傳感器將成為國(guó)際戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)

當(dāng)前數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度是令人驚喜的。2017年美國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)總額為10.83萬億美元,GDP占比超過58.3%。2018年達(dá)到了12.34萬億美元,GDP占比超過62%。中國(guó)緊隨其后,2017年數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)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%。中美兩國(guó)已經(jīng)占據(jù)全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)總量的50%以上。這充分說明,未來經(jīng)濟(jì)已經(jīng)從傳統(tǒng)資源推動(dòng)型轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為核心的數(shù)字經(jīng)濟(jì)。數(shù)據(jù)已經(jīng)取代石油成為當(dāng)今世界最有價(jià)值的資源,引發(fā)國(guó)際爭(zhēng)相搶奪的由石油變成了數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)將成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革的主流與核心,堪稱數(shù)字時(shí)代的石油。

一、數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心技術(shù)

眾所周知,信息技術(shù)是由感知術(shù)、傳輸和處理三大技術(shù)構(gòu)成,即:計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)。信息系統(tǒng)的硬件是由三大技術(shù)加上信息存儲(chǔ)、反饋與執(zhí)行等構(gòu)成,而在整個(gè)系統(tǒng)中傳遞的信息正是“數(shù)據(jù)”。如果把一個(gè)人看做成一個(gè)完整的信息系統(tǒng),那么五官和皮膚與外界交互的信息就是“數(shù)據(jù)信息”,感知器官就是數(shù)據(jù)采集裝置,是數(shù)據(jù)獲取的核心。現(xiàn)實(shí)中與其相對(duì)應(yīng)的實(shí)物器件就是傳感器產(chǎn)品,傳感器也被稱為“電子五官”;5G等通信技術(shù)就相當(dāng)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜说纳窠?jīng)系統(tǒng);計(jì)算機(jī)就相當(dāng)于人體的大腦,負(fù)責(zé)并承擔(dān)數(shù)據(jù)處理功能。

美國(guó)認(rèn)為,上世紀(jì)80年代個(gè)人電腦把運(yùn)算手指化;90年代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把信息需求通過網(wǎng)絡(luò)全球化;時(shí)下的這場(chǎng)變革就是通過物聯(lián)網(wǎng),把物質(zhì)世界連接起來,并賦予物體一個(gè)電子神經(jīng)系統(tǒng),使其智能化。稱其為“Sensor Revolution”(傳感器革命),“之所以稱為傳感器革命,是因?yàn)橥ㄟ^新材料運(yùn)用,會(huì)涌現(xiàn)出不計(jì)其數(shù)的敏感元器件,來監(jiān)控我們周圍的各種環(huán)境等。使得傳感器技術(shù)成為各種應(yīng)用能力的積聚點(diǎn)”。由此可見,在傳感器領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)一定會(huì)到來。我們必須未雨綢繆,戰(zhàn)略布局,提早準(zhǔn)備。

二、產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題與突出矛盾

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示,目前全球傳感器共有聲、力、光、磁、氣、溫濕、RFID、生物等八大敏感門類,約3.1萬種元器件類型,其中,中國(guó)約有2.2萬種(多為科研實(shí)驗(yàn)使用)。產(chǎn)業(yè)分布方面,全球從事敏感元器件與傳感器研制生產(chǎn)廠家、公司約有6500多家,其中我國(guó)約有1200余家(非專業(yè)生產(chǎn)廠家)。 2012年銷售額為1024億美元,2015年為1376億美元;2018年約為1770億美元。其中:家電、汽車、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與設(shè)備、能源、醫(yī)療器械、農(nóng)業(yè)、飛機(jī)和船舶、機(jī)器人、環(huán)境保護(hù)、市政等十大領(lǐng)域占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)的75%。

1、明確技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)

可以清楚地看出,美國(guó)傳感器技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展呈現(xiàn)出三大趨勢(shì):MEMS工藝技術(shù)、智能化和網(wǎng)絡(luò)化、微能量獲取技術(shù)。八大敏感元件采用共性MEMS工藝技術(shù),不僅僅只是為了提高產(chǎn)業(yè)化水平。同時(shí),還可以把多個(gè)敏感元件復(fù)合于一體,結(jié)合軟件處理與算法,構(gòu)成多維度指標(biāo)測(cè)試和多參數(shù)融合的微系統(tǒng)模塊,來拓展產(chǎn)品適用范圍。從而彌補(bǔ)片面追求高精度給規(guī)模生產(chǎn)帶來的難度,以便減少產(chǎn)成品測(cè)試成本,提高規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。再結(jié)合微能量獲取技術(shù)給傳感器供電,就可以實(shí)現(xiàn)完全智能化的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集能力,實(shí)現(xiàn)低成本、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用,為大數(shù)據(jù)、5G、人工智能、區(qū)塊鏈,乃至新基建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集,提供可靠和基本保障。因此三大技術(shù)融合與協(xié)同創(chuàng)新成為未來八大敏感技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

