HPS到HCPS智能制造系统演进与嵌入式平台探究
在2017年12月7日，南京举办的“世界智能制造大会”上，中国工程院院长周济发表了题为《关于中国智能制造发展战略的思考》的报告。报告中，他阐述了对我国智能制造发展的看法，并提出了一个观点，即随着智能制造战略的持续推进，传统制造过程中的人与物理系统之间的关系正在从人-物理系统（HPS）二元体系向人-信息-物理系统（HCPS）三元体系转变。
图1传统制造中“人-物理系统”体系
周济院长认为，传统制造主要包含人和物理系统两大部分。在这种模式下，人通过对机器的控制实现与机器之间的交互，而机器则通过接收指令完成生产工作。此外，人类还需要接收机器反馈信息来完成感知、分析决策以及学习认知等工作，从而形成一个工作闭环。在这个过程中，物理系统主要是用来替代人类进行大量体力劳动，以降低对人的需求并提升产品质量和生产效率。因此，这种模式可以被视为一个人-物理系统（HPS）。
图2第一代和第二代智能制造体系
随着信息化技术的发展，我们开始将一些感知、分析和决策任务从人类转移到信息系统上，使得这些任务由信息系统自动执行。这一变化促使我们逐步摆脱了依赖于直接操作机械设备的人类参与，从而推动了传统的人-物理系统向更加高级别的人-信息-物理系统演变。周济院士将这一进程称作第一代和第二代智能制造体系，它们涵盖了美国提出的CPS理论以及西门子所提及数字双胞胎概念。
图3新一代智能制造体系
当前，在继续深化应用于现有智慧产能战略的情况下，我们进一步完善了一代到两代以后的第三个阶段，即新一代智慧产能工艺。这一点最显著的是它对于内嵌式平台功能的一次重大升级，其中增加了认知学习能力。在前两个阶段中的内嵌式平台仅限于感知计算分析控制功能，现在它们不仅具备强大的数据处理能力，还能够自主学习并生成知识。
业界专家普遍认为，在新的智慧产能工艺中，将某些复杂认知型脑力劳动委托给内嵌式平台，让它们具有“自主学习”的能力，使得人们与内嵌式平台间关系发生根本性的改变。在过去的一、二期智慧产能工艺时代里，是一种“授之以鱼”的方式，而在最新版本中，则更像是一种让用户拥有技能去捕鱼——即授予他们渔网或钓具，从而使他们能够自己获取食物或资源。
笔者认为周济院长在他的报告中的HCPS理念，不仅融合了国际上的CPS概念，而且特别强调到了个人在智慧产生过程中的核心作用。在现代化工业设备当中，只有赋予这些设备同样程度的人类认知才能真正实现其成为一种真正有效、高效且可靠的大型商业工具。而为了达到这一目标，就必须经历从大数据集合到构建出一个全面的知识网络基础设施转变，以及促进数据成熟度提升至知识模型水平，让设备自身具有自主学识增长能力，并利用建立好的模型来不断提高其自我理解力的潜力，最终达成知识自由流通状态。当任何类型的小部件都可以独立地生成创造性内容时，那么整个产业链就可能完全离开人类干预，只需关注如何激励创新活动本身。未来，或许我们会发现人类完全退出实际生产领域，但仍然作为世界最伟大的创造者存在。
