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褚君浩院士:傳感器是智能化系統(tǒng)非常重要的核心技術(shù)


  來源: 中國金融信息中心 時間:2022-05-10 編輯:清風(fēng)
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近日,第十九期“海上院士講壇”在中國金融信息中心舉行。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海技術(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)革命和智能時代”的主題報告。


褚君浩指出,傳感器是智能化系統(tǒng)一個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,進而達成多功能集成化、無線通信化、柔性化、微型化。



第四次工業(yè)革命


18世紀,第一次工業(yè)革命起源于英國,以機械化為特征。當時先有蒸汽機,隨著技術(shù)和性能的不斷提高,大機器生產(chǎn)取代手工勞動,整個世界開始機械化。進而,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;勞動力從農(nóng)村走向城市,開始了城市化的進程。


19世紀,第二次工業(yè)革命,以電氣化為特征。由于在實驗室里面發(fā)現(xiàn)電磁學(xué)規(guī)律,從而發(fā)明了電動機和發(fā)電機。當時,美德兩國處于領(lǐng)先地位,電力的廣泛應(yīng)用及石油的大量開采,將科學(xué)技術(shù)成就循序運用到生產(chǎn)中,推動了世界經(jīng)濟的迅速增長,進一步改變了人民的生活方式;壟斷資本影響國家和世界的政治和經(jīng)濟生活;加強了世界聯(lián)系,同時帶來了環(huán)境污染。


工業(yè)革命是技術(shù)和科學(xué)交叉推動,科學(xué)推動技術(shù),技術(shù)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用,應(yīng)用對技術(shù)提出要求,技術(shù)要解決問題,又想辦法從科學(xué)上來解決,以此循環(huán)。好比,第一次工業(yè)革命是從技術(shù)開始,然后到科學(xué),再到技術(shù)。第二次工業(yè)革命就不一樣了,完全是從科學(xué)開始,然后到技術(shù)再到科學(xué)。


20世紀, 第三次工業(yè)革命,以信息化為特征。從科學(xué)出發(fā)到技術(shù)再到科學(xué),由此發(fā)展。通過原子物理、量子力學(xué)、固體物理、現(xiàn)代光學(xué)和半導(dǎo)體科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn),使得我們在半導(dǎo)體晶體管、集成電路、激光、光纖、電磁波、巨磁阻效應(yīng)等方面,得到了技術(shù)性的發(fā)展,進而促進了電子技術(shù)、微電子技術(shù)、原子能技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、新材料技術(shù)、信息技術(shù)等一系列新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


那么,新的工業(yè)革命驅(qū)動力是什么?


1.能源和環(huán)境問題突顯, 全球可持續(xù)發(fā)展面臨巨大壓力


過去北冰洋都是冰,北極熊覓食時,在冰上打個洞,魚游過來,就可以撈魚吃。可是,隨著冰川融化,沒有地方打洞,最終造成大熊吃小熊,這也是人們?nèi)ヂ糜螘r能看到小熊骨骼的原因。倘若北極格陵蘭島冰蓋全部融化,海平面將上升7.2米!對上海來說,浦東海拔高度和海平面距離不到2米,浦西只有3到4米。如果海平面上升7.2米,意味著浦東要全部浸到水里去了。


2. 人類不斷追求更加美好的生活


我們過去看黑白的電視,后來看彩色的電視,屏幕越來越大,將來可能會看看立體的電視。激光全息攝影就是其中一種方案,人們也在為之研究。


3. 信息科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展為工業(yè)革命創(chuàng)造條件


現(xiàn)在基于物質(zhì)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)、微納米器件和制造新技術(shù);基于腦科學(xué)和認知科學(xué)發(fā)展,促進高度智能化;數(shù)字化發(fā)展成為大數(shù)據(jù),程序化發(fā)展到智能化,小型化發(fā)展到微納化,網(wǎng)絡(luò)化由機—機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到人—機—物網(wǎng)絡(luò)。舉個例子,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,可實現(xiàn)更高集成度,還能融合光、電、磁,實現(xiàn)存儲、計算、傳感為一體的器件,從而實現(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)都會發(fā)生大的躍變。人類進入后IT時代,迎接智能時代。所以第一次工業(yè)革命是機械化,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)革命總趨勢就是智能化。它的特點就是智慧融入物理的實體系統(tǒng)里面,簡稱智慧融物?,F(xiàn)在第四次工業(yè)革命有以下三個特征:信息科學(xué)技術(shù)在物理數(shù)學(xué)生物基礎(chǔ)上進一步提升;多領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)和發(fā)明多軌并行、交叉推動;信息科學(xué)技術(shù)和多領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)深度融合,將信息滲透到各個領(lǐng)域,由此用信息技術(shù)提升能級。


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