褚君浩：未来产业其实核心都是要聚焦到智能化的设备

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12月14-15日，"2024网易未来大会"在杭州举行，主题为“看智能，见未来”。本次大会由网易公司主办，杭州市经济和信息化局(杭州市数字经济局)、杭州市商务局、杭州高新技术产业开发区管委会指导。大会包括人工智能论坛、智能汽车论坛、出海论坛等，众多科学家、企业家、创业者、投资人和行业精英人士汇聚，分享当下最热门的人工智能趋势，智能汽车未来和中国企业出海方法论，在思想碰撞中捕捉全新的时代机遇。

在大会主题演讲中，中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员、复旦大学光电研究院院长褚君浩发表了题目为《智能时代的慧眼神器与隐身术》的主题演讲。演讲主要包括4个方面的内容：智能时代与传感器；红外“慧眼”神器；隐身术有可能吗；未来产业与新质生产力。

现场，褚院士表示，我们现在正在进入智能化的时代，处在信息化时代高度发展的时期。信息化时代的高度发展以后即将迎来智能化的时代，它的特点就是把智慧融入到一个物理的实体系统里，智能化时代最大的特点就是有好多智能化的系统,具有动态感知、智慧分析和及时反应的能力。。

其次，红外慧眼神器就是要做个红外传感器，具有“慧眼”功能，像孙悟空、二郎神一样，能够洞察一切。它能够全天候拍照，得到图像，能够非接触式测温得到热像，能够光谱纹识别得到谱像，分析目标材质。当然在器件里有好多物理过程：光入射到材料里，怎样产生电子空穴对，电子空穴对怎样传输到界面，怎样被内建电场分开，对外面贡献电信号，其中有好多科学的过程，要弄得很清楚。所以科学是技术的基础。

再次，红外探测器要去发现和看清目标，像是“矛”，而隐身术就是你要看我，我偏不让你看到，像是“盾”。在军事上雷达和红外探测器是要发现对方目标, 对方为了不让你发现, 就可采用雷达波隐身、红外隐身技术。目的是为了不让侦查者利用雷达或者红外手段发现。我们也做好多科学方面的研究，研究怎么样能调控电磁波的传播，达到红外隐身的目的。最好的隐身材料是设计特殊的微纳结构材料，叫做超材料，结构比较复杂，但可以达到很好的调控光路或者电磁波行进规律的一种效果。理论上也可以做成超材料光学隐身斗篷，它会形成一些电磁波传输空洞，你躲在空洞里别人就看不见你，很有趣。

最后，科技创新正在促进未来产业发展，包括未来能源、未来制造、未来信息、未来空间、未来健康、未来材料。最近人们很关心的低碳技术、低空经济、智能设备、人形机器人，都属于未来产业的范畴，目前各方面都在稳步快速发展。所有的这些未来产业其实核心都是要聚焦到智能化的设备，它的功能创新、功能增强，然后来实现新质生产力。聚焦在功能设备、智能化设备上的这些产业非常重要，非常有发展的前景。

以下是褚君浩院士演讲实录

尊敬的各位领导、各位专家、企业家，尊敬的各位线上线下的朋友，我发言的题目是：智能时代的慧眼神器与隐身术。

主要包括4个方面的内容：智能时代与传感器；红外“慧眼”神器；隐身术有可能吗；未来产业与新质生产力。

1.智能时代与传感器

我们现在正在进入智能化的时代，处在信息化时代高度发展的时期。信息化时代的高度发展以后即将迎来智能化的时代，它的特点就是把智慧融入到一个物理的设计系统里，智能化时代最大的特点就是有好多智能化的系统。

你看守球门的动作机器人就是个智能化系统，它看得到球，相当于人的五官。它能分析这个球怎么过来，相当于大脑会智慧分析，它能把球扑倒，说明它能自动反应，所以智能化系统包含三大支柱：第一就是动态感知和传感器；第二是智慧识别和大数据、物理模型、算法等；第三是自动反应，控制。

