传感器与智能化：全方面进入“信息时代”

　　21世纪，人类社会全方面进入“信息时代”，掀起了一场以信息技术创新和应用为主体的产业革命。在市场应用牵引下,以物联网、大数据、云计算、3D与虚拟现实、人工智能、新材料、“互联网+”等技术为基础，形成了跨行业、跨领域的多产业相互协同，区域、领域、日常生活相互渗透，与资本更加融合的产业体系调整与转变发展方式与经济转型的大变革。

　　传感器与计算机、通信被称为信息系统的三大支柱，其技术优劣成为衡量一个国家科学技术水平和处于国际战略竞争制高点的重要标志，是发达国家格外的重视和争相发展的核心基础技术。大范围的应用于冶金、石油、化工、电力、交通、水利、新能源、电子、环保、家电、航天、航空、军工武器装备等国民经济及国防、科研等所有的领域，关乎并影响技术创新，以及国防、经济和社会安全，具有十分重要的战略意义。

　　通俗地讲,如果把计算机比喻为人的大脑，通信比喻为人的神经系统，那么传感器就是“五官”和“皮肤”，承担着感知并获取自然环境中的一切信息数据的功能,毫不夸张地讲,没有传感器就没有大数据。西方发达国家正因重视传感器等技术，逐步拉开了全球高新技术发展及武器装备等技术基础和应用差异。此外，传感器不但可以探知宏观世界和微观世界，也可感知我们生命特征，获取人体生理参数指标，如血糖、血脂、血氧、脉象、心电、脑压、脑电、体温等大数据信息。通过个性化的健康样本值和分析模型创新，结合系统体系构架、服务模式就形成完整的“智能”与“智慧”健康管理系统，满足各类人体健康管理需求。这种样本分析模型是技术创新的难点和关键，是“智能”与“智慧”系统应用的瓶颈，也是创新的目标、任务与方向。这种模型和模式的构架就是物联网核心技术，是人机一体化智能系统的关键要点和难点，也是智能化传感器要解决的核心问题。

　　目前全球传感器约有2.6万余种，随技术创新，新品种和类型不断出现。我国目前约有1.4万多种，约占全球的1/2，大多为常规类型和品种，在医疗、科研、微生物、化学分析等特种高技术领域仍有大量的品种短缺和空白。

　　全球从事传感器研制与生产的厂家约为6500多家，其中美国、欧洲、日本均超过1000家、俄罗斯800多家，其它国家和地区2700多家，在市场销售方面，美国居首位，占总销售额的35%、日本约20%、德国约15%，三国占据了世界市场的70%。未来五年增长率将超过15%（仍然是高增长行业）。

　　据行业统计，我国约有1700余家企业和事业单位从事敏感元件与传感器的研发与生产，门类基本齐全，产品达到10大类、42小类、6000多个品种,年总产量已超过600亿只。2014年传感器销售额突破1200亿元人民币。2015年突破1300亿元。核心芯片约80%以上依赖进口，物联网中使用的MEMS传感器几乎全部依赖进口。致使我国持续增长的庞大市场被国外企业长期控制与垄断，不仅造成经济利益的损失，而且对于国家政治、经济、军事等信息安全导致非常严重影响和威胁。同时，严重制约和影响我国物联网、大数据、云计算、“互联网+”，乃至智慧城市，特别是军工与武器装备水平的整体发展与提高，现实问题与矛盾尤为突出。

　　市场、技术和政策三大因素将驱动传感器产业加快速度进行发展。随着电子、材料、物理、化学等多方面发展，特别是MEMS工艺技术的成熟和应用，传感器技术正在快速向功能、技术复合与集成,以及微型化、多功能、数字化、智能化、系统化、网络化发展。目前，我国已有1700余家企业和事业单位从事传感器的研制、生产和应用，其中，声敏、力敏、光敏、气敏、磁敏、RFID六大类别的主流产品，已经具备产业化技术基础和市场应用需求空间，可形成产业化规模生产。而且，在各行业领域物联网应用需求的带动下，不同系统技术协同和智能化规定要求所迫，网络化、智能化传感器将成为今后技术与产业高质量发展的又一大趋势和新的热点。

