文 / 白旻、江道輝 管理與創新案例研究院特約撰稿

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一、工業革命與基礎設施建設的歷史演進

從人類社會發展史看，歷次工業革命的爆發都會引發新一輪的基礎設施建設潮流，同時，大規模基礎設施的建設也進一步推動了工業革命向縱深發展。

二、新一輪工業革命與我國新型基礎設施建設

1、宏觀層面的機遇

2、地方層面的舉措

三、推進新型基礎設施建設的戰略思考

1、面臨的問題和挑戰

製造業與新一代信息技術融合還處於起始階段

網絡安全面臨嚴峻挑戰

2、思考和建議

以市場的力量引導關鍵共性技術的突破

通過典型案例和標準體系推廣應用

構建新型基礎設施的安全保障體系

全文約5400字，預計閱讀時間12分鐘

2019年6月6日，工業和信息化部向中國電信集團有限公司、中國移動通信集團有限公司、中國聯合網絡通信集團有限公司、中國廣播電視網絡有限公司等四家基礎電信企業頒發了5G牌照，標誌著5G邁開了商用的步伐。

5G商用，將對我國經濟社會發展帶來深刻影響，為促進各行各業數字化、網絡化、智能化發展提供新基礎、賦予新動能、開闢新空間。

去年年底召開的中央經濟工作會議明確要求，要加快5G商用步伐，加強人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設，並將其列為2019年重點工作任務之一。

作為新型基礎設施的重要代表，5G商用，給我們帶來了廣闊的想象空間，對於隨之而來的改變也充滿期待。

而事實上，不只是5G，隨著新一輪產業變革的孕育興起，支撐經濟社會發展的基礎設施也在發生著革命性變化，體現出諸多新的特點。

新一輪工業革命的核心基礎技術體系就是信息物理系統（CPS, Cyber-Physical Systems）。

根據中國電子技術標準化研究院牽頭編寫的《信息物理系統白皮書（2017）》中的定義，CPS通過集成先進的感知、計算、通信、控制等信息技術和自動控制技術，構建了物理空間與信息空間中人、機、物、環境、信息等要素相互映射、適時交互、高效協同的複雜系統，實現系統內資源配置和運行的按需響應、快速迭代、動態優化。

其本質是實現現實世界與虛擬世界的相互協同和交互的一套綜合技術體系。以5G、人工智能、工業互聯網、物聯網為代表的新型基礎設施，就是為CPS系統在智能製造、智能交通、遠程醫療、智能電網、航空航天等領域得以廣泛應用提供基本保障。

新型基礎設施與傳統基礎設施比較，有以下幾個突出特點：

• 一是功能與機理不同，高速公路、鐵路、航空等基礎設施，是實現現實物理世界的連通，互聯網、電信網絡等信息基礎設施是實現虛擬空間的連接，而新型基礎設施則是改變了傳統人與現實物理世界之間的交互方式，是從現實世界到虛擬世界再到現實世界的連接。
• 二是包涵的內容不同，傳統基礎設施只包含具體的硬件設施，新型基礎設施既包含5G、工業互聯網、物聯網等具體的硬件設施，也包含人工智能等抽象的軟件系統。
• 三是核心支撐技術不同，傳統基礎設施是傳統產業所支撐的，而新型基礎設施由新一代信息技術支撐，也就是新一輪工業革命核心技術的發展，支撐著新型基礎設施的建設。

總體而言，新型基礎設施建設是在新一輪工業革命背景下，基礎設施領域的一次重大變革。

本文將在回顧人類歷史上歷次工業革命與基礎設施建設之間互為依託、相互促進、共同發展的演進歷程後，基於新一輪工業革命正孕育興起的歷史大背景，全面審視我國新型基礎設施建設中面臨的機遇和挑戰，提出戰略思考。

工業革命與基礎設施建設的歷史演進

從人類社會發展史看，歷次工業革命的爆發都會引發新一輪的基礎設施建設潮流，同時，大規模基礎設施的建設也進一步推動了工業革命向縱深發展。

18世紀60年代爆發於英國的以蒸汽機作為動力機被廣泛使用為標誌的第一次工業革命，在英國誕了世界上第一條鐵路——“斯托克頓——達林頓”鐵路，於1825年9月27日建成正式通車，全程21公里。

