硅谷被高估了吗？欧洲昔日的实力为何突然重现黄金时代 – 人工智能与机械工程的碰撞
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发布日期：2025 年 8 月 4 日 / 更新日期：2025 年 8 月 4 日 – 作者： Konrad Wolfenstein
硅谷被高估了吗？欧洲昔日的实力为何突然重现黄金价值 – 人工智能与机械工程的碰撞 – 图片：Xpert.Digital
没有螺丝，就没有人工智能：为什么物理生产是我们数字化未来的基础
实体生产是数字价值创造的基础，这是什么意思呢？
实体生产构成了数字价值创造的基础，因为如果没有物质产品和实际的生产流程，数字化转型就不可能实现。这在现代经济中尤为明显：人工智能、大数据和物联网等数字技术需要数据中心、半导体和生产设施等实体基础设施。虚拟价值链最终以实体价值链为基础，并以数字化流程和信息流作为补充。
物理世界与数字世界的联系在工业4.0中尤为明显，信息物理系统弥合了两者之间的鸿沟。这些系统将物理生产设施与数字控制系统连接起来，从而实现智能化、网络化生产。如果没有物理基础 – 机器、传感器、执行器 – 数字化创新就不可能实现。
在物质生产方面，与拥有加利福尼亚和硅谷的美国相比，拥有德国的欧洲处于什么位置？
德国占全球产量的5.3%，位居第四，是欧洲领先的制造业中心。德国工业对国家总增加值的贡献率为19.7%，而美国仅为16.8%。这些数据凸显了德国相较于其他发达经济体的强大工业基础。
德国的优势在于其工业部门的多元化。四大主导产业 – 汽车、机械工程、化工和电气工程 – 共计雇佣了超过800万人。仅机械工程就拥有130万名员工，是德国最大的工业部门，其特点是企业结构中等，兼具灵活性和创新力。
相比之下，硅谷主要专注于数字服务和软件开发。尽管微芯片和计算机等实体产品的生产越来越多地转移到低工资国家，但该地区仍专注于开发和市场营销等知识密集型任务。这一发展表明，硅谷已基本放弃其实体生产基地，转而专注于纯粹的数字价值创造。
根据Safeguard Global的数据，德国在全球排名第四，占全球产量的5.3%。全球制造业前五大国家排名如下：
- 中国：占全球产量的28.7%
- 美国：占全球产量的16.8%
- 日本：占全球产量的7.5%
- 德国：占全球产量的5.3%
为了比较：
- 欧盟：占全球产量的17%
- 加州：占全球产量的1.9%
加州占美国工业产值的11.4%。2024年，加州的GDP为4.1万亿美元，约占美国GDP的14%。硅谷的地区GDP为4670亿美元（2019年），相当于美国全国GDP的5.3%。
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欧洲强大的物质生产基础有哪些具体优势？
欧洲受益于高度发达且多元化的产业结构，这是其经济的支柱。例如，德国淀粉行业每年加工420万吨植物基原料，占欧盟总产量的近20%。该行业体现了实体生产如何在食品、纸张、生物基塑料 – 众多领域实现创新应用。
欧洲研发与生产的紧密结合创造了决定性的竞争优势。德国企业平均将其营业额的3%投入研发。这些投资直接用于改进生产流程和开发新技术。制造业48.7%的出口配额体现了欧洲制造业的国际竞争力。
另一个优势是产业的区域分布。德国的优势在于其地域多样性，农村地区也是重要的工业和贸易中心。这种分散的结构在整个地区创造了稳定的就业机会，并避免了像硅谷那样将经济活动集中在少数几个大都市地区。
市场规模：欧盟与美国
与美国市场相比，欧盟市场有多大？
欧盟内部市场涵盖来自27个国家的超过4.5亿公民和2200万家企业，是全球最大的单一市场。相比之下，美国目前人口估计约为3.473亿。这意味着欧盟市场比美国市场多出约1亿潜在消费者。
欧盟内部市场的经济重要性也体现在其近16万亿美元的经济产出上，使其成为仅次于美国的世界第二大经济区。欧盟内部贸易以及与世界其他地区的贸易占全球贸易总额的近三分之一。自生效以来，欧盟内部市场已使其成员国的GDP增长了12%至22%，并创造了超过270万个新的就业岗位。
欧盟人口更多有什么好处？
欧盟庞大的人口创造了单一销售市场，使企业能够实现显著的规模经济效益。企业可以在所有27个成员国销售其产品，且不受贸易壁垒的影响。由于适用统一的标准和规范，这显著降低了复杂性和成本。如果没有单一市场，企业将不得不遵守每个成员国不同的法规 – 这将是一个巨大的负担，几乎难以承受，尤其对于中小企业而言。
