推荐序一

今年（2013年）4月看过吴怀宇博士给《中国科学报》撰写的关于3D打印的技术评论专栏，感觉写得十分顺畅，现在很高兴得知他的《3D打印：三维智能数字化创造》一书也即将出版了，更是神速！

3D打印近年来在国内外受到广泛关注，网络、报刊、媒体上都有铺天盖地的密集报道。新闻报道虽然可以及时反映3D打印技术的最新进展，但呈现给普通读者的观感难免有些碎片化，不便于获得系统化的了解和认识，尤其是3D打印机几乎“无所不能”地被应用到各个领域，从航空航天、汽车、医疗，到时装、食品、武器等，给人一种眼花缭乱的感觉。《3D打印：三维智能数字化创造》出现得非常及时，是一本很值得读的书。该书不仅对3D打印的来龙去脉、原理结构、各种工艺方法做了系统的阐述，而且还对3D智能数字化的理论方法、应用技术以及最新进展也做了详尽的介绍。将这两个密切相关的新兴学科关联起来进行表述，使得读者能够从整体上把握3D数字化打印的脉络框架。此外难能可贵的是，吴怀宇博士非常耐心地以通俗易懂的文字解释书中出现的每一个术语和技术细节，辅以图文并茂的形式，使得本书将能够被广大普通读者所接受。

近些年来我也非常关注3D打印和社会制造方面的研究进展，并曾于2012年在《中国科学院院刊》上发表过一篇题为“从社会计算到社会制造：一场即将来临的产业革命”的文章。借怀宇的新著，我对3D打印和社会制造谈一点自己的体会和看法，抛砖引玉，同大家一起探讨。

具体说来，源自快速成型和快速制造，以3D打印技术为核心手段的加式制造（Additive Manufacturing），被许多人认为是一项将要改变世界的“破坏性”新技术，已引起全球性的关注。加式制造是相对于减式制造而言的，两者过去都不是严格意义下的制造专业术语。所谓减式制造，即通过模具、车铣等机械加工技术与工具将原材料转化成产品的工艺过程与设备的总称，其特征为利用缩削、减少材料来生产部件。而近十年来，随着快速成型、快速制造、3D打印等技术的成熟与普及，加式制造已成为日益风行的制造专业术语。与减式制造相反，加式制造的主要特征就是利用逐层增加材料的方式生产各种产品，无须模具，因此也被称为无形制造技术（Freeform Fabrication，简称FF或FFF）。

2012年3月，英国《经济学人》杂志以“第三次工业革命”为主题，声称3D打印技术即将引发新一轮的“工业革命”浪潮，并认为生产制造将从大型、复杂、昂贵的传统工业过程中分离出来，凡是能接上电源的任何计算机都能够成为灵巧的生产工厂；人类将以新的方式合作进行生产制造，制造过程与管理模式将发生深刻变革，目前的制造格局必将被打破。

然而，正如蒸汽机促成第一次工业革命是通过引发人类理念的变革来达成的，3D打印机要催生新的产业革命，也必须通过诱发新的人类理念转化来实现。问题是：新的理念是什么？

我们认为，这一新的理念即便不直接是社会制造，也一定与社会制造直接相关。社会制造可使传统企业转变为能够主动感知并且响应用户大规模定制需求的智能企业，其核心就是主动、实时地将社会需求与社会制造能力有机地衔接起来，从而有效地实现需求和供应之间的相互转化。为此，我们必须把社会搜索、社会计算、社会制造等相关的新兴领域有机地结合起来，将互联网、物联网和物流网与3D打印机组成的社会制造网无缝地连接，通过众包等方式使社会民众充分参与产品各个环节的全生命制造过程，促成个性化、实时化、经济化的生产和消费模式，形成新的产业革命。

正如Google依靠大规模的计算机服务器阵列满足人们信息搜索的需求，从而改变人类生活与工作方式一样，我们可以设想未来的3D打印机也将组成大规模的社会制造阵列，实时方便地满足人类对各种个性化产品的物质需求，使生活和产业中的“长尾效应”常态化，进而更加深刻地改变我们生活的社会。这就是为什么3D打印将改变我们的世界，这就是为什么社会制造将带来一场产业革命的真正原因。

中国作为今日世界制造业大国之地位正面临着严峻的挑战，西方媒体甚至直白地宣称：“天将变了”，“未来的制造业将再次回流到先进发达国家”，“美国制造，出口中国”的新时代即将来临！就连美国总统奥巴马也在2013年11月的国情咨询讲话里特别地强调3D打印技术，全美国上下要将其视为拯救美国制造业的希望之光。

参照信息行业的发展历程，我们认为，快速成型相当于20世纪60年代的专用和大型计算机，3D打印机则相当于20世纪70年代的个人PC和苹果台式计算机。令人担忧的是，我们在这一新兴领域目前所处的地位，差不多就是半个世纪前我国在世界信息行业所处的地位！

