傳感器作為信息科技的三大基石之一，在物聯(lián)網(wǎng)、智能手機、汽車等許多領域，發(fā)揮著重要作用，可以說幾乎無處不在，也是我國被“卡脖子”較嚴重的高科技領域之一——我國中高端傳感器80%以上需要進口。然而，傳感器又是如此細小，被包含在儀器儀表、電子設備等層層硬件中，普通民眾很難直接接觸到，以至于許多民眾對這個高科技的“小東西”并不了解。近年來，隨著國家和民眾對傳感器等“卡脖子”國產(chǎn)高科技技術的日益重視，對這些高科技的科普成為一個重要話題。今年初，針對傳感器技術的重要性及應用，我國中央電視臺《新聞聯(lián)播》《朝聞天下》等重要節(jié)目，一連5期播出傳感器系列科普欄目《傳感中國》（相關信息參看《央視推出傳感器系列節(jié)目》內(nèi)容）。近期，由中國科學院褚君浩院士執(zhí)筆寫著的傳感器科普書籍《傳感器與智能時代》正式出版，這是我國首本由院士執(zhí)筆的傳感器科普書籍。院士作為頂尖科學家，在書中以淵博的知識，深入淺出地為公眾揭示了什么是傳感器？以及傳感器在現(xiàn)代智能社會方方面面的重要作用。

本文為褚君浩院士此前在“中國科學院公眾科學日”中所作《傳感器與智能時代》同名演講，此次出版書籍為本演講內(nèi)容的延伸和擴展，如果你想向身邊的朋友介紹什么是傳感器，可以向TA推薦本內(nèi)容。下文，我們來看看院士向大眾科普的傳感器硬核知識和我國的發(fā)展。

專家檔案

褚君浩，中國科學院院士。中國科學院上海技術物理研究所研究員，復旦大學材料科學系教授，《紅外與毫米波學報》主編，中科院學部主席團成員。褚君浩院士長期從事紅外光電子和半導體物理研究。獲得國家自然科學獎三次、部委級自然科學獎或科技進步獎12次。2005年當選為中國科學院院士。

特別說明：

此次演講視頻、動畫展示較多，無法全部插入推文中；文字版本作為參考，建議觀看視頻版本。

褚君浩：大家好。

主持人：我們都知道褚君浩院士是科研界的科普達人，今天褚君浩院士也將為我們帶來傳感器和智能時代為題的報告活動，接下來有請褚君浩院士繼續(xù)今天的報告活動。 褚君浩：好的，觀眾朋友大家好，今天我給大家做一個科普報告。我這個報告的題目叫“傳感器和智能時代”。

我講三個方面的內(nèi)容，第一方面：感知自然信息。第二方面：迎接智能時代。第三方面：培育飛翔的潛能。先說第一方面，感知自然信息，就是傳感器。首先提個問題，傳感器是什么？我們知道人有五官，眼睛、耳朵、鼻子、舌頭、皮膚，傳感器就是做成一個器件，但它的功能就是來代替我們的眼睛看，代替我們的耳朵聽，代替我們的鼻子聞，代替我們的舌頭嘗，代替我們的皮膚感覺。傳感器在我們?nèi)粘Ｉ町斨惺菬o所不在的，如果你注意一下周圍，我們跑到洗手間，我們把手放到水龍頭下面，水就會自動下來，就有傳感器裝在水龍頭下方。有的時候跑到一個商店或者房間，它會叮當一下，進去了以后燈就開了，這些也都是傳感器。

在日常生活當中如果你注意一下，傳感器是無所不在的。今天我提出一個問題，你們回家找找看，在你們身邊、生活當中看到過哪些傳感器，你發(fā)現(xiàn)在我們的生活當中、社會當中有哪些是傳感器。其實傳感器有很多，我舉一些例子。

比如現(xiàn)在先進的馬桶蓋，里面有力傳感器、熱傳感器、光傳感器。查酒駕（的工具），里面就有很多煙霧探測器、氣體傳感器。還有電子血壓計、人體感應燈、觸摸屏，都有很多傳感器在里面。有光傳感器、力傳感器。