更大的市场也促进了创新和竞争。拥有4.5亿潜在客户，投资新技术和产品开发比投资规模较小、分散的市场更有价值。这在工业4.0技术的发展中尤为明显，欧洲企业可以面向超过5亿人口的国内市场进行开发。
人口规模也对劳动力供应产生积极影响。欧盟内部的人员自由流动使企业能够从4.5亿人口中招募技术工人。这对于需要高技能人才的专业化行业尤为重要。
市场规模如何影响竞争力？
市场规模是全球竞争力的关键因素。欧盟的单一市场使欧洲企业能够达到参与全球市场竞争所需的临界规模。这在资本密集型行业尤为明显，例如汽车行业或机械工程，这些行业高昂的开发成本必须分摊到大量的产品上。
单一市场的规模也增强了欧盟在国际贸易中的谈判地位。作为全球最强大的贸易集团之一，欧盟能够与美国和中国等其他全球贸易强国平等谈判。这为欧洲企业提供了更便捷的国际市场准入。
然而，欧盟尚未充分发挥其潜力。尽管形式上统一，但仍然存在割裂内部市场的壁垒。企业面临着各国法律框架的差异、繁重的行政负担，以及在某些情况下缺乏标准互认的问题。克服这些障碍有望使欧盟GDP增幅高达1.1万亿欧元，或高达8.6%。
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数字化转型与价值创造：欧洲生产网络的机遇
工业4.0与生产的未来
工业 4.0 对欧洲生产意味着什么？
工业4.0是指通过现代信息和通信技术，实现工业机器和流程的智能联网。这代表着欧洲制造业的根本性转变：在未来的工厂中，智能机器将独立协调生产流程，服务机器人将协助人类完成重型任务，无人驾驶运输车辆将独立管理物流和物料流。
欧洲工业 4.0 的实施已取得显著成效。在德国，数百名用户在生产中使用数字化解决方案。超过 400 个实际应用案例展示了企业和研究机构如何开发和实施这些技术。重点在于虚拟世界与现实世界的融合，并通过信息物理系统弥合两者之间的差距。
德国机械工程尤其发挥着先锋作用。作为智能生产系统的供应商，德国机械工程是工业4.0发展的核心。约有11.8%的机械工程公司认为自己是新型数字化生产技术开发的先驱。机械工程占德国机械工程出口总额的76%，占欧盟以外出口总额的57%，是工业4.0的全球大使。
欧洲工业4.0的实施进展如何？
尽管工业4.0潜力巨大、前景光明，但最近的一项研究表明，德国尚无一家企业全面实施工业4.0。尽管近96%的企业认识到工业4.0在生产中日益增长的重要性，超过81%的企业计划在该领域进行投资，但许多企业仍处于这场革命的早期阶段。
技术重点揭示了当前的现状：73% 的公司仍在专注于自动化手动流程步骤，69% 的公司专注于数据采集的垂直整合，58% 的公司正在考虑实施云解决方案。这表明，许多公司在迈向先进的工业 4.0 应用之前，仍处于基础的数字化阶段。
工业4.0平台是全球最大的工业数字化转型网络，致力于加速这一发展。平台专家致力于开发切实可行的解决方案，并创建能够广泛应用的标准。
信息物理系统在现代生产中扮演什么角色？
信息物理系统 (CPS) 是工业 4.0 的核心，它实现了物理世界与数字世界的融合。这些系统由联网的组件组成，这些组件可以通过传感器感知环境、处理数据，并通过执行器影响环境。在生产中，这创造了信息物理生产系统 (CPPS)，它由灵活、自主且可自配置的生产资源组成。
这些系统的优势是多方面的。它们可以实现分散式生产控制，从而在最高效的地方做出决策。产品可以以批量生产的成本进行定制。联网使得生产流程能够最佳地适应新的需求，这不仅体现在公司内部，也体现在遍布欧洲的公司、客户和工厂之间。
一个具体的例子是矩阵生产，其中的工艺模块以棋盘格图案排列，可以自由访问。当产量变化或添加新的产品变体时，这些系统可以灵活地重新配置。汽车、电子和半导体行业已经在使用此类系统来提高适应性，同时保持高生产率。
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数字化转型的作用
数字化如何改变价值链？
数字化正在引领价值链的根本性重塑。传统的线性流程正被网络化的灵活结构所取代。在数字化价值创造中，单个物理流程可以被基于信息的流程补充或取代。这使得整个供应链能够实现实时控制和优化。
数字技术的融合为价值创造创造了新的机遇。企业现在可以收集、分析和利用整个生产链上的数据进行优化。这可以提高透明度、改善规划，并快速响应变化。客户订单可以在短时间内得到处理，甚至可以在生产过程中进行变更。
