一、 二元空间
物理空间作为我们所生活的现实空间，包含了不同的地理环境以及环境中的各种物质、基础设施等。随着网络通信、对象感知与识别、中间件、云/边缘计算等技术发展，将物理空间与赛博空间融合成二元空间，使得物理空间更加智能化是一种趋势，但目前还面临许多技术瓶颈，比如，如何对物理对象进行统一身份建模，如何实现对象之间的高效通信与控制等。
二元空间
物理空间与赛博空间融合的应用系统称为信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPS）,目的是实现赛博空间与物理空间（及对象）之间的交互。
信息物理系统是一个综合计算、网络和物理环境的基于二元空间的系统，通过接口实现物理与信息的交互，使用网络空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控物理实体，即在物与物互联的基础上，强调对物的实时、动态的信息控制与信息服务。
（本图片来自网络）
信息物理系统概念是从上世纪80年代的嵌入式系统演变而来，经历了1990年的泛在计算、1994年的普适计算、2000年的环境智能，直到2006年由美国基金委员会正式提出了信息物理系统概念，曾被认为是继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮（可能是其名字不是很大众化而且受限于二元空间，这个浪潮名头被物联网抢走了风头，后续本头条再作文详述）。
信息物理系统具有广阔的应用领域，包括智能交通系统、医疗设备系统、能源保护、环境监控、航空航天软件、生物系统等领域。其实，几乎所有的物联网系统都可以看成信息物理系统，前者是从“信息（赛博）空间中的物与物理空间中物之间的泛在联接的角度”，而后者是从“物理-赛博空间融合的角度”来看的。
二、 三元空间与信息物理社会系统
三元空间
在二元空间的基础上增加社会空间，就是常说的三元空间。
各种新兴移动服务的发展及移动终端设备的普及，使得人成为最敏感最活跃的的“社会传感器”，在此情景下，信息物理社会系统（Cyber-Physical-Social Systems, CPSS）在信息物理系统的基础上，进一步纳入社会信息、虚拟空间的人工系统信息，借助web 2.0 、移动媒体、社交网络的兴起，实现物理空间、赛博空间与社会空间的深度融合，构成了人-机-物三元空间，使得物理社会与网络社会的实时化平行互动成为现实。近年来，科技部和国家自然科学基金委都多次立项研究CPSS系统，例如，2021年国家自然科技学基金的重点基金项目指南中就有“面向人机物三元空间的感知与交互计算”、“人机物融合群智计算基础理论与方法”等重点项目指南（http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab905/）。
三、 四元空间与信息物理社会思维系统
赛博物理社会三元空间 与 一元思维空间
思维空间作为人类的基本生存空间。在三元空间的基础上，因计算机在认知、理解等方面与人脑相比还有差距，可以引入人类的思维、思想、智慧甚至情感等人类的认知和智能，进而寻求人机共融、人机融合智能的解决方案，于是形成了赛博-物理-社会-思维四元空间（Cyber-Physical-Social-Thinking Spaces, CPSTs）。
赛博-物理-社会-思维四元空间（Cyber-Physical-Social-Thinking Spaces, CPSTs）
之所以现在科技立项中还基本没有四元空间的说法，可能有如下原因：
1. 部分科学家还没有重视四元空间，坚持用三元空间；
2. 部分用三元空间的科学家，可能认为三元空间中的“人”本身就包含了“思维、思想、人类智能等，不需要再弄个四元空间；
3. 也许有意识形态、宗教等方面的考虑；
4. 思维空间和赛博空间的融合还远远不成熟，因为脑机接口技术、人脑工作机理与人类意识等诸多方面还有很多难题没有解决，人类对自身的大脑和意识的研究还远远不够。也就是说，现在提四元空间为时尚早。
现在已经有诸多技术来模仿人脑智能以及人类的思维方式，比如计算机博弈系统，AlphaGo和Deep Bule就是其技术的产物；BrainNet脑机接口系统是利用脑机接口技术实现了直接与人脑的交流，并通过这一方式合作解决指定任务，等等。
随着全球脑科学计划和类脑计算科学工程的实施，也许脑机接口、脑机融合、人机融合智能等科学、技术和应用将取得突破。
到那时，就会有：信息物理社会思维融合系统（CPSTs）、脑联网（IoB：Internet of Brain）、思维联网（IoTk: Internet of Thinking）等新概念粉墨登场，也会有“面向人机物脑四元空间的感知与交互计算”、“人机物脑融合群智计算基础理论与方法”等项目指南的。
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