手機(jī)訪問更快捷
更多流量 更易傳播
隨時(shí)掌握行業(yè)動(dòng)態(tài)
網(wǎng)絡(luò)課堂 行業(yè)直播
產(chǎn)品推薦:水表|流量計(jì)|壓力變送器|熱電偶|液位計(jì)|冷熱沖擊試驗(yàn)箱|水質(zhì)分析|光譜儀|試驗(yàn)機(jī)|試驗(yàn)箱
近日,第十九期“海上院士講壇”在中國(guó)金融信息中心舉行。院士、上海技術(shù)物理研究所研究員、復(fù)旦大學(xué)教授褚君浩院士,作題為“第四次工業(yè)革命和智能時(shí)代”的主題報(bào)告。
報(bào)告中,褚君浩院士多次強(qiáng)調(diào)掌握自主的傳感器技術(shù)對(duì)我國(guó)進(jìn)行第四次工業(yè)革命和進(jìn)入智能化時(shí)代的重要性。褚君浩院士指出,傳感器是第四次工業(yè)革命中智能化系統(tǒng)一個(gè)非常重要的核心技術(shù)。我國(guó)發(fā)展高性能的傳感器芯片非常重要,用更低的成本,實(shí)現(xiàn)更快的速度,更智能化的應(yīng)用。
有了好的傳感器,就能握緊核心技術(shù),再通過互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù),把傳感的信息傳出去加以分析,進(jìn)而達(dá)成多功能集成化、無線通信化、柔性化、微型化
18世紀(jì),次工業(yè)革命起源于英國(guó),以機(jī)械化為特征。當(dāng)時(shí)先有蒸汽機(jī),隨著技術(shù)和性能的不斷提高,大機(jī)器生產(chǎn)取代手工勞動(dòng),整個(gè)世界開始機(jī)械化。進(jìn)而,生產(chǎn)力得到解放和發(fā)展,出現(xiàn)擁有資產(chǎn)的階層,改變了世界的面貌;勞動(dòng)力從農(nóng)村走向城市,開始了城市化的進(jìn)程。
19世紀(jì),第二次工業(yè)革命,以電氣化為特征。由于在實(shí)驗(yàn)室里面發(fā)現(xiàn)電磁學(xué)規(guī)律,從而發(fā)明了電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。當(dāng)時(shí),美德兩國(guó)處于地位,電力的廣泛應(yīng)用及石油的大量開采,將科學(xué)技術(shù)成就循序運(yùn)用到生產(chǎn)中,推動(dòng)了世界經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng),進(jìn)一步改變了人民的生活方式;壟斷資本影響國(guó)家和世界的政治和經(jīng)濟(jì)生活;加強(qiáng)了世界聯(lián)系,同時(shí)帶來了環(huán)境污染。
舉個(gè)例子,現(xiàn)在集成電路發(fā)展非常困難,尺寸越來越小,摩爾定律接近臨界,將來可能就要研究自旋電子學(xué)。自旋電子器件高速度、低功耗,可實(shí)現(xiàn)更高集成度,還能融合光、電、磁,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、計(jì)算、傳感為一體的器件,從而實(shí)現(xiàn)更高速的集成電路。
信息、生物、材料、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的一些重大突破已出現(xiàn)萌芽,很多思想、理念、技術(shù)都會(huì)發(fā)生大的躍變。人類進(jìn)入后IT時(shí)代,迎接智能時(shí)代。
所以次工業(yè)革命是機(jī)械化,第二次工業(yè)革命是電氣化,第三次工業(yè)革命是信息化,第四次工業(yè)革命總趨勢(shì)就是智能化。它的特點(diǎn)就是智慧融入物理的實(shí)體系統(tǒng)里面,簡(jiǎn)稱智慧融物。現(xiàn)在第四次工業(yè)革命有以下三個(gè)特征:信息科學(xué)技術(shù)在物理數(shù)學(xué)生物基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升;多領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)和發(fā)明多軌并行、交叉推動(dòng);信息科學(xué)技術(shù)和多領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)深度融合,將信息滲透到各個(gè)領(lǐng)域,由此用信息技術(shù)提升能級(jí)。
