《電子技術(shù)應(yīng)用》
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中國科學(xué)院院士褚君浩:第四次工業(yè)革命和智能時(shí)代

2021-06-19
來源:與非網(wǎng)

  與非網(wǎng)6月16日訊 近日,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)教授褚君浩院士以“第四次工業(yè)革命和智能時(shí)代”的主題發(fā)布了報(bào)告。

  褚君浩院士從“第四次工業(yè)革命,、迎接智能時(shí)代,、培育創(chuàng)新能力”等多個(gè)方面,分享第四次工業(yè)革命的驅(qū)動(dòng)力,、特征和態(tài)勢(shì),,討論智能化復(fù)雜體系的核心技術(shù)以及探討智能時(shí)代背景下的應(yīng)對(duì)措施,。褚君浩院士站在科技領(lǐng)域最前沿的分享引起了在場(chǎng)聽眾的極大興趣,在了解工業(yè)變革和智能未來的同時(shí),,也增強(qiáng)了科技強(qiáng)國,、實(shí)現(xiàn)中國夢(mèng)的信心?;顒?dòng)在新華社現(xiàn)場(chǎng)云平臺(tái)同步直播,。

  褚君浩,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,《紅外與毫米波學(xué)報(bào)》主編,,中科院學(xué)部主席團(tuán)成員,曾任第十,、十一屆全國人大代表,,上海市政府參事、上海市科協(xié)副主席,。

  褚君浩院士長(zhǎng)期從事紅外光電子和半導(dǎo)體物理研究,。獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)三次、部委級(jí)自然科學(xué)獎(jiǎng)或科技進(jìn)步獎(jiǎng)12次,。2014年評(píng)為十佳全國優(yōu)秀科技工作者,,2017年獲首屆全國創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)?wù)拢?017年評(píng)為“光榮與力量”感動(dòng)上海年度人物“。

  褚君浩院士從第四次工業(yè)革命,、迎接智能時(shí)代,、培育創(chuàng)新能力三方面,分享第四次工業(yè)革命的驅(qū)動(dòng)力,、特征和態(tài)勢(shì),,討論智能化復(fù)雜體系的核心技術(shù)以及探討智能時(shí)代背景下的應(yīng)對(duì)措施。下文為報(bào)告整理而成:

  第一次工業(yè)革命起源于英國,,以機(jī)械化為特征,。第二次工業(yè)革命,以電氣化為特征,。第三次工業(yè)革命,,以信息化為特征。現(xiàn)階段,,正值第四次工業(yè)革命,,此次工業(yè)革命具有以下三個(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)域涌現(xiàn)發(fā)明和發(fā)現(xiàn),,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,以信息技術(shù)提升能級(jí),。

  新工業(yè)革命的技術(shù)態(tài)勢(shì)主要體現(xiàn)在六個(gè)方面:第一,,智能化分布式新能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng),;第二,,智能化復(fù)雜體系、人工智能,、智慧城市,;第三,智能化制造技術(shù),、先進(jìn)材料,、極端制造;第四,,智能化診斷,、修復(fù)技術(shù)、智慧醫(yī)療,;第五,,傳統(tǒng)工業(yè)的智能化升級(jí);第六,,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

  智能時(shí)代的核心是智能化系統(tǒng),智能化系統(tǒng)有”三大支柱“——?jiǎng)討B(tài)感知,、智慧識(shí)別,、自動(dòng)反應(yīng)。

  動(dòng)態(tài)感知可以看作智能化系統(tǒng)的”五官“,,由于二維碼,、條形碼并非動(dòng)態(tài),所以智能化系統(tǒng)需要依靠傳感器,,達(dá)成動(dòng)態(tài)感知,;智慧識(shí)別可以看作智能化系統(tǒng)的”腦子“。智慧識(shí)別需要依靠大數(shù)據(jù)分析,而大數(shù)據(jù)分析主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,,一個(gè)是文本大數(shù)據(jù),,另一個(gè)則是物理大數(shù)據(jù);對(duì)于自動(dòng)反應(yīng)而言,,現(xiàn)有的基礎(chǔ)信息平臺(tái),,如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng),、集成電路,、芯片技術(shù)、通信技術(shù),,可以極大程度地提高智能化系統(tǒng)的自動(dòng)反應(yīng)能力,。

  智能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在某個(gè)特定區(qū)域內(nèi),實(shí)施多個(gè)行為,。隨著區(qū)域越來越大,,行為越來越多,智能系統(tǒng)的智能程度便越來越高,。

