任正非：第四次工业革命来了，院士：传感器是核心技术！

这是在华为创始人、 CEO任正非接受国际大学生编程比赛（ICPC）基金会、导师、冠军得主的《纪要》中，任正非提出，我们正在向第四次工业革命迈进，其中一个重要的基石，就是计算能力。与此同时，第四次工业革命是如此的宏大，如此的庞大。

在任正非的演讲后，2023华为全连接会议上，孟晚舟发布了华为未来十年的战略，即“全智能”，将其划分为“所有物体都可连接”、“所有程序可建模”、“所有决策都可计算”三个部分。

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以传感技术为中心，关注世界前沿市场动向，技术动向，产品选择等方面的专业和垂直服务。以传感产品和技术为基础，为众多电子制造业从业人员和传感器制造商提供准确的匹配和对接。

根据华为的预测，第四次工业革命将会是一场彻底的智能革命，它会带动芯片和传感器等硬件的发展，而在这些硬件上建立起的计算能力和人工智能模型，则是其发展的基石。

而中国科学院褚君浩院士，也曾在一场报告会上，提出了一个观点，那就是“智能化”，这是未来的发展方向。在第四次工业革命时期，传感器是智能体系中的一项关键技术，因此，研制高性能的传感芯片具有十分重要的意义。

很明显，华为的这一战略预见，和这位老院士的高瞻远瞩是一致的，未来的第四次工业革命，对感知的需求量将会是一个巨大的数字，它将成为未来智能时代，实体与数字世界之间的重要纽带。

褚君浩院士，就第四次工业革命的特征，传感器的作用，工作原理，传感器的重要性等，进行了详细的论述。这是一个全新的传感器时代！

专家卷宗

中国科学院院士褚君浩。中国科学院上海科技物理所研究员、复旦大学材料学、《红外与毫米波学报》编委、中科院院士、中科院院士等。褚君浩院士是一位在中红外光电、半导体物理领域有多年研究经验的人。曾获国家自然科学奖12项，部委级自然科学奖12项。中国科学院于二零零五年获选为「中国科学院」会员。

第四个工业时代，

18世纪，英国开始了第一次工业革命，其特点是机械化。那时候是蒸汽机车，后来科技进步了，机器代替了人力，人类进入了机械化的时代。其次，社会生产力得以解放与发展，社会财富阶层的产生，使社会面貌发生了变化；农民工由乡村转移到城市，这就是城市化的开端。

19世纪，以电气化为标志的第二次工业革命。电机和发电机是在实验室里被发现的。那时美德走在世界的前列，电力的普及与石油的大规模开发，使科技成果得以依序转化为生产力，促进了全球经济的快速发展，也使人们的生活发生了翻天覆地的变化。垄断资本对一国乃至全球的政治、经济生活产生了巨大的影响；在造成环境污染的同时，也增强了世界的联系。

工业革命就是科技与科技的交叉推进，科技促进了科技，科技变成了应用，而应用反过来又提出了需求，科技反过来又找到了解决问题的方法，形成了一个恶性循环。打个比方，人类的第一次工业革命，就是科技，科技。而第二次工业革命则不同，它是以科技为起点，以科技为基础，以科技进步为基础的。

20世纪是以信息化为主要特点的第三次工业革命。从科学开始，到科技，再到科学，这是一种发展。随着原子物理、量子力学、固态物理、近代光学、半导体等学科的不断发展，我们在半导体晶体管，集成电路，激光，光纤，电磁波，巨磁电阻效应等领域取得了突破性进展，从而推动了电子，微电子，原子能，光学，新材料，信息技术等一大批新兴产业的发展。

所以，是什么推动了这场革命？

1.能源与环境问题凸显，对可持续发展造成了极大的压力

以前北冰洋被冰层覆盖，当北极熊捕猎的时候，他们会在冰面上挖出一个洞穴，让鱼儿从里面钻出来，然后在里面抓到食物。不过，随着冰层的消融，它们无处可钻，于是就出现了北极熊捕食幼熊的现象，这也是为什么游客们会在这里发现幼熊骨架的原因。如果北极地区的格陵兰岛的冰层完全消融，那么海平面就会升高7.2米。就上海而言，浦东的海平线与海面的差距在2米以内，而浦西的海平线则在3-4米之间。假如海平面上涨7.2米，那就是整个浦东都要被淹没了。

2.人类对美好生活的不懈追求

我们以前看的是黑白电视机，现在是彩色电视机，而且显示屏也在变大，也许在未来还会看到立体声。激光全息照相技术是目前国内外研究的热点之一。

3.信息化和科技的高度发达，是工业革命的基础

如今，以材料科学的新发现为基础，微纳米装置和新的生产工艺为基础；以脑科学与认知科学为基础，推动高智能；从信息时代向大数据方向发展，从程序走向智能，从微型走向微纳化，从传统的“机-机”向“人-机-物”的网络化转变。