显然，我们必须尽快补上3D打印这一课，但我们切不可忘记信息行业在个人计算机出现之后浪潮般的发展进程：Microsoft的快速崛起，还有随之而来的Oracle、Yahoo、Amazon、eBay、Google、Facebook、Twitter，国内的百度、阿里巴巴、QQ和微博等。以目前的情况判断，3D打印的核心价值将完整体现于社会制造的发展与成熟的过程当中。社会制造对于制造行业而言，就是信息行业中从Microsoft至Amazon再到Google和Twitter的一体化合成，可视为虚拟网络世界与真实物理世界的首次完美结合。因此，在关于3D打印机之大量媒体渲染的背后，社会制造才应当是我们关注的要点，否则，我们可能错失良机，一误再误，代价将难以估量。

在社会制造的环境中，大批3D打印机形成制造网络，并与互联网、物联网和物流网无缝连接，形成复杂的社会制造网络系统，实时地满足人们的各种需求。消费者与企业通过网络世界能够随时随地参与到生产流程之中，社会需求与社会生产能力将实时有效地结合在一起，“想法到产品（Mind to Product）”，“需求就是搜索，搜索就是制造，制造就是消费”将成为现实。因此，社会制造必将极大地刺激社会需求，同时有效地提升整个社会的参与程度，其直接结果就是社会就业率的大幅度提高。而且，加速发展社会制造产业，不但能够解除我国长期在模具和材料工业落后受制于人的不利局面，还可以使我国蓬勃发展的社会媒体和网络文化得到进一步的升华，使其成为促进社会经济科学发展的有力工具：从被动到主动，从消极到积极。

另一方面，社会计算也将发挥关键性的作用，从专注社会舆情分析到满足社会经济需求，为社会制造的发展与成功提供有力保障。首先，社会计算为社会制造提供了主动及时地掌握社会需求的必要手段，从而能够在大数据时代环境下直接用数据考察研究各类问题。其次，社会制造涉及人的行为与需求，对许多问题由于时间、经济、法律和道德上的原因无法进行传统的实验，而社会计算则能够以计算实验的方式弥补这一缺陷。最后，社会计算的平行管理与控制为落实社会制造的运营和支持各种决策提供了一个有效的操作平台。

一言蔽之，社会制造的关键就是通过社会计算，主动、实时地将社会需求与社会制造能力有机地衔接起来，从而有效地实现需求和供应之间的相互转化过程。由于存在于社会媒体上的大数据具有动态性、多样性、虚实交互性、复杂性和不确定性等特点，如何计算获得有用的信息，并从中挖掘出一般规律是一个极其具有挑战性的问题。我们必须以物联网、云计算的手段，采用机器学习、数据挖掘、模式识别、人工智能等领域的理论、技术和方法，研发可计算的智能社会媒体数据信息处理机制。为此，必须把社会计算和社会制造这两个密切相关的新兴领域有机地结合起来，这将对于提高我国制造业的竞争力、加速产业升级和转型、扩大社会内需、繁荣国家经济，具有至关重要的战略意义。

2007年，在参加编写《中国至2050年先进制造科技发展路线图》的过程中，加式制造引起了我们的注意，但当时由于专家意见不一致，特别是人力、物力和时间的缺乏，只能将加式制造作为实验室的一个跟踪课题予以关注。然而，3D打印技术和社会制造的发展速度却大大超过我们的预期。很明显，社会制造是计算机和互联网引发的信息革命之后的又一场产业革命，而且是一场虚实结合的革命，其规模和速度都将是前所未有的，意义重大，并更具挑战性。这场革命对从业人员的素质与专业水平以及运营环境的要求都与我们现行的教育科研和产业管理体制有明显的冲突。如不认真应对，轻则可能发生西方国家所期望的制造业从中国等发展中国家向发达国家回流的现象，重则严重影响中华民族复兴的伟业。

希望像蒸汽机一样，3D打印机能够通过社会制造的理念和实践，使人类社会再一次从以开发“地下”资源为主的“工业”社会，一步跃入以开发“地上”数据和智力资源为特征的“智业”社会，充分发挥人类共有的智力，使数据真正地成为驱动和支撑大数据时代社会发展的“石油”和“黄金”矿藏。

正如怀宇博士在书中提到的，3D打印是个技术密集型的行业，需要依托包括信息技术、精密机械和材料科学等多个学科领域的共同发展，才能加速“中国制造”转型升级为“中国智造”的过程，并以此推动“全球第三次工业革命”。在此衷心期望各界人士能够齐心协力、携手并进，共同抓住这次伟大技术变革的历史机遇，一起实现我国科技的跨越式发展。

王飞跃研究员
中国科学院自动化研究所
复杂系统管理与控制国家重点实验室主任
IEEE Transactions on ITS主编、中国自动化学会秘书长