  以智慧城市為例,,智能系統(tǒng)建立在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的基礎(chǔ)信息化技術(shù)上,,故智慧城市至少應(yīng)該有四層架構(gòu):感知層,、互聯(lián)層、分析層,、反應(yīng)層,。智能系統(tǒng)在城市綜合管理、 交通物流貿(mào)易,、能源環(huán)境安全,、醫(yī)療文化教育和城市社區(qū)安居五大方面得到廣泛應(yīng)用。

  實(shí)現(xiàn)智能化的兩個(gè)核心技術(shù)

  實(shí)現(xiàn)智能化需要兩個(gè)核心的技術(shù),,一個(gè)是通過傳感器芯片實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)感知技術(shù),。另一個(gè)是通過模型和通過大數(shù)據(jù)的分析實(shí)現(xiàn)的智慧分析系統(tǒng)。

  傳感器,,作為一種器件,,它可以把光、聲,、熱,、電子、生物信號(hào)變成電信號(hào),。傳感器領(lǐng)域非常重視基礎(chǔ)研究,,緣于基礎(chǔ)研究可以提供方法,、手段、模型,、理論,。針對(duì)不同運(yùn)動(dòng)形式的器件,需要發(fā)現(xiàn)其規(guī)律,,進(jìn)而在技術(shù)上提高,、實(shí)現(xiàn),從而做成傳感器,。

  以光電傳感器為例,,智能時(shí)代背景的下光電傳感器,需具有以下幾個(gè)器件:少光子,、單光子,、光子數(shù)的可分辨的紅外探測(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,。我們要清楚材料器件的物理結(jié)構(gòu),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,。

  傳感器是智能化系統(tǒng)中重要的核心技術(shù),發(fā)展高性能的傳感器芯片非常重要,,要以更低的成本,,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),,把傳感信息傳遞出去加以分析,,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳感器的多功能集成化、無線通信化,、柔性化,、微型化。

  智慧分析系統(tǒng)的核心技術(shù),,就是智慧分析,、模型分析、大數(shù)據(jù)分析。現(xiàn)階段,,我們處于一個(gè)”波動(dòng)“的世界中,,每種波都有其頻率、強(qiáng)度,、相位,、偏振。人們會(huì)先將獲取到的波譜特征存入數(shù)據(jù)庫,,之后將測(cè)量到的波譜與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,,繼而進(jìn)行分析和判斷。

  新工業(yè)革命對(duì)制造業(yè)的影響

  基礎(chǔ)研究是歷次工業(yè)革命的”科學(xué)源泉“,,其在歷次工業(yè)革命中得以發(fā)展,。基礎(chǔ)研究將推動(dòng)第四次工業(yè)革命發(fā)展,,在智能時(shí)代背景中催生出新發(fā)現(xiàn),、新技術(shù)。

  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,。隨著工業(yè)機(jī)器人、3D打印,、數(shù)字化工廠取代了傳統(tǒng)的人工,,使得勞動(dòng)力成本占總成本的比例不斷減小,導(dǎo)致我國很多制造行業(yè)面臨生存危機(jī),,但其也促進(jìn)了人工智能機(jī)器人的發(fā)展,。

  未來,網(wǎng)絡(luò)共享的經(jīng)濟(jì)模式會(huì)衍生出分布生產(chǎn)模式,,如智慧工廠和互聯(lián)網(wǎng)工廠。制造業(yè)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì),,有以下五點(diǎn):驅(qū)動(dòng)力由依靠資源和投資,,轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g(shù)進(jìn)步;生產(chǎn)能力由依靠擴(kuò)張,,轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g(shù)能力的積累,;由生產(chǎn)型制造,轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)型制造,;制造業(yè)的價(jià)值鏈向高端發(fā)展,;由擠壓環(huán)境,轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)環(huán)境友好,。

  在新工業(yè)革命的應(yīng)對(duì)措施方面,。首先,應(yīng)該做好推進(jìn)新工業(yè)革命的頂層設(shè)計(jì)。其次,,要積極投資新工業(yè)革命需要的重要基礎(chǔ)設(shè)施,,包括宏觀的新基建,以及各省,、市,、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),。再次,,要培育創(chuàng)新環(huán)境,推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新浪潮,。構(gòu)建未來產(chǎn)業(yè)的培育體系,,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。最后,,推動(dòng)適應(yīng)新工業(yè)革命需要的機(jī)制,、體制建設(shè)。其中,,有四個(gè)方面的工作需要加強(qiáng),,第一,加強(qiáng)科學(xué)規(guī)律和核心技術(shù),、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三部曲,。第二,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室成果的中試研發(fā),,企業(yè)要提早介入,,政府要分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。第三,,切實(shí)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,,建立產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、聯(lián)合研發(fā)中心,,政府要引導(dǎo)支持,。第四,要提高企業(yè)的自主創(chuàng)新意識(shí),,增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力,。




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