我們傳感器當中如果找一下，就會發(fā)現(xiàn)家庭里面相機、手機、游戲機，包括智能電視、冰箱、洗衣機空調(diào)里面都有，你們可以回家找找看在身邊哪些有傳感器的應用。但是傳感器最普遍的應用是智能手機，而且用得也最多。

如果把智能手機打開，里面有很多傳感器，有攝像頭，有各種各樣的傳感器，加速度傳感器、陀螺儀，還有搖一搖，都是傳感器在里面起作用，你們可以去研究研究。嚴格來說去分析一下，可以找到光傳感器攝像頭，力傳感器加速度計、陀螺儀，磁傳感器、聲音傳感器、指紋傳感器等等，這些傳感器為我們手機功能提供了非常重要的器件。現(xiàn)在在人體健康里面比如體檢，也有很多傳感器：

做B超、CT，各種檢查。現(xiàn)在人家還在研究在人體里面植入一些芯片來探測你身體的健康狀況，有很多也都是傳感器的問題。在公共安全檢測、家庭安全防護也都有很多傳感器的應用。水資源、能源系統(tǒng)、環(huán)境也都有很多傳感器，這些傳感器可以提供水、環(huán)境、空氣的情況。傳感器走進我們的生活，在工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技活動、日常生活、國防科技當中。

在人類活動的所有方面都有傳感器，而且越來越多地影響到我們?nèi)祟惖男袨椤槭裁纯梢宰龀鰝鞲衅髂兀恳驗槲镔|的不同運動形態(tài)是可以轉化的。比如光電傳感器，它最早就是來源于愛因斯坦1906年發(fā)現(xiàn)的光電效應，后來得諾貝爾獎的。光照到某些金屬表面，如果光的能量達到一定值，金屬表面電子可以打出來，低于這個能量值是打不出來的。這個光電效應就是我們光變成電的效應，我們現(xiàn)在可以把光、磁、電、聲聯(lián)系起來，做成傳感器。

現(xiàn)在做成傳感器大多是把這些東西（光聲電磁）想辦法通過一個器械變成電，因為電容易控制，做成這樣一個器件。下面我舉一些例子，光電傳感器的應用。光電傳感器實際上是把光變成電，我們的物質運動形態(tài)都是可以轉的，電也可以變成光，光也可以轉化為電。光有不同的波長：

有伽馬射線、X射線、紫外，波長很短。然后紅橙黃綠青藍紫，有紅，紅外面有紅外，后面有THz光、毫米波、微波、無線電波。波長不一樣，但都是電磁波。這些光通過一個光電器件可能實現(xiàn)光電轉換，光電轉換了以后就可以做成紅外探測器，THz探測、紫外探測器，X射線、伽馬射線探測器，太陽能電池等等。我?guī)硪粋€手機，這個Iphone，我們拍照只能拍可見光的照片，燈關掉照片就拍不出來了。

圖上有一個附件，就是一個紅外探頭，把它裝到Iphone上，就可以拍紅外的照片，也就是說把燈關掉也可以拍照。我們看看這個照片，照片里的人像誰？這個照片就是我在辦公室里。這張照片就是一張紅外的照片，我們?nèi)擞袃煞N光傳到你的眼睛里，一種光是反射光，也就是燈光，外面的太陽光照在我的身上，反射到你的眼睛里，你就看到我了。如果沒有燈光，外面沒有陽光，晚上是暗的，反射光就沒有了，你用你的眼睛就看不見我了。

但是我們?nèi)顺朔瓷淇梢姽庖酝猓俗陨磉€會發(fā)出紅外光，因為我們?nèi)擞袦囟龋?7度，換成絕對溫度就是300多K。任何一個有溫度的物體都會發(fā)出熱射線，人體（300多K絕對溫度）發(fā)出的波長大概在10微米左右。所以我們眼睛看不見，但是用我們紅外探測器就可以看得見了。這張照片就是用紅外傳感器對我人體拍出的照片。再舉個例子，最近澳大利亞森林大火（視頻0017），有一些動物還在里面，我們從視頻里面可以看到它在衛(wèi)星上通過紅外熱像儀就可以找到在森林里面動物還有沒有，因為動物也是發(fā)紅外線的，就可以看出來了，可以通過紅外線找到在森林里還存在的生物。 我上面舉的例子都是室溫工作的傳感器，靈敏度差一點，但是比較便宜比較好工作，這也就是室溫工作的傳感器。