尤为重要的是，平台生态系统的出现将价值链中的各个参与者连接起来。这些平台能够灵活地分配和使用功能和服务。这使得中小企业能够受益于规模经济并获得先进技术。
哪些基础技术正在推动数字化转型？
数字化转型正由多项关键技术驱动。物联网 (IoT) 是机器、产品和系统联网的基础。到 2030 年，预计数字化联网的物联网对象数量将从目前的 270 亿增加到 1250 亿。这种联网能够实现持续的数据交换和对生产过程的实时控制。
大数据和分析技术在处理数字化生产产生的海量数据方面发挥着核心作用。这些技术能够从收集的数据中获取宝贵的洞察，并持续优化生产流程。基于海量数据的预测能够实现forward-looking维护并预防停机。
人工智能正日益成为数字化转型的驱动力。人工智能系统能够识别复杂模式、自主决策并控制流程。在生产领域，人工智能能够优化流程、实时控制质量并预测维护需求。能够独立思考、规划和行动的人工智能代理的开发将进一步彻底改变生产格局。
物理基础设施对于数字经济有多重要？
物理基础设施是数字经济不可或缺的基础。这一点在人工智能应用对数据中心的巨大需求中尤为明显。仅在美国，人工智能基础设施的规划投资就高达5000亿美元，包括超级计算机工厂和数据中心的建设。这些物理设施对于满足日益增长的计算能力需求至关重要。
由于推理模型等新技术的发展，对物理基础设施的需求将持续增长。这些人工智能模型需要比传统系统更高的计算能力，因为它们需要逐步思考复杂的任务。专家预测，全球先进人工智能系统所需的计算能力将比一年前预期高出百倍。
数字经济对实体生产的依赖在半导体行业也显而易见。芯片已成为人工智能的关键技术，其生产需要高度专业化的制造设施。芯片生产集中在少数地区，尤其是台湾，凸显了实体生产能力对数字化未来的战略重要性。
实力对比：欧洲与美国
欧洲工业的具体优势是什么？
欧洲工业的特点是其广泛的多元化和在各个领域的深厚根基。仅德国就拥有涵盖机械工程等传统行业到电气工程等尖端领域的产业结构。这种多元化赋予了其韧性，使其更容易吸收各个行业的经济波动。
一个特别的优势是研发与生产的紧密结合。欧洲企业，尤其是机械工程领域的企业，有时雇佣的计算机科学家甚至比传统工程师还多，并且开发自己的操作系统和数字平台。IT专业知识与传统工业企业的融合，创造了独特的创新潜力。
欧洲许多行业的中型企业结构被证明是另一个优势。这些公司通常高度专业化、灵活，并与其所在地区紧密相关。它们拥有数十年的经验和专业知识，这些经验和知识无法被简单复制或迁移。这些“隐形冠军”往往是其利基市场的全球领导者。
硅谷的优势是什么？
硅谷已成为全球数字创新中心。其优势在于其独特的优势组合，包括斯坦福大学和伯克利大学等顶尖大学、高度集中的风险投资以及创新文化。仅在2016年，风险投资家就向硅谷的初创企业投资了249亿美元。
该地区受益于密集的生态系统，创意可以快速转化为市场化产品。研发和融资的紧密联系创造了捷径，并实现了快速迭代。这种“快速失败”的文化，加上雄厚的资本支持，促进了彻底的创新和颠覆性的商业模式。
硅谷在软件、人工智能和数字平台开发方面处于领先地位。全球13家人工智能独角兽公司中有8家的总部设在这里，2023年全球54%的人工智能投资流入了硅谷。这种专业知识和资源的集中，使该地区成为全球人工智能的中心。
在全球经济中，物理优势和数字优势如何互补？
未来在于实体能力与数字能力的智能结合。拥有强大工业基础的欧洲与拥有数字专业知识的硅谷可以完美互补。这一点已在硅谷得到体现，许多传统工业公司在硅谷设立了自己的实验室，以受益于硅谷的创新力量。
工业数字化需要两方面的实力：制造高质量实体产品的能力，以及智能联网和控制这些产品的专业知识。将生产专业知识与数字技术相结合的欧洲企业正在创造超越单纯软件或硬件的全新商业模式。
这种融合在自动驾驶和智能制造等领域尤为明显。欧洲的汽车专业知识与硅谷的软件专业知识在此交汇。只有连接这两个世界，才能应对未来的复杂挑战。
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企业对企业（B2B）交易平台已成为全球贸易动态的关键组成部分，因此成为出口和全球经济发展的驱动力。这些平台为各种规模的公司，特别是中小企业 – 中小型公司 – 提供，这些公司通常被视为德国经济的骨干，具有很大的优势。在这个数字技术越来越脱颖而出的世界中，适应和集成的能力对于在全球竞争中的成功至关重要。