你看我们打乒乓球的机器人，它首先动态感知，它看得到球，它能够智慧识别，知道球怎么过来，然后把球打回去。我们再看红外智能化制导，卫星上红外制导技术，发现目标智能感知，然后GPS定位，智慧识别，然后采取措施，自动反应。这里非常重要的一点是传感器，传感器是智能化时代里三大支柱非常重要的一环，它有化学传感器、物理传感器，光、电、磁、热、声、机械各种传感器。我们日常生活中如果去关心注意一下，有许多传感器，无所不在，在所有设备中都包含着传感器这个部分。汽车里传感器非常多，有一种传感器叫MEMS压力传感器，在各个方面都有它广泛的应用。比如如果我们把压力传感器PVDF压电薄膜，这种传感器放在刀具上面，它感知到刀具所承受的压力，那么它就可以实现智能化的刀具用于智能制造。手机里传感器非常多，有各种各类的传感器。

现在，我们还要有分子传感器、气体传感器，比如曾经发生过黑炸药爆炸事件，就是因为没有传感器报警，如果有传感器报警，这样的事情就可以避免。有一种聚合物，发现它有荧光淬灭效应，这个聚合物发荧光，但是一个TNT分子上来之后荧光就淬灭了。荧光一旦淬灭，我们就知道有人带了炸药进来，利用这样的原理就可以提升技术，做成炸药的报警器。比如这条狗是进口的，专门查炸药的，但告诉它炸药在口袋里，但它不能发现。如果我们拿人造的“狗鼻子”，大家注意看这个计算机，它就报警了。现在这个设备做得很小，在很多大会上都会用这样的设备进行安全检查。现在传感器有各种各样性能的传感器，红外、紫外等各种传感器。

其中有一种叫MEMS传感器，就是微机电系统，光、热、声、力液体流动会引起一个微小的机械结构形变、应变，从而产生电信号，这样就可以做成机电传感器，叫微机电传感器，这是很大的一类。还有光电传感器，我们的无线电波、微波、毫米波、THz光、红外、可见光、紫外、X射线、伽马射线，波长不一样，通过我们的传感器实现光电转换都可以获得电信号做成各种传感器，也包括太阳能光伏电池。我们把光电传感器、MEMS传感器实时获取传导信息。传导到信息之后的进行智慧识别，然后及时反应。这就是我们现在智能时代，智能化系统重要的工作内容。

获得了大数据之后，例如遥感大数据、物探大数据、医疗大数据、城市大数据、交通大数据，我们进行智慧分析可以实现数字城市、数字经济，智慧化、数智化。

2.红外“慧眼”神器

红外慧眼神器就是做个红外传感器，目的就是要做一个“慧眼”，像孙悟空、二郎神一样，它能够全天候拍照，得到图像，能够非接触式测温得到热像，能够光谱纹设备得到谱像，当然有好多个物理过程。光打到材料里，产生电子空穴对，电子空穴对怎么样到界面，被内嵌电场分开，对外面贡献电信号，有好多科学的过程，所以科学是技术的基础。

红外传感器由各种材料制备，有光热型、光子型。光子型中一类是光电导型，材料电阻变化。另一类是光伏型，器件两端产生电压。在我们国家，汤定元院士在几十年以前，上世纪60年代、70年代就预见到碲镉汞材料是一种非常好的红外敏感材料，一直主持中国科学院上海基础物理研究所开展研究，取得很大成果。我也和汤定元先生从70年代开始一直研究碲镉汞材料，发表了很多文章，国际上都认可我们的成果。国际上最权威的科学手册LANDOLT-BORNSTEIN《科学技术中的数据和函数关系》，所有国际上发表含汞化合物的文章，它的成果能不能写到这本书里，是要我来写（决定）的，因为我们在这个领域做了非常深入细致的工作，国际上面也叫我们写专著，窄禁带半导体物理的专著。