主要用貼片薄膜、氧化釩、錳鈷鎳或者聚合物做這些傳感器，它可以方便地應用，價格比較便宜，當然它的靈敏度稍微低一點。靈敏度高的用什么呢？就是用半導體材料，光電導型、光伏型的，光打到這個半導體材料上來，它的電阻發(fā)生變化。或者光打到半導體材料做成的器件上，兩端會產(chǎn)生電。(動畫,0046)我們可以通過視頻看清楚，光打到半導體材料里面，就產(chǎn)生電子和空穴。電子帶負電，空穴帶正電。電子和空穴在里面就會移動，移動過程當中也許他們會碰到復合中心，就復合掉了，就沒戲了。但是也有一些電子和空穴他們遷移比較長，壽命比較長，他們會有幸跑到p-n結里面去，p-n結里面有內(nèi)在電場，就把電子和空穴分開了，向兩端輸出了，就可以發(fā)電了。半導體材料紅外最好就是碲鎘汞半導體材料。

碲鎘汞半導體材料在低溫下工作靈敏度非常高，做成的器件可以把它做成焦平面列陣，像素做得很多。做好了以后可以放到相機里面，相機可以放到飛機上，那就是對地觀測，航空遙感。

也可以把這個相機放到衛(wèi)星上對地觀測，那就是航天遙感。技物所2016年12月份放了一個風云四號氣象衛(wèi)星，這個氣象衛(wèi)星非常好，里面有很多波段的碲鎘汞的，還有其他半導體材料的紅外探測器，很多波段。這張圖上一共有15張圖：

每一張圖都是一個通道的成像，就能夠很靈敏地把我們對大氣進行觀測，我們在衛(wèi)星上還做了一套觀測儀，非常好，對大氣做CT，也就是這個大氣每一層每一個空間位置的溫度、濕度都可以做出來，這樣一件事情就非常了不起，相當于對我們大氣做CT，在國際上都沒人做過，大概五年以后才能做這個事情。這是非常了不起的一件事情。由于風云衛(wèi)星，所以我們現(xiàn)在氣象報告特別準。

現(xiàn)在氣象報告臺風預報非常準，知道它什么時候到哪里，有多少速度在運動。為什么可以做:到這么精確呢？就是因為我們有衛(wèi)星在天上看。不僅白天可以看，晚上也可以看，因為我們有紅外傳感器、有紅外成像。大家都在玩手機，手機里有微信，微信打開有一幅圖:

就是一個云圖，地球上風云的圖，這張圖是美國NASA的一張圖，但是我們風云四號衛(wèi)星上去以后，曾經(jīng)用了風云四號的圖，非常清晰，清晰度完全一樣。當然這個圖用了5天就換過來了，為什么呢？因為有協(xié)議的，騰訊說好微信是用那張圖的。但是我們看到風云四號氣象衛(wèi)星的圖是非常清晰的。紅外傳感器有三大功能

第一個是圖像，可以看到物體的空間分布，黑暗的背景也可以進行觀測。第二，有熱像，可以看到物體的溫度分布。第三，可以看到它的譜像，看到我們的物體表面反射的光的光譜是怎么樣的，有三個功能。這三個功能圖像最簡單，晚上看到一些圖像。不僅白天可以看，晚上也可以看到這個圖像。比如有一個紅外應用，(視頻，0020)據(jù)說是美國和ISIS打的紅外圖像，就是伊斯蘭恐怖組織汽車在路上開。這個消息衛(wèi)星上就看到了，就定位了，定位以后通知他們指揮部，指揮部通知導彈發(fā)射部，導彈就把ISIS這個車子打掉了，這就是紅外在里面起的作用。

最近今日頭條也發(fā)布了一條消息，（視頻，0009）美國公布了一個用紅外相機拍攝到的UFO不明飛行物圖像，十天前在網(wǎng)上傳得蠻多，這也是用紅外相機。紅外相機看到它在云層上面，UFO那樣的東西在移動，這是什么東西很多人不知道，很多有興趣的人在研究，這個公布的視頻也是用紅外相機拍到的。紅外相機要能夠看得很清楚，就需要我們的探測器非常靈敏。探測器要非常靈敏，有一個條件，要把像素做得很大。比如我們手機現(xiàn)在是1000萬象素，拍照片蠻清楚。過去我們手機只有200萬象素，拍照就不清楚。像素要多，現(xiàn)在紅外也是這樣