　　在应用方面，无论是航空航天飞行器、火车、高铁、汽车，还是移动终端，包括机器人，都是一个多技术融合与聚集的“平台”，是一个安装传感器的“平台”，它的优劣取决于装了多少个传感器，没有传感器就没有大数据。

　　例如，机器人中传感器有内、外之分，内传感器就是内部之间的活动关节相互之间的关系，要通过传感器获取大量数据并传输，以实现内部协调与控制；外传感器是“五官”和获取外界信息的窗口。可获取声音、温湿度、压力、流量、磁场、气体、形态图样等各种动态参数指标，结合A与服务模型来实现并完成各种设计功能，以满足多种行业领域“智能”或“智慧”的需求。

　　高铁的加快速度进行发展将为传感器带来非常大市场，依照国家规划，到2030年铁路运营达20万公里（2015年为12.1万公里），其中高铁运营达4.5万公里（2015年为1.9万公里），高铁装有数量庞大的传感器来完成车辆、轨道线路、自然环境等的监测，随着中国中车“轨道交通安全保障技术项目”的研发与实施，将成为高端智能传感器的新的增长点。

　　再以汽车为例，普通轿车所用传感器数量超越100只/车，高级轿车所用传感器超过200只/车，按照“到2020年新能源汽车保有量达到500万辆”的国家规划，新能源汽车将为传感器带来迅速增加的巨大市场。

　　现阶段物联网示范工程包括智能电网、智能交通、环境监视测定、公共安全、智能家居、智能医院、智能高铁、战场感知、机场围界、食品加工、感知石化、智慧农业、现代物流、智能楼宇、生物制药、政府公务、智能消防、工业监测、老人护理、社区医疗、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等400多个示范工程建设项目正式列入物联网目录;为解决网络传输中的高效、带宽、容量、成本等应用问题，北京新岸线系列新一代移动通信芯片，经过10年努力，形成两公里范围，2G带宽速率，低成本运行，大幅度的提升了数据上传、，为物联网、智能传感器的应用提供了有效的硬件支持，也为各个物联网技术创新应用,以及各类传感器产品的产业化发展提供了充分的想象空间。

　　传感器具有技术密集、渗透力强，多品种、小批量、使用灵活，应用领域广泛等行业特征，基础性和协同性特点突出。由于我国传感器企业以中小型为主，长期受国外市场垄断和技术封锁的制约，产业化发展要从发达国家获取核心技术和关键工艺是不可能的，有必要进行统筹规划和战略性扶持。

　　为了打破产业与应用之间障碍，更好地对接市场，一定要解决产业中存在的技术“孤岛”和“碎片化”等问题，加快实现新一代移动通讯、大数据、云计算、人工智能、机器人、VR/AR虚拟现实、工业互联网等技术与传感器技术协同发展，“十三五”期间，工信部制定的“智能传感器产业三年行动指南（2017-2019年）”,明确了传感器产业高质量发展目标和方向，确立了产业高质量发展路线图和协同关系，以及以市场应用为主导的政策扶持原则。

　　我们深切希望，针对产业特征和行业现状，结合区域优势资源与特色，通过产业聚集、整合、并购，打造技术、产品特色明确、产业链完整、具有国际化市场能力的国际传感器产业园中国传感谷，集中国内外各传感器企业、大专院校、科研院所的专业人才，建立以大规模的公司为主体，自主创新为主导的“传感器国家工程实验室”，形成常态化支持与服务和政、产、学、研、用、服六维一体的产业体系与功能完整的“双生态”产业环境，为共性技术的产业化提供良好的生态环境与发展空间，改变中小企业人才、资金、市场、资源、服务等产业基础环境条件薄弱问题，促进产业化发展及行业整体能力提升。把传感器定为“国家产业高质量发展重点目标”，列为“国家战略”项目，在“十三五”规划中列为重点支持、优先发展的内容。设立“传感器产业化发展专项资金”，激励中小企业发展专业性强、有特色、有特长技术与产品，鼓励并推动中小企业朝着产业化方向发展。使创新真正发挥效能，使产业真正形成特色，使地区具有国际化竞争的品牌和优势，树立起国际化市场的理念，立足国际化市场，让该产业成为具有国际竞争力的新名片。（作者系九三学社中央科技专门委员会委员、工信部电子元器件行业发展研究中心总工程师郭源生）