近日，中國科學(xué)院院士褚君浩撰文分析了新工業(yè)革命的特征和技術(shù)態(tài)勢(shì)，認(rèn)為智能時(shí)代的核心是智能化系統(tǒng)，具備動(dòng)態(tài)感知、智慧識(shí)別、自動(dòng)反應(yīng)。新工業(yè)革命對(duì)制造業(yè)的影響帶來五大趨勢(shì)。
中國科學(xué)院院士褚君浩
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?，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(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，源于基礎(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)代背景下的光電傳感器，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?，F(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?；A(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。
本文來自：信息化時(shí)代
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