比如，随着摩尔定律的临近，芯片的体积也在不断地缩小，未来很有可能会出现自旋电子学的问题。自旋电子器件具有高速度、低功耗等优点，可以进一步提高集成度；同时，可以将光、电和磁相结合，实现信息存储、计算和感知一体化，实现更高速度的集成电路。

在信息，生物，材料，能源，环境等方面已经有了突破性的进展，许多观念，观念，技术都将有巨大的飞跃。随着信息技术的发展，人类将步入“后信息时代”。

这也是为什么，人类从一开始的机械化，到后来的电气化，再到最后的信息技术，最后的发展方向便是智能。它的特殊之处，就是将智慧和物质融合在一起，也就是所谓的智能融合。目前，第四次工业革命的特点是：在物理学、数学、生物学的基础上，信息科技的发展；多学科的研究与创新，多轨道并行，相互促进；信息科技与多个学科的科技结合得越来越紧密，信息化已经渗透到了社会的方方面面。

“新工业革命”主要表现为：一是新能源的智能化、分布式、能源互联网；第二个，是一个复杂的智慧系统，一个是人工智能，一个是智慧城市。第三类是智能制造技术，新材料，极限制造；第四个，就是智能诊断和维修技术，智慧医疗。第五项，是对传统产业进行智慧改造；第六个是网络，传感器，物联网，大数据。

拥抱智能化时代

智能时代以智能体系为特征，其核心是智能化。一个智慧的体系，分为三个部分，一个是动态感应，一个是智能识别，一个是自动反应。

首先，它必须是动态的，就像人的眼睛和耳朵一样，但二维码和条形码是不能移动的，而是提前准备好的。在智能系统中，我们需要依靠感应器，来实现运动，而感应器，就是用来代替我们的五感。

第二个方面是要有智识，识识是指要分析，就像我们的大脑一样。这离不开大数据的分析，大数据的分析分为两种，一种是现有的文本大数据，一种是通过测量获得的物理大数据，就像天气预报一样，我们的身体可以做B超、 CT，要更多地关注生理过程的规律、模型和方法。从规律中寻找规律，才能达到事半功倍的效果。

第三点，就是要有一种本能的反应。现在我们有了基本的信息平台、互联网、物联网、集成电路、芯片、通信、5 G等技术，可以极大地提升我们的自动化水平。

比如，打乒乓球的机器人，就是一个典型的智能系统，它能看到乒乓球，这是一种动态的感觉，其次，它要计算出乒乓球会反弹到什么程度，最后，它会做出什么样的反应，然后反击。人工智能已经广泛应用于工业领域。

宝马位于德国慕尼黑，拥有5000名员工，其中1000名都是机器人。智慧地球包含了智慧的天空，智慧的环境，智慧的制造等等。IBM CEO对智能地球的定义是：“智能地球=互联网+物联网”。温在无锡的一次演讲中说过，“将一切东西都通过传感器和网络相连，实现智能处理，这就是物联网。”

所谓智能系统，就是指在一定的范围内，实现一定的智能操作。例如在智能家居中对老人和小孩进行监控或监控；智能小区能量调节系统；智能化的工厂后勤管理系统。因此，一个智慧的体系，必然会在一个地区，进行一种，两种，三种行动。面积越大，动作越多，智商也就越高。

基于互联网、物联网、大数据、云计算等信息技术，智慧城市应具备感知层、互联层、分析层、响应层四个层次，并将其应用于城市综合管理、交通与物流、能源与环保、医疗与文化教育和城市居住保障等五个领域。

其中最关键的两项技术，一项是基于传感芯片的实时传感技术。第二个就是智能分析系统，它利用建模和大数据进行分析，像是一个人的心脏监护仪，数据分析中心会把这些数据实时传输给你，一旦你的心电图出现问题，你就能第一时间做出反应，这才是真正的智能医学。

首先是感应器，也就是一种装置，用来取代人的视觉、嗅觉、听觉等感官，将光声、热、电等生物学过程转化为电能。以光传感器为例，它强调的是基础研究，提供了方法，提供了方法，提供了模型，提供了理论。因为是两种不同的运动方式，所以我们要找出其中的规律，然后改进和实现，制造出一种传感器，这就是光电子芯片技术的发展。

而且，使用不同的波长的探测器，能得到的信息也不一样。由于各个频段的特性都不一样，需要用不同的波段来检测。例如红外线，红外线，可见，红外线等等，用途各不相同。而目前相机是可见光，若能找出其中的规律，并制作出各种波长的侦测器，那麽它的应用范围就会很广。

太赫兹（THz）在石油污染监控、医疗2 D成像、安防（爆炸物检测）、雷达模型构建等领域有着广泛的应用前景。这其中涉及到了一些关键的技术，比如高灵敏度的探测器，非接触式锗探测器，肖特基势垒探测器，等等。

