褚君浩院士：新工业革命与制造业

导读

第一次工业革命起源于英国，以机械化为特征。第二次工业革命，以电气化为特征。第三次工业革命，以信息化为特征。现阶段，正值第四次工业革命，此次工业革命具有以下三个特征：信息科学技术在物理、数学、生物基础上进一步提升；多领域涌现发明和发现，多轨并行、交叉推动；信息科学技术和多领域科学技术深度融合，将信息渗透到各个领域，以信息技术提升能级。

中国科学院院士褚君浩

新工业革命的技术态势主要体现在六个方面：第一，智能化分布式新能源系统、能源互联网；第二，智能化复杂体系、人工智能、智慧城市；第三，智能化制造技术、先进材料、极端制造；第四，智能化诊断、修复技术、智慧医疗；第五，传统工业的智能化升级；第六，互联网、传感器、物联网、大数据。

迎接智能时代

智能时代的核心是智能化系统，智能化系统有“三大支柱”——动态感知、智慧识别、自动反应。

动态感知可以看作智能化系统的“五官”，由于二维码、条形码并非动态，所以智能化系统需要依靠传感器，达成动态感知；智慧识别可以看作智能化系统的“脑子”。智慧识别需要依靠大数据分析，而大数据分析主要体现在两个方面，一个是文本大数据，另一个则是物理大数据；对于自动反应而言，现有的基础信息平台，如互联网、物联网、集成电路、芯片技术、通信技术，可以极大程度地提高智能化系统的自动反应能力。

智能系统可实现在某个特定区域内，实施多个行为。随着区域越来越大，行为越来越多，智能系统的智能程度便越来越高。

以智慧城市为例，智能系统建立在互联网、物联网、大数据、云计算的基础信息化技术上，故智慧城市至少应该有四层架构：感知层、互联层、分析层、反应层。智能系统在城市综合管理、 交通物流贸易、能源环境安全、医疗文化教育和城市社区安居五大方面得到广泛应用。

实现智能化的两个核心技术

实现智能化需要两个核心的技术，一个是通过传感器芯片实现的实时感知技术。另一个是通过模型和通过大数据的分析实现的智慧分析系统。

传感器，作为一种器件，它可以把光、声、热、电子、生物信号变成电信号。传感器领域非常重视基础研究，缘于基础研究可以提供方法、手段、模型、理论。针对不同运动形式的器件，需要发现其规律，进而在技术上提高、实现，从而做成传感器。

以光电传感器为例，智能时代背景的下光电传感器，需具有以下几个器件：少光子、单光子、光子数的可分辨的红外探测器；超大规模焦平面列阵器件；不同波段光电器件；多波段融合光电器件；室温工作红外焦平面器件；新型读出方式焦平面器件。我们要清楚材料器件的物理结构，并能精细描述和控制，从而提升技术水平并达成创新。

传感器是智能化系统中重要的核心技术，发展高性能的传感器芯片非常重要，要以更低的成本，实现更快的速度，更智能化的应用。有了好的传感器，就能握紧核心技术，再通过互联网的技术，把传感信息传递出去加以分析，进而实现传感器的多功能集成化、无线通信化、柔性化、微型化。

智慧分析系统的核心技术，就是智慧分析、模型分析、大数据分析。现阶段，我们处于一个“波动”的世界中，每种波都有其频率、强度、相位、偏振。人们会先将获取到的波谱特征存入数据库，之后将测量到的波谱与数据库中的数据进行对比，继而进行分析和判断。

新工业革命对制造业的影响

基础研究是历次工业革命的“科学源泉”，其在历次工业革命中得以发展。基础研究将推动第四次工业革命发展，在智能时代背景中催生出新发现、新技术。

工业革命总是与科技革命相伴而生，制造业也逐渐从传统迈向智能化时代。随着工业机器人、3D打印、数字化工厂取代了传统的人工，使得劳动力成本占总成本的比例不断减小，导致我国很多制造行业面临生存危机，但其也促进了人工智能机器人的发展。

未来，网络共享的经济模式会衍生出分布生产模式，如智慧工厂和互联网工厂。制造业转化的趋势，有以下五点：驱动力由依靠资源和投资，转变为依靠技术进步；生产能力由依靠扩张，转变为依靠技术能力的积累；由生产型制造，转变为服务型制造；制造业的价值链向高端发展；由挤压环境，转变为对环境友好。

在新工业革命的应对措施方面。首先，应该做好推进新工业革命的顶层设计。其次，要积极投资新工业革命需要的重要基础设施，包括宏观的新基建，以及各省、市、乡、镇的基础设施建设。再次，要培育创新环境，推动技术创新浪潮。构建未来产业的培育体系，引导产业创新。最后，推动适应新工业革命需要的机制、体制建设。其中，有四个方面的工作需要加强，第一，加强科学规律和核心技术、产业发展的三部曲。第二，加强实验室成果的中试研发，企业要提早介入，政府要分担风险。第三，切实加强产学研合作，建立产学研联合实验室、联合研发中心，政府要引导支持。第四，要提高企业的自主创新意识，增强自主创新能力。

转载自：先进制造业

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