18世紀，次工業革命起源于英國，以機械化為特征。當時先有蒸汽機，隨著技術和性能的不斷提高，大機器生產取代手工勞動，整個世界開始機械化。進而，生產力得到解放和發展，出現擁有資產的階層，改變了世界的面貌；勞動力從農村走向城市，開始了城市化的進程。

19世紀，第二次工業革命，以電氣化為特征。由于在實驗室里面發現電磁學規律，從而發明了電動機和發電機。當時，美德兩國處于地位，電力的廣泛應用及石油的大量開采，將科學技術成就循序運用到生產中，推動了世界經濟的迅速增長，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濟生活；加強了世界聯系，同時帶來了環境污染。

舉個例子，現在集成電路發展非常困難，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。自旋電子器件高速度、低功耗，可實現更高集成度，還能融合光、電、磁，實現存儲、計算、傳感為一體的器件，從而實現更高速的集成電路。

信息、生物、材料、能源、環境等領域的一些重大突破已出現萌芽，很多思想、理念、技術都會發生大的躍變。人類進入后IT時代，迎接智能時代。

所以次工業革命是機械化，第二次工業革命是電氣化，第三次工業革命是信息化，第四次工業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里面，簡稱智慧融物。現在第四次工業革命有以下三個特征：信息科學技術在物理數學生物基礎上進一步提升；多領域發現和發明多軌并行、交叉推動；信息科學技術和多領域科學技術深度融合，將信息滲透到各個領域，由此用信息技術提升能級。

新工業革命的技術態勢有六個方面：個，智能化分布式新能源系統、能源互聯網；第二個，智能化復雜體系、人工智能、智慧城市；第三個，智能化制造技術、材料、制造；第四個，智能化診斷、修復技術、智慧醫療；第五個，傳統工業的智能化升級；第六個，互聯網、傳感器、物聯網、大數據。

迎接智能時代

第二個就是要智慧識別，識別就是要分析，相當于我們的腦子。這里面要靠大數據的分析，大數據的分析有兩個方面，一個是文本大數據，是現成的，另一個是物理大數據，是通過測量得到的，比如天氣預報，我們人體看B超，做CT， 要更加注重物理過程的規律、模型、方法。通過規律發現規律，事半功倍。

第三個就是要自動反應。現如今我們有基礎信息平臺，有互聯網，有物聯網，有集成電路，有芯片技術，有通訊技術5G的技術，能大大提高自動反應。

例如，一個打乒乓球的機器人，是典型的智能化系統，因為首先它看得見乒乓球，這是動態感知，第二個它要算這個乒乓球彈起來怎么樣，第三個是它反應，把它打回去，在智能化的系統中，一個是人工智能，一個是智慧地球。人工智能在工業上已經用得非常普遍。

德國慕尼黑的寶馬工廠里，有5000個人，里面1000個是機器人。在智慧地球里面，包括智慧空天海地、智慧能源環境、智能制造等。“智慧地球 = 互聯網+物聯網"，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，通過信息傳感的設備與互聯網連接起來進行智能化處理，這個就是物聯網了。"

首先是傳感器，就是一個器件，它是代替我們人的眼睛、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，非常重視基礎研究，它提供方法、手段、模型、理論。既然是不同運動形式的器件，我們需要發現其規律，進行在技術上提高、實現，從而做成了傳感器，這個就發展了光電芯片技術。

另外，用不同波段探測器，可以看到不同信息。因為不同的波段有不同的特征，所以要做不同波段的探測器。比如短波紅外，可見光和近紅外，都有不同的用處。現在照相機是可見光的，如果能發現規律，能做出不同波段的探測器，其應用面將非常寬廣。

波長再長就是太赫茲（THz），其應用面很廣，包括地垢油的監測，醫學二維成像，安全（爆炸物探測），雷達建模等。這里面有核心技術，比如說要做特殊靈敏的探測器、非夲征Ge光電探測器，場效應晶體管探測器，肖特基勢壘探測器等等。

我們最近發現一個新現象：窄禁帶半導體MSM結構與THz光場相互作用，外部電磁波(光子)入射到器件上，將在半導體材料中誘導勢阱，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生改變，出現載流子集聚。

紅外，不僅可以在黑暗里面看清圖象，同時還能看到溫度分布。我們可以用鐵電薄膜、氧化釩等，制造室溫工作的紅外探測器，根據科學道理，分析不同溫度的物體，以及對外輻射的能量分布。這也是現在疫情期間，經常用來探測體溫的。

再比如說火情監控，可以通過固定式紅外監控系統、機載紅外火情預警、紅外衛星等紅外探測技術，及時準確地穿透煙霧，發現火點以及火場被困人員。

智能時代背景下光電傳感器需求，有以下幾點：少光子、單光子、光子數可分辨紅外探測器；超大規模焦平面列陣器件；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。要清楚材料器件結構中物理過程，并能精細描述和控制，從而提升技術水平并達成創新。

因此，傳感器是智能化系統一個非常重要的核心技術。發展高性能的傳感器芯片非常重要，用更低的成本，實現更快的速度，更智能化的應用。有了好的傳感器，就能握緊核心技術，再通過互聯網的技術，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。

現在新工業革命對制造業也會有一些影響，首先，工業革命總是與科技革命相伴而生，制造業也逐漸從傳統邁向智能化時代，因為隨著工業機器人、3D打印、數字化工廠的出現，取代了人工，使勞動力成本占總成本的比例不斷減小，使我國很多制造行業面臨生存危機，但也促進了人工智能機器人的發展。而且將來網絡共享的經濟模式會出現分布生產模式，智慧工廠和互聯網工廠。

與此同時，也會提倡低碳化、綠色的生產與生活方式，突破一些關鍵技術，其中包括可再生能源技術、儲能技術、智能電網技術、新能源技術、云計算、物聯網這些普遍的技術，還包括很多特殊的技術、傳感的技術、分析的技術等等。

制造業轉化的趨勢，有以下五點：原來主要是靠資源和投資驅動的，現在靠技術進步。原來是生產能力的擴張，現在是技術能力的積累。原來是生產型的制造，向服務型的制造發展。原來是處在制造業價值鏈的低端向價值鏈的發展。原來是擠壓環境，現在是對環境友好。

培育創新能力

培育創新能力，對于一個單位、科學家、工程師、學生都是重要的，關鍵是人。要遵循客觀規律，尤其是發現規律，開發技術，實際應用特別重要，要把關系處理好；第二要修煉內在的素質，勤奮，有好奇心，有創新精神，要漸進，不要浮躁，有遠大志向；第三要凝聚驅動的力量，驅動的力量非常重要的是興趣，要有興趣來做這件事，只有產生興趣才能做得；第四要有責任的驅動，我們是人，有精神的驅動，責任的驅動；最后要培養一種的精神，就是精益求精，一絲不茍。

結語

每一位院士都是中國科學界的棟梁，中國科技領域的，對科學技術的發展有著高屋建瓴的見解，也者我們國家科學的發展方向。

從褚君浩院士的報告中，多次強調傳感器在第四次工業革命中的重要作用，也是中國邁入智能時代的核心技術。然而我國傳感器產業羸弱，核心技術掌握不多，是整個中國傳感器產業亟需改變的現狀。