這是美國Raytheon（雷神）公司的一個超大規(guī)模碲鎘汞的紅外焦平面，他是16個2K×2K的器件，也就是6400萬像素，所以拍照片很清楚。

這是汶川地震，汶川地震的時候我們的衛(wèi)星正好不在四川上空，當時美國有一個衛(wèi)星在上面，我們科技部和他們聯(lián)系能不能把圖給我們看看，就是我們看到的這張圖。這張圖是汶川大地震的情況，這也是晚上看到的紅外圖像，是美國“鎖眼”光學成像軍事偵察衛(wèi)星（拍到的），上面有很多燃料可以來回移動。我們現(xiàn)在衛(wèi)星也有很多燃料可以移動，比如馬航失事的時候，我們的衛(wèi)星也是天上到處可以有燃料來跑，可以移動它的位置到一定的目標。除了固定的軌道以外，還可以變軌移動它的位置。

這是美國衛(wèi)星上看到我們的核潛艇停在葫蘆島的碼頭上，放到谷歌上了。這就是科學技術，科學技術好了以后它的功能就強大。這是我們的衛(wèi)星看到美國的航空母艦，在造船廠里，看得很清楚。如果我們有科學技術，我們就能夠觀測地球上所有地方的情況。如果我們自己的科學技術不行，那我們只能給人家看，我們不能觀測人家。這就是科學技術對一個國家來說起到很大的作用。我們做這個探測器，除了像素要做得高以外，還要做不同波段的探測器，不同的波段有不同的作用。

這個人，一張是可見光的，一張是短波紅外的，一張是中紅外的，一張是長波紅外的，不同波段拍出來的照片不一樣的。上面兩瓶水，一瓶水可見光拍的，就是一瓶水，不知道水有多少。用短波紅外探測，可以看到有半瓶水，很清楚。

再看看這個蘋果，可見光下拍出來的蘋果很好的，但是用短波紅外拍，這個蘋果是爛的。前不久我家里面吃早飯，8元一斤的蘋果，很漂亮的蘋果，一切開來，里面其實是壞的。如果用短波紅外看就可以看得到。

再比如這個人前面有一個硅片，后面的字遮住了，但是可見光的照片拍不出來，因為硅片把可見光遮住了，但是用短波紅外來看可以看得出來，后面的字是SENSORS。再看這個人，胡子鬢角跡，可見光的照片，一個美男子。但是用短波紅外來拍，這個鬢跡和胡子都是假的,這個人要么是野人演員，要么是可疑分子。不同的波段可以知道不同的信息，這里面要做科學研究。這張圖里每一條曲線表示一種器件，這里面要研究它的物理、材料學、工藝學，把這些掌握好，我們才能做出不同波段的高性能的傳感器。最近人家還在做近紅外的成像：

把近紅外打到腦子里面，在腦子里面兜一圈以后，反射出來。就可以知道你腦子正不正常，現(xiàn)在這個事情在宇航的時候;

宇航員到了天上或者在火箭里面，腦子工作是不是正常，在腦子里面做這個試驗來研究。將來也許還會做更高級的，看看你是不是在說謊，是不是很高興。因為這個光在腦子里面可以傳出來這樣的信息，這是近紅外成像。要做不同波段的傳感器，最近大家又關心太赫茲，做太赫茲波段的傳感器，這個波段非常重要，很多物質的特征光譜都在太赫茲波段里面。當然我要產(chǎn)生太赫茲波有光學、電磁的辦法，里面有很多科學知識在里面。

比如我們看這張樹葉，新鮮的樹葉是左邊那張圖，兩天以后干了，就是右邊那張圖。太赫茲波就可以非常清晰地看到這張圖。在醫(yī)學二維成像、食品檢測等等很多方面都有很多應用。