緊隨其後在1830年開通的曼切斯特到利物浦的鐵路，由史蒂文森設計的“火箭號”機車作動力牽引，時速達到47公里，這條全長56公里，溝通兩座重要城市的鐵路，讓全世界見證了鐵路給人類帶來的巨大改變，隨之“鐵路時代”迅速到來，鐵路讓英國的工業騰飛起來。

19世紀70年代後，德、美、日等國的以電力的廣泛應用為標誌的第二次工業革命爆發，1908年，美國建成世界第一條110kV輸電線路。電力的廣泛應用，對美國工業發展所起的巨大推動作用，遠遠勝過蒸汽動力所創造的奇蹟，大大提高了生產率。汽車、高速公路相繼出現，人類社會的溝通效率得到了極大提升。

20世紀70年代出現了以計算機及信息技術革命為標誌的第三次工業革命。1969年美國國防部建成因特網，1977年芝加哥安裝世界第一條光纜。

此後，美國積極推動計算機、互聯網技術進步，實施“信息高速公路”戰略、“因特網—II”“下一代互聯網”計劃等國家戰略計劃，通過信息技術革命引領了二戰以來最長的經濟繁榮。

通過歷次工業革命與基礎設施建設之間相輔相成、互為促進的發展歷程可以看出，工業革命與基礎設施建設之間的關係主要體現在如下方面：

• 一是工業革命創造了對基礎設施建設的巨大需求。基礎設施是支撐經濟發展尤其是工業發展的重要基礎，因此，每一輪工業革命浪潮引發的工業快速發展，必然對基礎設施建設提出更多更高的需求。
• 二是工業革命為基礎設施建設提供技術支持。技術進步是基礎設施發展的核心推動力，工業革命帶來的技術跨越式發展，持續推動著基礎設施水平的不斷提升。
• 三是基礎設施建設推動工業革命向深入演進。工業革命向深入發展離不開基礎設施的支撐和推動，基礎設施的水平直接決定著一個國家的工業發展水平，先進高效的基礎設施體系通過發揮其空間網絡的擴散效應，促使經濟要素在區域間自由流動，提升一國製造業的效率和水平。

新一輪工業革命與我國新型基礎設施建設

進入新世紀以來，特別是國際金融危機之後，以雲計算、大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術等引領的、以新科技革命和新產業變革為主要特徵的新工業革命正在全球範圍蓬勃興起。這對中國工業轉型升級和新型基礎設施建設來說，將是一個重大的戰略機遇。

1、宏觀層面的機遇

新一輪工業革命正在孕育興起，世界各國紛紛制定出臺新的工業發展戰略和規劃，重構經濟增長新動力，如德國的工業4.0、美國的“先進製造業”和“工業互聯網”、日本的“機器人新戰略”、法國的“新工業法國”等。中國也在推動製造業高質量發展，其核心是推動製造業的智能化改造提升。

與前三次工業革命相比，新一輪工業革命對人類文明的衝擊還未完全爆發，尚處於“萌芽期”，真正能夠影響工業化發展方向和人類文明進程的新科技、新技術、新產品、新業態仍在逐漸形成中。新工業革命的到來，為世界各國尤其是新興國家抓住機遇加快發展提供了歷史性機遇。

同時，當前，我國外部環境複雜嚴峻，經濟面臨下行壓力，加快新型基礎設施建設對穩投資、穩增長，實現經濟高質量發展意義重大。

2、地方層面的舉措

除了國家層面發力外，地方政府也紛紛佈局，加大了在資金、技術創新、營商環境、人才等方面對新型基礎設施的支援力度。

從上表可以歸納出我國目前推動新型基礎設施建設的三個特點：

• 在區域分佈上，東部特別是東南沿海地區走在全國前列。
• 在涉及領域方面，主要是與製造業和智慧城市建設相關。
• 各地政策都將新型基礎設施建設作為城市或地區發展的核心競爭力打造。

