營造傳感器產業化生態 為新基建提供大數據支撐

郭源生

傳感器是一切系統中的“數據之母”，沒有傳感器，就沒有數據采集，萬物互聯與智能化便無從談起。

改革開放以來，我國經歷了從政策推動的短缺經濟到資源推動的過剩經濟，以及以中共十九大為分水嶺，進入以信息技術和傳統產業深度融合、以數字經濟為主線的創新型經濟階段。當前圍繞5G、人工智能技術展開的應用創新紛沓而至，推動我國制造業從產業的規模化增長走向高質量發展。數字經濟的增長速度同樣令人驚喜。2017年我國數字經濟規模是3.4萬多億美元，占GDP總量的30.3%，2018年是4.73萬多億美元，占GDP總量的34.8%。以集成電路為代表的信息技術基礎產品進口額已經超過了石油、礦產的進口總額。這說明我國未來經濟的核心不再是傳統的能源、石油、化工等自然資源，而是數字經濟。數字經濟的核心則是數據，數據將成為產業變革和經濟脈絡的主流。

一、新基建與信息技術的相互關系

新基建涉足5G基站建設、特高壓、城際高鐵和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網等7大領域。

新基建與信息技術之間具有密切的關系。一是滲透，新基建核心內容會滲透到各個行業領域。二是融合，多產業、多技術的相互融合，尤其是信息技術與傳統產業的深度融合。三是協同，跨部門、跨領域的協同，尤其是人才跨界的協同。四是轉型，從制造業大國走向強國時，就要把以數據為主導的產業升上臺面，轉向戰略型新興產業;同時，運用信息技術提高傳統產業能效比、降低環境污染和制造業成本。五是服務，在區域和行業中，通過平臺架構設計與模式創新提供相應的服務。

眾所周知，信息技術是由感知技術、傳輸技術和處理技術這三大技術構成。如果把人看成一個完整的信息系統，那么五官和皮膚就是與外界交互數據或信息的感知器官，對應到物理層面就是傳感器技術;5G通信技術相當于信息傳輸的神經系統;計算機相當于大腦，負責處理信息。信息技術其實是一個古老的技術，人類社會行為活動無外乎物流、人流和信息流，數字是人類這三種行為產生的結果，信息技術就是通過現代科學方法把這三個方面表現為數字化。近代信息技術經歷了三次大的浪潮，一是上世紀80年代，個人計算機誕生，解決了數據處理問題;二是本世紀初互聯網到來，把人與人之間的距離無限拉近，解決了數據傳輸問題（直到今天的5G，依然是在解決數據傳輸問題）;三是物聯網帶來的“萬物互聯”，解決的是信息獲取與采集問題，這也是信息技術最重要的問題，即數據的來源問題。

二、傳感器技術是支撐新基建基礎數據的關鍵所在

據美國研究報告顯示，目前全球傳感器共有約3.1萬種，其中，中國約有2.2萬種;產業分布方面，全球約有6500多家，其中中國約有1200家;共性基礎技術15項。在傳感器的基礎技術產業方面，中國與美國還存在10到15年的差距。

1.技術創新與發展趨勢

2011年，美國提出未來傳感器重點發展的三大技術。一是MEMS工藝技術。美國硅谷近20多年來，都是以MEMS工藝技術為基礎，根據行業需求和功能不同，展開不同封裝結構的各種產品創新。MEMS工藝技術不但解決了傳感器被稱為“工業工藝品”的制造難題，實現了產業化與規模化生產，還能夠使傳感器微型化，變成肉眼觀察不到的電子灰塵，懸浮和飄散甚至滯留在空中，不間斷采集數據。二是智能化和網絡化技術，實現了傳感器無線化、節點化，打通了產、用之間的瓶頸與障礙。三是微能量獲取技術。通過收集環境和自然界的風、光、電磁輻射等能量，解決了傳感器節點化后的長期供電問題。