我们的红外探测器广泛应用，对地观测、透明地球、航天工程、人工智能、智慧地球。它的作用：一是夜里可以拍照。比如我带了一个红外探测器，我也带了手机，如果把灯关掉手机就不能拍照了，但我戴的这个小小的红外探测器眼睛，连接在手机上。我把手机打开，利用红外相机我们就可以进行拍照。这个照片在加载中，它所存的像就是红外像，我现在转过身体，你们可以看到红外像。这是我们主持人的像，这就是我的像，转过来让大家看见，这就是我的红外热像，下面我们每个人的头在这里。这就是一个红外相机，如果把所有的灯关掉，它仍然能够成像，也就是全天候可以看到目标的空间分布，能得到它的像。当然我们需要不同波段的相机，可见光、近红外、中红外、远红外，波长非常长。比如苹果，可见光照片看起来是个好苹果，红外拍摄的照片，可以看到这个苹果是一个坏的苹果。右下方这个人，手里拿着报纸，但THz波段的红外相机拍照，可以看到报纸里有把刀。现在如果我们乘火车（商务座），进去时就会有一个THz远红外设备扫描你身上有没有带违禁物品。有一次我在上海乘火车，故意把一个保温杯放在胸口，看看它能看见吗，一扫，它能发现这个保温杯。

现在我们的红外技术已经普遍的应用，我们碲镉汞红外探测器放在风云卫星上，这里15张照片，每一张就是一个波段拍的照片，我们白天可以看风云，夜里可以看风云，可以把台风预报非常准确预测到。现在我们可以对大气做CT，不同位置XYZ温度湿度是多少，都可以清晰知道，所以气象预报很准。每隔15分钟我们对地球扫描一次，得到大气气象报告的信息。另外，温度分布，热像，哪里的温度过高，也可以看得出来，当然由科学规律来知道得到的信息代表多少温度。

比如这个人是我，我在红外相机前面，我在吸气，鼻孔的温度就是冷的。呼气，就是热的，其实我胡子已经剃掉了，但看着还是黑黑的，因为胡子根还在那里，它周围皮肤就有温度的差别，也就能拍的出来，所以它很有用处。比如上海地铁里，好多设备放在大铁箱里，外面就有红外热像仪来监视箱子外表的温度情况，以便发现箱子里的设备有没有发生温度过高的情况，所以工业上有很多用处。巴黎圣母院有一次发生大火，中国大疆无人机上面放了红外摄像机，它就精准发现了火苗在哪里，从而实现精准的灭火，所以法国就在电视台上播出这个节目，感谢中国的大疆无人机红外热像仪在巴黎圣母院救火过程中所发挥的作用。

另外，我们还能得到谱像，目标物的光谱分布。电磁波里有很多信息：振幅、波长、位相、偏振、波矢，加上时间维度、空间维度，形成关于目标的大数据。不同水果、不同材料，它的光谱都是不一样的。得到了光谱就可以分析它是什么材料，就像我们做指纹识别、做人脸识别，先做好数据库，然后就可以发挥作用了。其中一个作用是在月球上分析月球表面的成分。我们把装有红外光谱分析仪器设备的月球车放到月亮上，一部车放在月亮的正面，一个放在月亮背面，来接收月亮表面岩石的光谱，来分析什么成分，它们现在都还在工作，在月球上辛勤的工作。在火星上也在做这个事，测量火星表面光谱，分析火星表面是什么成分。所以我们现在有新的重大需求，地球水汽温度效应探测、全球冰云含量探测、小行星陨石探测等，科学家们现在进一步解决这些难题。尤其是做基础研究，努力发现新现象新规律，而这些现象规律又可以去发明发展高灵敏的红外探测器。比如有一种是光场耦合器件，发现器件结构中一个光子可以聚集多个电子，就可以用来制备室温工作的高灵敏宽光谱探测器。

