、机器智能软件技术的研发，弥补美国智能制造、智能机器人等领域的短板。支持机器智能发展所必需的云计算平台和大数据平台等信息基础设施，支持企业对其战略性业务使用机器智能；组织企业研究制定统一的数据格式标准，推动政府数据向社会开放，在充分保证机构、组织、个人隐私的基础上鼓励企业间实现数据共享，并促进政府与企业之间的数据共享；收集全球数据，制定相关策略保护数据，防止数据的跨境流动。成立专家咨询委员会，建立健全有关机器智能的法律和政策体系，审查与机器智能应用相关的法律，并对法官和检察官开展机器智能技术和相关法律原则的培训，加强机器智能风险防控，消除监管方面的不确定因素。

此后，美国国家科学与技术委员会于2018年10月又发布了《美国先进制造领先战略》，以此作为美国未来4年先进制造业发展纲领。这一战略认为，技术的飞速发展正与经济力量相结合，先进制造业领先需要先进的技术，也需要在工业部门转化先进技术，并有效利用新技术与平台。因此，未来美国先进制造业的三大战略方向是：发展和转化新的制造技术，教育、培训和连接制造业人力，扩展、提升国内制造业供应链。而实现这三大战略方向的具体路径是：捕捉智能制造系统的未来，开发世界领先的材料和加工技术，确保通过国内制造获得医疗产品，保持电子设计和制造的主导领先地位，加强粮食和农业制造业的机会；吸引和发展未来的制造业劳动力，更新和扩大职业及技术教育途径，促进学徒和获得行业认可的证书，将熟练工人与需要他们的行业相匹配；加强中型制造商在先进制造中的作用，鼓励制造业创新的生态系统，加强国防制造业基础，加强农村社区的先进制造业。

此外，美国还在2018年12月发布了《国家量子计划法案》，提出要制订国家计划，进行国家投入，实施覆盖量子计算、量子通信、量子探测、量子传感及相关材料科学等领域的国家量子发展计划，以加速量子科技研发与应用。2019年2月，美国又启动了“美国人工智能（AI）倡议”，决定加大人工智能领域前沿技术的研发，支持人工智能领域的长期研究，开展人工智能的变革性应用；制定适用于人工智能系统的技术与安全标准，创建有效支撑美国人工智能研究和关键人工智能技术发展的国际环境，保护美国在人工智能领域的优势。2019年4月和6月，美国国防部国防创新委员会（Defense Innovation Board，DIB）和美国国防科学委员会（Defense Science Board，DSB）先后发布了《5G生态系统：对美国国防部的风险与机遇》和《5G网络技术国防应用》。这两个报告分析了全球5G技术发展历程和其对美国的影响与挑战，并就美国频谱政策、5G供应链和基础设施安全建设等做出部署，提出要开发5G系统，为5G数据包流提供连续、独立的带外监测，开发安全的5G技术和基础设施并特别关注供应链等重大项目计划。而在此前，美国还发布了《2016—2045年新兴科技趋势报告》，强调要重点发展物联网、机器人与自动化系统、智能手机与云端计算、量子计算、数据分析、网络安全、先进数码设备、太空科技、先进材料、合成生物科技、新型武器等20项新兴科学技术。

（二）日、德、英的应对战略

日本将人工智能视为带动经济增长的“第四次产业革命”的核心尖端技术，于2017年3月发布了《人工智能发展路线图》，计划分三个阶段利用人工智能大幅度提高制造业、物流、医疗和护理行业的效率。第一阶段是2020年前后，建设无人工厂、无人农场，利用人工智能检测生产设备故障；第二阶段是2020—2030年，人员和货物运输配送无人化、铁路和卡车等交通工具无人化、推出小型无人机和物流设施、对个人开发药物、机器人进行工作协调、利用人工智能控制家居和家电等；第三阶段是2030年之后，看护机器进入家庭、全社会普及自动化和无人化、运用人工智能技术分析人脑潜在意识、实现想要的物件可视化。2017年6月，日本内阁会议发布了《科学技术创新综合战略2017》，设计了重点发展高新技术、建设智能社会Society 5.0的战略构想。该战略强调：要构建一个容易创造新价值的平台，推进建设现代社会5.0，加大政府资本和民间资本对科技的投入，建立面向创新人才、知识、资金良好循环的创新机制，鼓励中小型风险企业发展；加强科学技术创新的推进功能，构建有助于“地方创生”[8]的创新系统。2019年6月，日本发布了《科学技术创新综合战略2019》，再次强调要加快落实一系列必要举措，实现超智能社会的建设，未来日本计划加快发展人工智能，加强机器人和人工智能技术的基础性研究，全面实现日本社会的人工智能普及化，推动机器人和人工智能技术在生产制造、社会服务、商业零售、教育培训和医疗保障等行业的落地应用，从而降低劳动力成本，快速提高生产效率。

同样地，德国于2012年推出了《高科技战略行动计划》，提出要加大投资，重点发展气候与能源、健康与营养、物流、安全和通信等关系国计民生的急需的高科技领域。2018年9月，德国出台了《高科技战略2025》，提出要加大促进科研和创新，发展数字化卫生系统，利用数字化技术进行智能诊治；实现以生物基础材料为原料的塑料可循环生产；保护生物多样性；继续推进电池研发；在清洁空气项目框架下鼓励投资充电桩设施；储备人工智能专业力量，加大各领域人工智能的应用；通过互联互通快速将科研和创意转化为生产力，增强德国核心竞争力。德国还于2019年2月发布了《国家工业战略2030》。该战略认为：当下全球化趋势仍然在发展，世界的创新进程在不断加快，一些国家采取的扩张性和保护主义工业政策正在加剧。这种背景下，国家干预行为可以视为合理的，甚至可能是必要的。德国已经在钢铁和铜铝、化工、设备和机械、汽车、光学、医学仪器、环保技术、国防、航空航天、增材制造等领域处于世界领先地位。但这还不够，德国未来必须要有能力经受住所有先进制造领域的全球竞争，尤其是在关键技术和突破性创新方面。为此，应优先发展人工智能、大型互联网平台、数字技术、自动驾驶与医疗诊断、机器与互联网的相互连接等行业。该战略还强调坚定不移地遵循市场原则与比较优势原则，坚持自由、开放的国际市场原则，改革现行的补贴法和竞争法，施行限时补贴，有效限制倾销和滥用市场主导地位的行为，以此支撑实现德国工业2030年战略。

英国也在2017年1月提出《现代工业战略》，这一战略认为，英国经济“脱实向虚”趋势明显，经济发展区域不平衡日益扩大，与其他发达国家之间生产力差距扩大，面临着巨大的“脱欧”压力。为此，英国需要在科学、研究，以及创新行业加大投资，要建设全新的技术教育系统，升级数字、能源、交通等基础设施，支持创立新兴企业并帮助其发展，振兴政府采购链，鼓励贸易及外来投资，提供企业可负担的能源和清洁能源，培养世界领先的行业，鼓励发展行业的特殊优势，创建使得各部门和地方交汇的机构并推动全国增长等。