2.市場應用前景

傳感器可應用于所有行業領域。在此次新冠肺炎疫情防控中就大量使用了傳感器技術和產品。除了我們熟知的無接觸測溫儀，還有130多種產品類型，用于測量血壓、血脂、血氧、脈象以及二氧化碳氣體等，它們都在這次疫情防控中發揮著無可替代的作用。花樣繁多的可穿戴設備本質上就是一個智能傳感器節點，或是多功能、多參數復合的智能節點，比如有些設備既可以測血壓，心跳，還可以測脈搏等等。

家庭智能終端是未來發展的一個趨勢，因此也成為傳感器創新應用的平臺。包括私有云技術的融合、虛擬技術的融合，即可自成系統，也可對外鏈接交互。比如，智能床可實現自動翻身、按摩、緊急呼叫等功能;智能馬桶內置了76只傳感器，可檢測人體13種生理參數指標，生成健康報告并上傳，甚至直接與私人醫生連接。未來家庭服務機器人要實現家用設備與設施管理（包括做飯等家務）、慢病監測與醫護、情感陪護這三大功能，無疑需要大量采用各種不同類型的傳感器。

新基建在內的智能化裝置與設備更是離不開各種傳感器，比如手術機器人要用到400多只傳感器;智能手機中現在已有20多種傳感器，再向前發展，當這個數量達到100多種的時候，手機就會變成移動智能節點，與家庭智能終端融合，通話功能只是手機中一個很小的功能模塊;電子圍欄中用到近2萬只傳感器，完全實現隱形和無接觸管控，場地與道路無需停車繳費，直接開走、定期結算即可;數字車間中的自動化無人值守、智能化生產所用傳感器更是數不勝數。

智慧農業從種子培育、土壤酸堿度測量，施肥狀態、生長狀態測量再到餐桌，都會用到大量傳感器。目前一般的大棚要用20多只傳感器，最好的植物工廠要用700—800只。日本、荷蘭的花卉、蔬菜等植物工廠都是依靠大量的傳感器來采集數據的。

總之，傳感器技術決定著系統的功能。判斷一個設備或系統性能優劣，不僅僅要看裝了多少微處理器，更重要的是要看有多少只、多少類型的傳感器。傳感器堪稱為“電子五官”，若五官遲鈍，大腦再發達，也難以發揮更大的效能。傳感器是一切系統中的“數據之母”，沒有傳感器，就沒有數據采集，萬物互聯與智能化便無從談起。

三、產業化相關建議

我們應該清醒地認識到，中美博弈和今后的爭端，表面上看是貿易和科技的爭斗，實質上是高技術產品的產業化競爭。不能清楚地認識到高科技產品的產業化問題，是很難抓住要害、形成競爭優勢的。針對傳感器產業化問題，結合我國結構調整與轉型升級及“十四五”規劃要求，充分認清疫情、國際摩擦升級與環境變化產生的具體影響，做好戰略定位和頂層設計，做好相應的資源配置，建立健全良好的機制，形成規范和標準，實現產業化并非難事。具體建議如下：

1.明確戰略定位，做好頂層設計。把傳感器產業化作為數字經濟的核心和基礎，提升到國家戰略高度來認識，分層次、分階段持續培育和支持。

2.挖掘產業中的問題，彌補短板與瓶頸。從產業體系和鏈條中的具體問題入手，解決工藝技術、產業化瓶頸、市場供需矛盾、人才引領作用、資源優化配置等問題。

3.政策精準配套，資源持續配置。結合地方產業配套政策資源，設立國家產業化專項政策，并在稅收等方面給予優惠，針對產業化進行持續引領與指導。

4.持續評估效果，及時調整實施方式。按照產業化層次、階段、步驟進行分段評價與考核，根據實時狀態及時修正和調整實施步驟，避免造成經濟損失和更大的機會成本。

根據以上建議，結合區域產業文化特征，要在條件具備地區建立中國“傳感谷”，培育我國產業鏈完整，具備“政、產、學、研、用、服”六位一體協同化、專業化和精準化的“雙生態”體系，從而實現傳感器基礎產品500億產值，系統集成與應用產品千億級以上的目標，形成具有明顯產業化特色的國際傳感器產業集群。

責任編輯：馬莉莎