关注新利18国际娱乐公众号，获取传感器热点资讯、知识文档、深度观察
近日，第十九期“海上院士讲坛”在中国金融信息中心举行。中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员、复旦大学教授褚君浩院士，作题为“第四次工业革命和智能时代”的主题报告。
报告中，褚君浩院士多次强调掌握自主的传感器技术对我国进行第四次工业革命和进入智能化时代的重要性。褚君浩院士指出，传感器是第四次工业革命中智能化系统一个非常重要的核心技术。我国发展高性能的传感器芯片非常重要，用更低的成本，实现更快的速度，更智能化的应用。
有了好的传感器，就能握紧核心技术，再通过互联网的技术，把传感的信息传出去加以分析，进而达成多功能集成化、无线通信化、柔性化、微型化。
褚君浩，中国科学院院士。中国科学院上海技术物理研究所研究员，复旦大学材料科学系教授，《红外与毫米波学报》主编，中科院学部主席团成员。褚君浩院士长期从事红外光电子和半导体物理研究。获得国家自然科学奖三次、部委级自然科学奖或科技进步奖12次。2005年当选为中国科学院院士。
8世纪，第一次工业革命起源于英国，以机械化为特征。当时先有蒸汽机，随着技术和性能的不断提高，大机器生产取代手工劳动，整个世界开始机械化。进而，生产力得到解放和发展，出现拥有资产的阶层，改变了世界的面貌；劳动力从农村走向城市，开始了城市化的进程。
19世纪，第二次工业革命，以电气化为特征。由于在实验室里面发现电磁学规律，从而发明了电动机和发电机。当时，美德两国处于领先地位，电力的广泛应用及石油的大量开采，将科学技术成就循序运用到生产中，推动了世界经济的迅速增长，进一步改变了人民的生活方式；垄断资本影响国家和世界的政治和经济生活；加强了世界联系，同时带来了环境污染。
20世纪， 第三次工业革命，以信息化为特征。从科学出发到技术再到科学，由此发展。通过原子物理、量子力学、固体物理、现代光学和半导体科学规律的发现，使得我们在半导体晶体管、集成电路、激光、光纤、电磁波、巨磁阻效应等方面，得到了技术性的发展，进而促进了电子技术、微电子技术、原子能技术、光学技术、新材料技术、信息技术等一系列新兴产业的发展。
举个例子，现在集成电路发展非常困难，尺寸越来越小，摩尔定律接近临界，将来可能就要研究自旋电子学。自旋电子器件高速度、低功耗，可实现更高集成度，还能融合光、电、磁，实现存储、计算、传感为一体的器件，从而实现更高速的集成电路。
信息、生物、材料、能源、环境等领域的一些重大突破已出现萌芽，很多思想、理念、技术都会发生大的跃变。人类进入后IT时代，迎接智能时代。
所以第一次工业革命是机械化，第二次工业革命是电气化，第三次工业革命是信息化，第四次工业革命总趋势就是智能化。它的特点就是智慧融入物理的实体系统里面，简称智慧融物。现在第四次工业革命有以下三个特征：信息科学技术在物理数学生物基础上进一步提升；多领域发现和发明多轨并行、交叉推动；信息科学技术和多领域科学技术深度融合，将信息渗透到各个领域，由此用信息技术提升能级。
新工业革命的技术态势有六个方面：第一个，智能化分布式新能源系统、能源互联网；第二个，智能化复杂体系、人工智能、智慧城市；第三个，智能化制造技术、先进材料、极端制造；第四个，智能化诊断、修复技术、智慧医疗；第五个，传统工业的智能化升级；第六个，互联网、传感器、物联网、大数据。
迎接智能时代
第二个就是要智慧识别，识别就是要分析，相当于我们的脑子。这里面要靠大数据的分析，大数据的分析有两个方面，一个是文本大数据，是现成的，另一个是物理大数据，是通过测量得到的，比如天气预报，我们人体看B超，做CT， 要更加注重物理过程的规律、模型、方法。通过规律发现规律，事半功倍。
第三个就是要自动反应。现如今我们有基础信息平台，有互联网，有物联网，有集成电路，有芯片技术，有通讯技术5G的技术，能大大提高自动反应。
例如，一个打乒乓球的机器人，是典型的智能化系统，因为首先它看得见乒乓球，这是动态感知，第二个它要算这个乒乓球弹起来怎么样，第三个是它反应，把它打回去，在智能化的系统中，一个是人工智能，一个是智慧地球。人工智能在工业上已经用得非常普遍。
德国慕尼黑的宝马工厂里，有5000个人，里面1000个是机器人。在智慧地球里面，包括智慧空天海地、智慧能源环境、智能制造等。“智慧地球 = 互联网+物联网”，这是IBM总裁的定义。温总理在无锡有一段讲话，“把所有通过物品，通过信息传感的设备与互联网连接起来进行智能化处理，这个就是物联网了。”