3.隐身术有可能吗

红外探测器是要去探测目标侦查目标，像是“矛”，隐身术就是努力不让你看到，像是“盾”。一个神话，一个英雄戴了一顶帽子，人家就看不见他了，他就把妖怪杀掉了。有一次在网站上，我也做了演示隐身效果，我今天也带了这张薄膜。我在薄膜后面两条腿就看不见了，其实就是这样一个东西。我的铅笔这样放，上面看得见，下面看不见。横过来，上下都看得见。竖过来，上面看得见，下面看不见。为什么道理呢？因为这个薄膜里排列很多很细的柱镜光栅，和它平行的条形物体通过薄膜形成一条条很细的线，就弥散了，它就显示一种隐身的效果，目的是引起大家的兴趣，对科学技术发展的一种兴趣。并不是真正说这个东西穿在身上就可以让人家看不见你了，实际上是几何光学的一种效应。

当然隐身技术在雷达波和红外领域是是派上用场的，军事上要研究雷达波隐身和红外隐身。我们做好多科学方面的研究，研究怎么样能实现红外的隐身。两个目的：一个是低辐射背景，比如飞机在天上飞，背景很冷，就要求飞机上面涂一层涂料，它的比辐射率要很低，让它发射出来的能量也确保很低。另一类是高辐射背景，比如沙漠上面，由于背景辐射比较大，如果要求隐身的效果让人看不见，物体表面比辐射率就要足够大，使它辐射出来的能量和周围背景一样。

我们看到这个材料，放在这里，都是放在手上的，由于材料的比辐射率比较大，放在温暖的手上，但它就看不清楚了。所以隐身在红外和雷达波隐身都在发挥作用，当然最好的隐身材料是做成特殊的微纳结构叫做超材料，结构比较复杂，但可以达到一种很好的调控光路电磁波行进规律的一种效果。理论上也可以做成超材料光学隐身斗篷，它会在电磁波行进空间中形成一个空洞。在空洞里的物体外面人看不见它，它也看不见外面的人。但这样的材料在红外和雷达波范围，由于波长比较长，比较好做；而在可见光波段波长比较短，比较难做。现在可见红外兼容隐身也都在进行研究，最近也有一些企业家很感兴趣，他们提出现在有一种近空间眼镜，通过眼镜看得见屏幕，他戴着，发言稿致辞都在屏幕上方显示出来。既看得见下面观众，又看得见发言稿，它的设备都聚集在眼镜架里，他们提出能不能把这里隐身。也有企业家说，现在有的人脸上有疤、有皱纹，能不能涂一种化妆品，把疤、皱纹遮住，他们提出新的设想，很有意思。

4.未来产业与新质生产力

未来产业，包括未来能源、未来制造、未来信息、未来空间、未来健康、未来材料。我们的低碳技术、低空经济、智能设备、人形机器人，都属于未来产业的方面，所以各方面都在非常快的发展。所有的这些未来产业其实核心都是要聚焦到智能化的设备，它的功能创新、功能增强，然后来实现新质生产力。聚焦在功能设备、智能化设备上的这些产业非常重要，非常有发展的前景。

各种仪器设备，包括光、声、热、电、磁、机械、生命各方面的专用设备，加上它们集成的各种系统设备，具有很高的产值，也能够为实现智能时代、智能化系统发挥作用。比如南昌大学做LED黄光，硅基上做氮化镓的LED，非常好的技术。设备都是他们自己做的，进口的设备做不出这样的器件，但用自己的设备能够做到。比如我国首型3.0T磁共振成像，也是非常好，占领很多市场，能够做的核磁共振图像非常精细。所以我们现在光电转换技术如何进一步提升，无论哪一类传感器，也无论哪一类光电传感器，都有上升的空间。而他们技术的上升就会带来技术的要求提升，带来产业技术很快的发展。

所以，在智能时代背景下，科技创新不断提升信息传感分析和数字技术水平，促进人工智能、传感器物联网与智慧低碳智能制造产业的发展，从而推动数字经济高质量发展，形成新质生产力，推动未来产业发展，提高人们生活水平。

谢谢大家！