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混合生产系统：欧洲全球竞争力的关键
欧洲数字化商业模式的风险和工业4.0的机遇
欧洲工业面临哪些挑战？
欧洲工业正面临诸多重大挑战。生产数据显示出令人担忧的趋势：2024年上半年，德国工业产值同比下降超过5%，与2019年底产值相比，差距已达8%。这种下降尤其影响到机械工程以及电气和汽车行业的零部件。
另一个问题是单一市场尚未完全整合。尽管形式上实现了统一，但企业仍然面临零散的监管、不同的标准和繁琐的官僚程序障碍。这些障碍增加了额外成本，阻碍了欧洲企业充分利用这个拥有4.5亿人口的市场。
能源成本是额外的负担。高昂的能源价格削弱了能源密集型产业的竞争力。与此同时，企业面临着脱碳和生产可持续性的挑战，这需要额外的投资。
专注于纯数字商业模式会带来哪些风险？
专注于纯粹的数字价值创造，而缺乏实体基础，会带来相当大的风险。硅谷已经经历过这样的情况：实体生产转移到低工资国家，导致制造业专业知识和就业岗位流失。如今，该地区几乎完全依赖实体商品的进口。
在新冠疫情期间，对全球供应链的依赖变得愈发明显。尤其是在中国，生产中断导致了全球范围内的瓶颈，并暴露了缺乏内部生产能力的纯数字化商业模式的脆弱性。这促使一些公司重新思考其生产策略。
另一个风险是社会不平等。在硅谷，科技行业的高薪导致生活成本过高，贫富差距不断扩大。高技能工作的集中度挤占了其他就业机会，并造成了社会紧张。
结合这两种方法会带来什么机会？
物理与数字能力的融合释放出巨大的潜力。工业 4.0 展示了传统制造专业知识与数字技术的结合如何带来全新的可能性。企业可以以批量生产的成本生产定制产品，同时灵活响应客户需求。
数字技术使将生产转移回欧洲在经济上变得可行。自动化和智能控制可以抵消更高的劳动力成本。同时，在生产和数字化的交汇处，新的高技能工作岗位正在涌现。
循环经济尤其受益于物理技术与数字技术的结合。数字产品护照和追踪系统能够更好地追踪和重复使用材料。这不仅创造了生态效益，也为循环经济带来了新的商业模式。
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欧洲在生产领域的机遇：混合系统如何结合物理和数字
实体生产和数字生产之间的关系如何发展？
未来将以物理生产和数字化生产日益融合为特征。专家预测，两者之间的严格区分将不复存在。取而代之的是混合系统，在这种系统中，物理产品从一开始就采用数字孪生进行开发，并在其整个生命周期内提供数字化支持。
信息物理矩阵生产系统的发展指明了方向。这些系统能够实现灵活、自组织的生产，并自动适应不断变化的需求。物理生产基础设施将成为一个智能、联网的平台，能够高效地生产各种产品类型和数量。
增材制造（3D打印）和人工智能机器人等新技术将进一步模糊数字规划与物理实施之间的界限。产品可以直接根据数字模型进行制造，人工智能系统可以实时计算并调整最佳生产参数。
欧洲在未来全球经济中将扮演什么角色？
欧洲有潜力在实体和数字价值创造的融合中发挥主导作用。凭借强大的工业基础、庞大的内部市场以及日益增长的数字化进程，欧洲大陆拥有理想的发展条件。制定共同的欧洲工业战略可以汇聚这些优势，并在全球范围内发挥其作用。
欧盟新工业战略重点是将脱碳与数字化相结合。“清洁工业协议”调动超过1000亿欧元用于欧洲制造业转型。这些投资旨在使欧洲在可持续生产技术领域处于领先地位，同时增强竞争力。
欧洲可以成为兼顾数字创新和工业生产的均衡经济发展的典范。在资源匮乏、环境需求日益增长的世界中，可持续且智能地生产高质量产品的能力将成为决定性的竞争优势。
如何才能最佳地发挥两个地区的优势？
充分利用优势需要加强合作而非竞争。欧洲工业企业与美国科技公司之间的合作可以产生协同效应。许多德国公司已经利用与硅谷的研发合作来获取最新技术。
交流最佳实践并共同制定标准至关重要。工业4.0平台和工业互联网联盟已在制定联合方案。应扩大这种合作，以创建数字化生产的全球标准。
对跨大西洋研究项目和联合创新中心的投资，可以使实体和数字专业知识的结合制度化。双方应贡献各自的优势：欧洲贡献其制造专长和可持续发展专长，美国贡献其创新实力和数字领导力。只有通过这种结合，才能成功应对未来的重大挑战 – 从气候危机到数字化转型 –
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