2、新基建下的市場(chǎng)前景

傳感器可適用于所有的行業(yè)領(lǐng)域。據(jù)2019年統(tǒng)計(jì),全球傳感器市場(chǎng)總規(guī)模已突破1870億美元,并以大于10%的平均速度增長(zhǎng),在前十大重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域增長(zhǎng)大于15%,有些領(lǐng)域的市場(chǎng)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在本次疫情防控中,同樣大量使用了傳感器產(chǎn)品。除了我們熟知的無接觸測(cè)溫儀,還有血壓、血脂、血氧、脈象以及二氧化碳?xì)怏w等等130多種產(chǎn)品類型,在疫情中都發(fā)揮著無可替代的作用。眼花繚亂的可穿戴設(shè)備其實(shí)也是智能傳感器,是多功能、多參數(shù)復(fù)合的智能節(jié)點(diǎn),既可以測(cè)血壓,心跳,還可以測(cè)脈搏等等。

在新基建的智能化裝置與設(shè)備中更離不開各種傳感器,比如5G基站會(huì)使用近百只環(huán)境數(shù)據(jù)與運(yùn)行監(jiān)控類傳感器;手術(shù)機(jī)器人要用到400多只傳感器;智能手機(jī)里現(xiàn)在已經(jīng)有20多種傳感器。當(dāng)數(shù)量達(dá)到100多種的時(shí)候,手機(jī)就會(huì)變成移動(dòng)智能節(jié)點(diǎn),與家庭智能終端融合,通話變成手機(jī)中的一個(gè)功能模塊。電子圍欄中就用近2萬只傳感器,完全實(shí)現(xiàn)隱形和無接觸管控,場(chǎng)地與道路無人值守與收費(fèi),定期結(jié)算就可。數(shù)字車間中的自動(dòng)化流水線中無人值守,所用傳感器更是數(shù)不勝數(shù)。

總之,傳感器技術(shù)決定著系統(tǒng)的功能。判斷一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)性能優(yōu)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、多少類型傳感器。沒有傳感器技術(shù),就沒有數(shù)據(jù)采集,萬物互聯(lián)與智能無從談起!

3、打破行業(yè)壁壘 消除市場(chǎng)偏見

隨著系統(tǒng)信息化程度和設(shè)備設(shè)施的智能化要求不斷提高,各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域?qū)鞲衅餍枨髸?huì)持續(xù)增加。然而,在生產(chǎn)企業(yè)與用戶之間存在著難以跨越的障礙,各自對(duì)技術(shù)的理解和對(duì)方的需求也不盡相同,難以找不到有效方法和途徑來貫通和突破。

此外,在對(duì)待國(guó)內(nèi)企業(yè)和產(chǎn)品上存在較大認(rèn)識(shí)偏見和分歧。在同等情況下,往往選用的是價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)企業(yè)的國(guó)外產(chǎn)品。尤其是資源壟斷性行業(yè),為了減輕責(zé)任和避免麻煩,就形成了能買國(guó)外的就一定不用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的普遍現(xiàn)象。除對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)偏見外,有時(shí)苛刻的額外條件、繁雜的程序和流程讓企業(yè)望而卻步。國(guó)內(nèi)企業(yè)在拉關(guān)系和交易成本上苦不堪言,即使長(zhǎng)期追蹤卻也是無功而返,這樣也逐步推高了準(zhǔn)入門檻和行業(yè)壁壘。

由此可見,產(chǎn)、用之間的障礙與瓶頸成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一大障礙。因此,傳感器產(chǎn)品既要向參數(shù)指標(biāo)的歸一化、標(biāo)化化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,同時(shí),也要建立產(chǎn)用之間的協(xié)同創(chuàng)新關(guān)系,組建產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用之間的相互信任,相互交流與溝通的信息通道和技術(shù)研發(fā)平臺(tái),為傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展掃除道路上的障礙。

三、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展途徑

應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到,中美博弈表面上看是在貿(mào)易和科技的爭(zhēng)端,而實(shí)質(zhì)上是高技術(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)。尤其是數(shù)字經(jīng)濟(jì)全球化的今天,更應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到我國(guó)產(chǎn)業(yè)化中的突出矛盾和問題。對(duì)于傳感器產(chǎn)業(yè)化,應(yīng)結(jié)合我國(guó)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級(jí)與“十四五規(guī)劃”要求,充分認(rèn)清疫情、國(guó)際摩擦升級(jí)與環(huán)境變化產(chǎn)生的具體影響。做好戰(zhàn)略定位和頂層設(shè)計(jì),相應(yīng)的資源配置,有良好的機(jī)制,形成規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并非難事,前面紅外熱電堆傳感器就是一個(gè)很好的例子。

根據(jù)以上建議,結(jié)合區(qū)域產(chǎn)業(yè)文化特征,可在條件具備地區(qū)建立中國(guó)“傳感谷”,培育我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈完整、具備“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、服”六位一體協(xié)同化、專業(yè)化和精準(zhǔn)化的“雙生態(tài)”體系。實(shí)現(xiàn)傳感器基礎(chǔ)產(chǎn)品500億產(chǎn)值,系統(tǒng)集成與應(yīng)用產(chǎn)品千億級(jí)以上的目標(biāo),形成具有明顯產(chǎn)業(yè)化特色的國(guó)際傳感器產(chǎn)業(yè)集群。

(作者系九三中央科技委副主任 中國(guó)傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng))