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褚君浩院士：新工業(yè)革命與制造業(yè)

制造業(yè)轉(zhuǎn)化的趨勢有以下五點：驅(qū)動力由依靠資源和投資，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g進步；生產(chǎn)能力由依靠擴張，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g能力的積累；由生產(chǎn)型制造，轉(zhuǎn)變?yōu)榉招椭圃?；制造業(yè)的價值鏈向高端發(fā)展；由擠壓環(huán)境，轉(zhuǎn)變?yōu)閷Νh(huán)境友好。

第一次工業(yè)革命起源于英國，以機械化為特征。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?，F(xiàn)階段，正值第四次工業(yè)革命，此次工業(yè)革命具有以下三個特征：信息科學技術在物理、數(shù)學、生物基礎上進一步提升；多領域涌現(xiàn)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，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，以信息技術提升能級。

新工業(yè)革命的技術態(tài)勢主要體現(xiàn)在六個方面：第一，智能化分布式新能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)；第二，智能化復雜體系、人工智能、智慧城市；第三，智能化制造技術、先進材料、極端制造；第四，智能化診斷、修復技術、智慧醫(yī)療；第五，傳統(tǒng)工業(yè)的智能化升級；第六，互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)。

迎接智能時代

智能時代的核心是智能化系統(tǒng)，智能化系統(tǒng)有“三大支柱”——動態(tài)感知、智慧識別、自動反應。

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

智能系統(tǒng)可實現(xiàn)在某個特定區(qū)域內(nèi)，實施多個行為。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)、云計算的基礎信息化技術上，故智慧城市至少應該有四層架構：感知層、互聯(lián)層、分析層、反應層。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用。

實現(xiàn)智能化的兩個核心技術

實現(xiàn)智能化需要兩個核心的技術，一個是通過傳感器芯片實現(xiàn)的實時感知技術。另一個是通過模型和通過大數(shù)據(jù)的分析實現(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、生物信號變成電信號。傳感器領域非常重視基礎研究，緣于基礎研究可以提供方法、手段、模型、理論。針對不同運動形式的器件，需要發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，進而在技術上提高、實現(xiàn)，從而做成傳感器。

以光電傳感器為例，智能時代背景的下光電傳感器，需具有以下幾個器件：少光子、單光子、光子數(shù)的可分辨的紅外探測器；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構，并能精細描述和控制，從而提升技術水平并達成創(chuàng)新。

傳感器是智能化系統(tǒng)中重要的核心技術，發(fā)展高性能的傳感器芯片非常重要，要以更低的成本，實現(xiàn)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(lián)網(wǎng)的技術，把傳感信息傳遞出去加以分析，進而實現(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，就是智慧分析、模型分析、大數(shù)據(jù)分析?，F(xiàn)階段，我們處于一個“波動”的世界中，每種波都有其頻率、強度、相位、偏振。人們會先將獲取到的波譜特征存入數(shù)據(jù)庫，之后將測量到的波譜與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行對比，繼而進行分析和判斷。

新工業(yè)革命對制造業(yè)的影響

基礎研究是歷次工業(yè)革命的“科學源泉”，其在歷次工業(yè)革命中得以發(fā)展?；A研究將推動第四次工業(yè)革命發(fā)展，在智能時代背景中催生出新發(fā)現(xiàn)、新技術。

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

未來，網(wǎng)絡共享的經(jīng)濟模式會衍生出分布生產(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，有以下五點：驅(qū)動力由依靠資源和投資，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g進步；生產(chǎn)能力由依靠擴張，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽考夹g能力的積累；由生產(chǎn)型制造，轉(zhuǎn)變?yōu)榉招椭圃?；制造業(yè)的價值鏈向高端發(fā)展；由擠壓環(huán)境，轉(zhuǎn)變?yōu)閷Νh(huán)境友好。

在新工業(yè)革命的應對措施方面。首先，應該做好推進新工業(yè)革命的頂層設計。其次，要積極投資新工業(yè)革命需要的重要基礎設施，包括宏觀的新基建，以及各省、市、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的基礎設施建設。再次，要培育創(chuàng)新環(huán)境，推動技術創(chuàng)新浪潮。構建未來產(chǎn)業(yè)的培育體系，引導產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。最后，推動適應新工業(yè)革命需要的機制、體制建設。其中，有四個方面的工作需要加強，第一，加強科學規(guī)律和核心技術、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三部曲。第二，加強實驗室成果的中試研發(fā)，企業(yè)要提早介入，政府要分擔風險。第三，切實加強產(chǎn)學研合作，建立產(chǎn)學研聯(lián)合實驗室、聯(lián)合研發(fā)中心，政府要引導支持。第四，要提高企業(yè)的自主創(chuàng)新意識，增強自主創(chuàng)新能力。