新工業(yè)革命的技術(shù)態(tài)勢(shì)有六個(gè)方面:個(gè),智能化分布式新能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng);第二個(gè),智能化復(fù)雜體系、人工智能、智慧城市;第三個(gè),智能化制造技術(shù)、材料、制造;第四個(gè),智能化診斷、修復(fù)技術(shù)、智慧醫(yī)療;第五個(gè),傳統(tǒng)工業(yè)的智能化升級(jí);第六個(gè),互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)。
迎接智能時(shí)代
第二個(gè)就是要智慧識(shí)別,識(shí)別就是要分析,相當(dāng)于我們的腦子。這里面要靠大數(shù)據(jù)的分析,大數(shù)據(jù)的分析有兩個(gè)方面,一個(gè)是文本大數(shù)據(jù),是現(xiàn)成的,另一個(gè)是物理大數(shù)據(jù),是通過測(cè)量得到的,比如天氣預(yù)報(bào),我們?nèi)梭w看B超,做CT, 要更加注重物理過程的規(guī)律、模型、方法。通過規(guī)律發(fā)現(xiàn)規(guī)律,事半功倍。
第三個(gè)就是要自動(dòng)反應(yīng)。現(xiàn)如今我們有基礎(chǔ)信息平臺(tái),有互聯(lián)網(wǎng),有物聯(lián)網(wǎng),有集成電路,有芯片技術(shù),有通訊技術(shù)5G的技術(shù),能大大提高自動(dòng)反應(yīng)。
例如,一個(gè)打乒乓球的機(jī)器人,是典型的智能化系統(tǒng),因?yàn)槭紫人吹靡娖古仪?,這是動(dòng)態(tài)感知,第二個(gè)它要算這個(gè)乒乓球彈起來怎么樣,第三個(gè)是它反應(yīng),把它打回去,在智能化的系統(tǒng)中,一個(gè)是人工智能,一個(gè)是智慧地球。人工智能在工業(yè)上已經(jīng)用得非常普遍。
德國(guó)慕尼黑的寶馬工廠里,有5000個(gè)人,里面1000個(gè)是機(jī)器人。在智慧地球里面,包括智慧空天海地、智慧能源環(huán)境、智能制造等。“智慧地球 = 互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”,這是IBM總裁的定義。溫總理在無錫有一段講話,“把所有通過物品,通過信息傳感的設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進(jìn)行智能化處理,這個(gè)就是物聯(lián)網(wǎng)了。”
首先是傳感器,就是一個(gè)器件,它是代替我們?nèi)说难劬?、鼻子、耳朵,把光聲熱電子生物過程變成電。比如光電傳感器來說,非常重視基礎(chǔ)研究,它提供方法、手段、模型、理論。既然是不同運(yùn)動(dòng)形式的器件,我們需要發(fā)現(xiàn)其規(guī)律,進(jìn)行在技術(shù)上提高、實(shí)現(xiàn),從而做成了傳感器,這個(gè)就發(fā)展了光電芯片技術(shù)。
另外,用不同波段探測(cè)器,可以看到不同信息。因?yàn)椴煌牟ǘ斡胁煌奶卣?,所以要做不同波段的探測(cè)器。比如短波紅外,可見光和近紅外,都有不同的用處。現(xiàn)在照相機(jī)是可見光的,如果能發(fā)現(xiàn)規(guī)律,能做出不同波段的探測(cè)器,其應(yīng)用面將非常寬廣。
波長(zhǎng)再長(zhǎng)就是太赫茲(THz),其應(yīng)用面很廣,包括地垢油的監(jiān)測(cè),醫(yī)學(xué)二維成像,安全(爆炸物探測(cè)),雷達(dá)建模等。這里面有核心技術(shù),比如說要做特殊靈敏的探測(cè)器、非夲征Ge光電探測(cè)器,場(chǎng)效應(yīng)晶體管探測(cè)器,肖特基勢(shì)壘探測(cè)器等等。
我們最近發(fā)現(xiàn)一個(gè)新現(xiàn)象:窄禁帶半導(dǎo)體MSM結(jié)構(gòu)與THz光場(chǎng)相互作用,外部電磁波(光子)入射到器件上,將在半導(dǎo)體材料中誘導(dǎo)勢(shì)阱,從而束縛來自于金屬中的載流子,使得材料中載流子濃度發(fā)生改變,出現(xiàn)載流子集聚。
紅外,不僅可以在黑暗里面看清圖象,同時(shí)還能看到溫度分布。我們可以用鐵電薄膜、氧化釩等,制造室溫工作的紅外探測(cè)器,根據(jù)科學(xué)道理,分析不同溫度的物體,以及對(duì)外輻射的能量分布。這也是現(xiàn)在疫情期間,經(jīng)常用來探測(cè)體溫的。
再比如說火情監(jiān)控,可以通過固定式紅外監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)載紅外火情預(yù)警、紅外衛(wèi)星等紅外探測(cè)技術(shù),及時(shí)準(zhǔn)確地穿透煙霧,發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)以及火場(chǎng)被困人員。