智能系统，是在某一区域中智能化运行某一行为。比如在家庭智慧的老幼监视系统或者设备控制系统；在小区智慧的能源调控系统；在工厂智慧的物流系统等。所以智能系统是一定在一个区域内，实行一个、两个或者三个行为。如果说区域越来越大，行为越来越多，那么你的智慧度就越来越高。
首先是传感器，就是一个器件，它是代替我们人的眼睛、鼻子、耳朵，把光声热电子生物过程变成电。比如光电传感器来说，非常重视基础研究，它提供方法、手段、模型、理论。既然是不同运动形式的器件，我们需要发现其规律，进行在技术上提高、实现，从而做成了传感器，这个就发展了光电芯片技术。
另外，用不同波段探测器，可以看到不同信息。因为不同的波段有不同的特征，所以要做不同波段的探测器。比如短波红外，可见光和近红外，都有不同的用处。现在照相机是可见光的，如果能发现规律，能做出不同波段的探测器，其应用面将非常宽广。
波长再长就是太赫兹（THz），其应用面很广，包括地垢油的监测，医学二维成像，安全（爆炸物探测），雷达建模等。这里面有核心技术，比如说要做特殊灵敏的探测器、非夲征Ge光电探测器，场效应晶体管探测器，肖特基势垒探测器等等。
我们最近发现一个新现象：窄禁带半导体MSM结构与THz光场相互作用，外部电磁波(光子)入射到器件上，将在半导体材料中诱导势阱，从而束缚来自于金属中的载流子，使得材料中载流子浓度发生改变，出现载流子集聚。
红外，不仅可以在黑暗里面看清图象，同时还能看到温度分布。我们可以用铁电薄膜、氧化钒等，制造室温工作的红外探测器，根据科学道理，分析不同温度的物体，以及对外辐射的能量分布。这也是现在疫情期间，经常用来探测体温的。
再比如说火情监控，可以通过固定式红外监控系统、机载红外火情预警、红外卫星等红外探测技术，及时准确地穿透烟雾，发现火点以及火场被困人员。
智能时代背景下光电传感器需求，有以下几点：少光子、单光子、光子数可分辨红外探测器；超大规模焦平面列阵器件；不同波段光电器件；多波段融合光电器件；室温工作红外焦平面器件；新型读出方式焦平面器件。要清楚材料器件结构中物理过程，并能精细描述和控制，从而提升技术水平并达成创新。
因此，传感器是智能化系统一个非常重要的核心技术。发展高性能的传感器芯片非常重要，用更低的成本，实现更快的速度，更智能化的应用。有了好的传感器，就能握紧核心技术，再通过互联网的技术，把传感的信息传出去加以分析，进而达成多功能集成化、无线通信化、柔性化、微型化。
第二个核心技术，就是智慧分析，模型分析，大数据分析。我们现在是处在一个波动世界里面，空间引力波、电磁波、机械波，这个波就有频率、强调、位相、偏振，通过对于波的分析，就可以得到很多信息。
现在新工业革命对制造业也会有一些影响，首先，工业革命总是与科技革命相伴而生，制造业也逐渐从传统迈向智能化时代，因为随着工业机器人、3D打印、数字化工厂的出现，取代了人工，使劳动力成本占总成本的比例不断减小，使我国很多制造行业面临生存危机，但也促进了人工智能机器人的发展。而且将来网络共享的经济模式会出现分布生产模式，智慧工厂和互联网工厂。
与此同时，也会提倡低碳化、绿色的生产与生活方式，突破一些关键技术，其中包括可再生能源技术、储能技术、智能电网技术、新能源技术、云计算、物联网这些普遍的技术，还包括很多特殊的技术、传感的技术、分析的技术等等。
制造业转化的趋势，有以下五点：原来主要是靠资源和投资驱动的，现在靠技术进步。原来是生产能力的扩张，现在是技术能力的积累。原来是生产型的制造，向服务型的制造发展。原来是处在制造业价值链的低端向价值链的高端发展。原来是挤压环境，现在是对环境友好。
培育创新能力
培育创新能力，对于一个单位、科学家、工程师、学生都是重要的，关键是人。第一要遵循客观规律，尤其是发现规律，开发技术，实际应用特别重要，要把关系处理好；第二要修炼内在的素质，勤奋，有好奇心，有创新精神，要渐进，不要浮躁，有远大志向；第三要凝聚驱动的力量，驱动的力量非常重要的是兴趣，要有兴趣来做这件事，只有产生兴趣才能做得最好；第四要有责任的驱动，我们是人，有精神的驱动，责任的驱动；最后要培养一种极致的精神，就是精益求精，一丝不苟。
结 语
每一位院士都是中国科学界的栋梁，中国科技领域的中流砥柱，对科学技术的发展有着高屋建瓴的见解，也引领者我们国家最前沿科学的发展方向。
从褚君浩院士的报告中，多次强调传感器在第四次工业革命中的重要作用，也是中国迈入智能时代的核心技术。然而我国传感器产业羸弱，核心技术掌握不多，是整个中国传感器产业亟需改变的现状。