推進新型基礎設施建設的戰略思考

1、面臨的問題和挑戰

新型基礎設施的建設和發展，源於新一代信息技術的繁榮和進步。總體來看，我國對部分核心技術的掌控與需求相比還有一定的差距。此外，推進新型基礎設施建設還面臨一些問題和挑戰。

• 製造業與新一代信息技術融合還處於起始階段

首先，我國工業互聯網的應用水平還不高，突出表現在工業設備設施數字化、網絡化程度不高。

截至2018年，我國企業的生產設備數字化率45.9%，而數字化設備聯網率僅為39.4%。另據調查顯示，僅有14%的企業處於“兩化融合”的集成提升階段。

製造業與新一代信息技術融合發展面臨企業設備改造和數據採集難度較大、流程管理缺失等挑戰，製造業與互聯網融合整體上還處於起步階段。

其次，全球的人工智能技術能夠大規模發展，需要尋找到大規模應用場景，只有場景出現，才能支撐人工智能的技術，並使技術在行業有用武之地。

簡而言之，先進的技術才有市場。人工智能行業發展至今，的確湧現出了很多優秀的人工智能企業，但整體上看，行業企業的經營壓力都比較大，主要原因就是難於找到可控的規模化應用場景，一些技術還停留在實驗室階段，無法厚植於產業的“土壤”裡生根發芽，茁壯成長。

此外，發展不平衡也是一個頗為現實的問題。我國不同地區、不同行業、不同規模的企業之間信息化發展水平參差不齊，對於建設新型基礎設施的訴求不一，部分地方和行業建設新型基礎設施建設的配套條件不足，制約了新型基礎設施建設的擴圍。

• 網絡安全面臨嚴峻挑戰

新型基礎設施是一種能夠提供計算、網絡和物理過程的信息物理系統，隨著我國新型基礎設施建設的快速推進，在感知執行層、數據傳輸層和應用控制層都存在著相應的安全威脅。

同時，我國的新型基礎設施建設目前尚處於起步階段，整體安全水平還不高，新技術、新產品、新模式、新業態的安全模式和安全規則在一定程度上還有缺失，工業網絡、工業控制系統、工業大數據平臺安全防護能力不夠強，網絡安全問題成為推動產業發展必須應對的嚴峻挑戰。

2、思考和建議

• 以市場的力量引導關鍵共性技術的突破

新一代信息技術的進步，是建設和發展新型基礎設施的重要基礎和前提，尤其是關鍵共性技術的突破，對新型基礎設施行穩致遠的發揮著關鍵作用。

從性質上來說，關鍵共性技術具有一定的“準公共產品”的性質，因此在強調企業的創新主體地位，突出企業力量的同時，政府還應在支持技術研發和搭建創新平臺方面發揮積極作用。

同時，政府還要大力營造良好的營商環境，支持關鍵共性技術交易市場建設，以市場為主導評價技術成果，充分體現技術的市場價值，通過市場的力量引領關鍵共性技術實現突破。

• 通過典型案例和標準體系推廣應用

在廣大企業，特別是中小企業對數字化、網絡化、智能化發展瞭解程度不高的背景下，應該重點圍繞特定行業和特定應用場景，選擇領先企業或項目樹立典型案例，形成案例庫，通過邊研究、邊試點、邊推廣的聯動模式，形成由點到線，由線到面的發展態勢。

同時，要發揮標準在工業互聯網產業生態體系構建中的頂層設計和引領規範作用，推動相關產業轉型升級，加快製造強國和網絡強國建設步伐。

• 構建新型基礎設施的安全保障體系

信息物理系統應用越深化，信息系統安全形勢將越嚴峻，要將系統安全作為當前新型基礎設施建設中的重要內容，同規劃、同部署、同推進，打造安全可靠的產業發展環境。

一方面是要完善相關政策法規、行業監管制度和標準體系，構建國家重大工業互聯網平臺安全事件應急指揮體系，制定分級分類平臺安全應急處置預案，以及工業信息安全評估、測試等相關標準。

另一方面是增強工業信息安全技術產業支撐能力，圍繞設備、網絡、平臺、數據等重點領域，建設工業信息安全態勢感知、信息共享等技術平臺，提升工業互聯網平臺技術保障能力。

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