智能時(shí)代背景下光電傳感器需求,有以下幾點(diǎn):少光子、單光子、光子數(shù)可分辨紅外探測(cè)器;超大規(guī)模焦平面列陣器件;不同波段光電器件;多波段融合光電器件;室溫工作紅外焦平面器件;新型讀出方式焦平面器件。要清楚材料器件結(jié)構(gòu)中物理過程,并能精細(xì)描述和控制,從而提升技術(shù)水平并達(dá)成創(chuàng)新。
因此,傳感器是智能化系統(tǒng)一個(gè)非常重要的核心技術(shù)。發(fā)展高性能的傳感器芯片非常重要,用更低的成本,實(shí)現(xiàn)更快的速度,更智能化的應(yīng)用。有了好的傳感器,就能握緊核心技術(shù),再通過互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù),把傳感的信息傳出去加以分析,進(jìn)而達(dá)成多功能集成化、無線通信化、柔性化、微型化。
現(xiàn)在新工業(yè)革命對(duì)制造業(yè)也會(huì)有一些影響,首先,工業(yè)革命總是與科技革命相伴而生,制造業(yè)也逐漸從傳統(tǒng)邁向智能化時(shí)代,因?yàn)殡S著工業(yè)機(jī)器人、3D打印、數(shù)字化工廠的出現(xiàn),取代了人工,使勞動(dòng)力成本占總成本的比例不斷減小,使我國(guó)很多制造行業(yè)面臨生存危機(jī),但也促進(jìn)了人工智能機(jī)器人的發(fā)展。而且將來網(wǎng)絡(luò)共享的經(jīng)濟(jì)模式會(huì)出現(xiàn)分布生產(chǎn)模式,智慧工廠和互聯(lián)網(wǎng)工廠。
與此同時(shí),也會(huì)提倡低碳化、綠色的生產(chǎn)與生活方式,突破一些關(guān)鍵技術(shù),其中包括可再生能源技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)、新能源技術(shù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)這些普遍的技術(shù),還包括很多特殊的技術(shù)、傳感的技術(shù)、分析的技術(shù)等等。
制造業(yè)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì),有以下五點(diǎn):原來主要是靠資源和投資驅(qū)動(dòng)的,現(xiàn)在靠技術(shù)進(jìn)步。原來是生產(chǎn)能力的擴(kuò)張,現(xiàn)在是技術(shù)能力的積累。原來是生產(chǎn)型的制造,向服務(wù)型的制造發(fā)展。原來是處在制造業(yè)價(jià)值鏈的低端向價(jià)值鏈的發(fā)展。原來是擠壓環(huán)境,現(xiàn)在是對(duì)環(huán)境友好。
培育創(chuàng)新能力
培育創(chuàng)新能力,對(duì)于一個(gè)單位、科學(xué)家、工程師、學(xué)生都是重要的,關(guān)鍵是人。要遵循客觀規(guī)律,尤其是發(fā)現(xiàn)規(guī)律,開發(fā)技術(shù),實(shí)際應(yīng)用特別重要,要把關(guān)系處理好;第二要修煉內(nèi)在的素質(zhì),勤奮,有好奇心,有創(chuàng)新精神,要漸進(jìn),不要浮躁,有遠(yuǎn)大志向;第三要凝聚驅(qū)動(dòng)的力量,驅(qū)動(dòng)的力量非常重要的是興趣,要有興趣來做這件事,只有產(chǎn)生興趣才能做得;第四要有責(zé)任的驅(qū)動(dòng),我們是人,有精神的驅(qū)動(dòng),責(zé)任的驅(qū)動(dòng);最后要培養(yǎng)一種的精神,就是精益求精,一絲不茍。
結(jié)語
每一位院士都是中國(guó)科學(xué)界的棟梁,中國(guó)科技領(lǐng)域的,對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有著高屋建瓴的見解,也者我們國(guó)家科學(xué)的發(fā)展方向。
從褚君浩院士的報(bào)告中,多次強(qiáng)調(diào)傳感器在第四次工業(yè)革命中的重要作用,也是中國(guó)邁入智能時(shí)代的核心技術(shù)。然而我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)羸弱,核心技術(shù)掌握不多,是整個(gè)中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)亟需改變的現(xiàn)狀。
來源:中國(guó)金融信息中心 | 白伊美 劉思樂、傳感器專家網(wǎng)
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
客服熱線: 15267989561
加盟熱線: 15267989561
媒體合作: 0571-87759945
投訴熱線: 0571-87759942
下載儀表站APP
Ybzhan手機(jī)版
Ybzhan公眾號(hào)
Ybzhan小程序