褚君浩院士眼中的智能时代、传感器与新质生产力

三月二十九日，应上海市政协委员、特级校长曾宪一的邀请：徐汇中学院士校友褚君浩回到母校举办主题为《放飞科学梦想迎接智能时代》的科创讲坛。褚君浩先生鼓励同学们充分利用学校科创软硬件平台进行科学探索，提高动手实验实践能力，培养创新精神和创造力。

徐汇中学曾宪一校长具体向笔者介绍说：褚君浩先生系一九六二届校友，徐汇中学校友会名誉会长。他是享誉世界的半导体物理专家，中国科学院院士。现任中国科学院上海技术物理研究所研究员，复旦大学光电研究院院长。他长期从事红外光电子物理和半导体研究以及新型光电子器件和学科交叉研究；二零一七年获首届全国创新争先奖章，二零二二年年评为上海市大众科学传播杰出人物。褚君浩院士在徐汇中学母校的主题讲座由四个要素内容构成：智能时代与传感器、红外慧眼的功能、红外探测与隐身、培育飞翔的潜能。笔者结识褚君浩院士是在二零零五年，他还曾经是全国人大代表并积极建言献策。笔者有幸多次和他面对面地交流并持续关注其科技主张和产业化前沿的高见，现整理其最新见解以供读者参考。

三月二十九日，褚君浩院士回徐汇中学母校举行专题学术演讲

一、智能时代就是第四次工业革命

褚君浩院士认为：实际上在智能时代之前，人类已有三次成功的工业革命。第一次就是蒸汽机，先有一个蒸汽机，瓦特把这个改成飞轮，改成轮子转动，后来就工业革命了。从牛车、马车到火车，轮船，蒸汽机，第一次工业革命是机械化革命；显然旧中国根本没有赶上。

褚君浩院士在母校杰出校友雕塑作品广场的留影

第二次工业革命特征是电气化，就是目前中学课本里仍然在学习的电磁学规律等。然后有了发电机，有了电动机，生产率大幅度提升。褚君浩认为这两次工业革命各有不同：第一次工业革命是先有技术，再改进技术，改进蒸汽机，科学在里面起了作用；从技术到科学到技术往返。第二次工业革命完全是从实验室出来的，具体就是法拉第电磁感应、电磁学的规律，然后有电动机、发动机；所以它完全是从科学再到技术的不断提升。但是两次工业革命共同点就是——科学与技术交叉推动进行。新中国成立之后，一直就在努力追赶电气化目标。

第三次工业革命，核心特征就是信息化。这就是我们现在已经获得的电子技术、微电子技术、原子能技术、光学技术等方面的发展。概括而言：第一次机械化，第二次电气化，第三次信息化。而第三次工业革命也是科学技术交叉推动，因有了量子力学，所以就有固体能带理论；所以有半导体技术，所以有集成电路，以及手机相机等所有一切。最大的根源就是量子力学，后面又有了通讯、计算机等新领域的进步。科学与技术交叉推动第三次工业革命。

目前的第四次工业革命根本特征是什么呢？褚君浩院士指出：就是智能化，把智慧融入到一个物理实体系统里面，把数字融合到实体的产业发展里面去。智能时代的最核心的，就是智能化的系统。关于智能化的系统，褚君浩院士以能够守球门的机器人为例加以说明。即它就是一个智能化的系统，它首先可以看得见球，其次它可以分析这个球到哪里去，第三个它把球拦住。所以，这一个系统很明确地就是一个智能化的系统。有三大要素：第一动态感知，动态看到这个球；第二智慧识别，它要看球到哪里去；第三计时反应，把这个球接住。

二、智能时代传感器研发无处不在

智能时代，传感器无处不在。褚君浩院士强调：传感器与计算机、通信，被称为信息系统的三大支柱，已经成为了衡量一个国家科技水平以及是否处在国际战略竞争制高点的一个重要标志。各种机器设备中的传感器就相当于人类的五官和神经系统，它们让机器能听、能闻、能看，从而更好地感知、学习和进化，为我们提供高精度、智能化的服务。传感器家族有哪些成员？它们能为我们提供怎样的服务？高性能传感器的市场长期被美国、日本、德国的企业占据，我国科学家如何才能在这一领域拼出一席之地？这是读者普遍关心的新话题。