申请人在前期研究中发现了一种新颖的物理机制：利用窄禁带半导体MSM结构与太赫兹场作用，当外界电磁波（光子）进入半导体材料时，会在其内部形成一个势阱，进而限制其内部的载流子浓度，导致载流子的聚集。

红外线，不但能在黑暗中看见影像，也能看见温度的分布。利用铁电薄膜、钒氧化物等材料，制备出室温工作的红外探测器件，并依据科学原理，研究目标在不同温度范围内的变化规律，研究其对外界辐射的影响。这也是目前流行时，常用的一种检测体温的方法。

又比如火灾监控，利用固定红外监控系统、航空红外火灾预警、红外卫星等红外检测手段，能够在短时间内准确地透过浓烟，找到起火点和被困人员。

智能化时代对光传感器的要求是：少光子，单光子，光子数可分辨的红外探测器；超大焦面阵列装置；异波带光电子装置；多波带熔合光电子装置；室温工作的红外 FPA装置；一种新的读取模式焦平面装置。理解和掌握器件的物理过程，实现对器件的精确表征与调控，提高器件的工艺水平，实现创新。

所以，在智能控制系统中，传感器是一项十分关键的核心技术。研制出性能优异的传感芯片，以较低的价格获得快速、智能的应用，是当前的研究热点。有了一台好的感应器，他们就可以掌握自己的核心技术，然后利用网络技术，将感知到的信息传递到其他地方，进行分析，从而实现多功能的集成化、无线通讯化、柔性化和小型化。

第二项，则是智能、建模、大数据。我们所处的世界，是一个波的世界，有重力波，有电磁波，有机械波，有频率，有振幅，有相位，有极化。

例如，苹果，樱桃，梨子，葡萄在光谱上是不同的。每个人身上的衣物，都有不同的波段，我们将其光谱特性，储存在资料库中，在运用时，可将测定的光谱，与资料库中的资料，进行比对，做出判断。医疗影像中的大数据，是将影像与光谱相结合，实现对影像的辨识。

因此，这款智能芯片，就是将解析芯片与感应芯片相结合，收集波动的特性，建立数据库，建立属于自己的体系。

对基础研究的重视，是历次工业革命的科学源头，也是每一次工业革命发展的动力。基础研究是第四次工业革命的重要动力，也是智能化的大背景下的新科技。因此，科学、技术、科学、技术相互结合，按照科技自身的规律进行研究，从而促进其发展。

新工业革命的到来，将会给制造业带来一定的冲击，第一，工业革命往往伴随着科技革命，制造业正在从传统走向智能，随着工业机器人，3D打印，数字化工厂的建立，代替了人工，降低了劳动力成本在生产成本中的比重，这给我国的许多制造业带来了巨大的挑战，同时也推动了人工智能机器人的发展。未来的分享经济，将会向分布式、智能化、网络化的方向发展。

在此基础上，提倡低碳化、绿色的生产和生活模式，在可再生能源技术、储能技术、智能电网技术、新能源技术、云计算、物联网等共性技术的基础上，在许多特殊技术、传感技术、分析技术等方面取得突破。

制造业转型的方向，有五个方面：过去是以要素、投资为主，而今天是科技发展为主。最初是扩大了产量，而现在则是增加了技术实力。最初是生产制造业，后来变成了服务制造业。原来是处于生产价值链的低端向高层次发展。以前的压力太大了，现在变成了环保了。

在面对新工业革命时，应作好顶层规划，以推动新工业革命。其次，应大力投入新产业革命所需的重大基础设施建设，其中既有宏观上的新基建，也有乡镇、乡镇、乡镇、乡镇、省级的基础设施建设。其次，要创造一个创新的环境，促进科技创新的热潮。本文认为，我国应建立一个具有前瞻性的发展模式，以指导我国未来产业的发展。

四是推进以新产业革命为目标的体制机制构建。要强化以下几个方面的工作：一是强化核心技术与产业发展的科学法则。第二，要加大对实验研究和开发的力度，企业应及早参与，政府应承担风险。第三，在政府的引导和扶持下，切实加强产学研的协作，建设产学研联合实验室和研发中心。第四，要加强企业的自主创新，加强企业的自主创新能力；

最后，老子说：“术可以不学，但可以学。”庄子曾经说过，“用道来驾驭它，它就会成功。没有了大道，功法就会衰弱。”这两个字，很好地诠释了科学与科技之间的关系。

培养创造力

培养学生的创造力，无论对一个单位，对科学家，对工程师，对学生，都是如此。第一，要符合客观规律，特别是要探索规律、发展科技，尤其要重视运用，要处理好各种关系；第二要修养内心品质，勤勉、求知、创新，循序渐进，不急躁，胸怀大志；第三要汇聚推动力，推动力很重要，要对这件事情感兴趣，有了兴趣，才能把事情做好；第四要有责任心，我们都是以人为本、以精神为动力、以责任为动力；第三，要养成一种追求完美、追求完美、细致的精神。