上海市政协委员、正高级特级教师、徐汇中学特级校长曾宪一先生近影

简单来说，传感器就是用材料经过一定的设计，做成的一个器件，取代耳朵、鼻子、舌头、眼睛、皮肤的功能。它能够看得见、听得见，能够闻得出味道，能够感知到。它可以比人类的功能更强大，所以传感器要具有高性能。传感器具有的高性能，一般要超过人类的五官，能够听得到很远的声音，能够看得见红外光。褚君浩院士介绍说：日常生活当中传感器非常多，最敏感的一个传感器就是：你把手机靠近耳朵的时候，手机的屏幕就暗了，所以随便怎么碰耳朵，照样可以打电话，这就是手机传感器在起作用。手机里面传感器最多，而且都很小、很灵敏。现在传感器的发展趋势就是高精度、高灵敏、高速响应、高稳定性、高可靠性、微型化、柔性化、多功能集成化、数字化、智能化、无线通信化，另外还要绿色环保。

一部智能手机中有20多个传感器，一部汽车更是有多达上百个各类传感器。无处不在的传感器，已经成为全世界最具发展潜力的高新技术产业。但是褚君浩院士介绍：目前全球2万多种传感器产品中，我国能生产的只有大约6000种，显然还远远不能满足国内市场的需求。智能手机中，传感器几乎均为国外产品；每年我国各种中高端传感器进口占比高达80%，传感器芯片进口的占比甚至要接近90%。而传感器国内一般来说都能制造，在一般应用上也都适用，但是在高端应用、精细应用方面和国外有差距，这就要发扬工匠精神赶超世界一流。

左起：陈文祺、鲁宗元、褚君浩院士、苏子桐，在主题活动中合影留念

三、新质生产力视角看传感器产业

褚君浩院士对新质生产力概念，有独到的深刻见解。如他最近就指出：“从简单的技术进步到复杂的技术创新，都可以看到新质生产力所起的作用。比如远古时代，人们把树枝削尖用来打猎，这种对工具的改进就是最原始的新质生产力。削尖的树枝、木棍比以前的东西更有用，这就是人们最先发现的一个规律，也印证了只有掌握了一定的规律，才能达到技术提升”。褚君浩院士还提出发展新质生产力也要避免一个误区，那就是不要指望“脑子一想”就能出现新质生产力，而不是去认真思考、认真对待现在从事的工作、现在所做的产业。他强调：“所谓新质生产力，它的产生一定是连续的，一定是有一个由量变到质变的过程。因此，我们应当多从目前正在着手的工作中去寻找创新点，而不是指望睡觉时做个梦，第二天新质生产力就放在你面前了。古往今来，一个大的创新成果的出现，都是在渐进中形成了跨越。就拿我们团队现在正在从事的一种新材料研究来说，将来会在能量转化、太阳能电池创新等方面起到极大的作用，但我们也清醒地认识到，这样的研究是需要一个较长的积累过程的”！

关于传感器研发和产业化运用前景，我注意到去年11月5日、2023世界传感器大会在河南郑州举行。大会以“感知世界、智创未来”为主题，其举办的系列活动丰富多彩，除开幕式与主旨报告会，还同步举办包括国际传感器企业家峰会等在内的10个分场活动、产销对接会、中欧传感器产业合作交流会以及传感器创新创业大赛，并同期举办该领域科技成果展。

作者在徐汇中学褚君浩中队冠名典礼上的留影

在郑州的专业论坛场合，中国科学院院士褚君浩就明确提出：在智能时代的所有技术态势里面，需要有精确的传感器才能得到物理的信息，才能够实现数字化，并进行智能化的分析处理。他强调：“在整个场景的强需求牵引下，相信未来中国在传感器领域有非常大的发展空间”！而从新质生产力视角来观察：“传感器目前应用范围已经远超测量、控制系统等范畴，延伸到自动驾驶、智能家居、机器人、远程医疗等新兴领域，并正在成为智慧经济的新引擎”。如郑州发布的《2023全球传感器产业趋势研究报告》显示，2022年全球传感器市场规模达到1792.4亿美元，智能传感器占据近1/4的份额；与此同时，智能传感器增速数倍于整个传感器行业的平均增速。而根据报告预测：到2025年，全球传感器产业当中，智能传感器份额会达到1/3的水平。因此，包括河南、上海等地的传感器自主研发和应用正当时！

（作者为上海社会科学院上海国际经济交流中心研究员）