比如我們現(xiàn)在看這個人，左邊那張圖這個人是可見光拍的照片，拿了一張報紙。但是用太赫茲波看，這個人報紙里面有把刀，這個人就是恐怖分子。

這張照片也是這樣，左邊是可見光的圖，看不出什么東西。但是我們用太赫茲對他成像，一看他身上帶了武器。

中間這張圖是可見光的圖，看出來沒有帶什么東西。但是用太赫茲波對他成像，那就是左邊那張圖和右邊那張圖，可以看到他上面帶了很多武器。現(xiàn)在很多地方檢測，比如美國的飛機場，都用太赫茲波在很遠的地方檢測你身上有沒有帶危險的東西。

在中國很多地方現(xiàn)在也開始在開始在用太赫茲波檢測你身上有沒有帶危險品。當然也有假的，比如這個就是偽科學。網(wǎng)上說一副眼鏡1200元，帶了這副眼鏡看人家就像不穿衣服一樣，這個都是偽科學，是騙子。我們現(xiàn)在也做一些新的探測器，這是我們所里面黃志明等做的，新原理，和國際上的原理不一樣。

當太赫茲光打到半導體金屬結構上，在金屬半導體里面會產(chǎn)生一個磁阱勢阱，電子就會跑到勢磁阱里面，會引起電導的變化。我們看到電磁波過來了以后，電子就會從金屬一端跑到窄禁帶半導體里面這樣的現(xiàn)象。現(xiàn)在這個現(xiàn)象對碲鎘汞、銻化銦、銦鎵砷、硅什么都做出了這個現(xiàn)象，將來可以作為領跑的工作。這是第一部分，我們可以在黑暗里面看清我們的圖像。第二，熱像。熱像就是溫度分布

你看這個人的溫度分布可以看到。我們看到他頭頸這里的溫度是34.8，最近疫情檢查的時候很多地方都用紅外熱像儀來測量人家的溫度。用紅外熱像測量溫度的時候，就可以遠距離地看到上面溫度是多少，可以用來做檢測。

我們還可以對發(fā)熱病人進行監(jiān)控，比如SARS的時候，飛機場走過來的人，可以看到這個人那個人溫度是多少，都可以看到。當然我們在工業(yè)商用上更多

我們可以看到這個地方有沒有短路，如果短路了，溫度就會高，我們的熱像儀就可以看到這個地方是短路了，帶人去修。上海17號線地鐵，智慧維保供電平臺，很多設備都用鐵箱子包起來的

但是里面如果有故障，溫度會升高，紅外熱像一下子就看到了，就可以提前進行處理。還有火情火災

我們可以預報火災的情況，現(xiàn)場救援，人可以到現(xiàn)場用紅外熱像儀看到受傷的人在哪里，火苗在哪里，然后我們可以更加有效地滅火，進行現(xiàn)場救火。

將來最好是有由機器人，衣服不怕燒，眼睛又是紅外的，看得很清楚。(視頻,0019)去年巴黎圣母院著火，紅外熱像也發(fā)揮作用，把紅外熱像儀放在無人機上，無人機發(fā)現(xiàn)巴黎圣母院火苗在哪里，滅火的時候就很有意識地滅火，效果就非常好。紅外熱像儀和無人機都立功了，當時網(wǎng)站上有很多這方面的介紹。第三方面的功能是譜像，（可以看到）光譜分布。任何物體的光譜特征如果你獲取了，就可以通過光譜特征來分析這個物體是什么成分，是什么東西。比如我們紅蘋果、櫻桃、梨、青葡萄他們波長都是不一樣的，波的特征都是不一樣的。

我們首先就要把波譜特征存到數(shù)據(jù)庫，用光譜議把它的波譜特征錄落下來放在數(shù)據(jù)庫里面。比如生菜

不同階段它的光譜特征是不一樣的，把它的光譜放在數(shù)據(jù)庫里。放在數(shù)據(jù)庫里以后就可以比對了，比如這個水稻

把它的光譜做出來，做出來以后就可以提供消息，水稻畝產(chǎn)多少斤，把測到的光譜放到數(shù)據(jù)庫里比，一比就知道這個水稻畝產(chǎn)是1000斤還是100斤，因為他們的光譜特征都是不一樣的，所以就可以派用處。

這個地方要找鈾油礦，怎么找呢？可以讓無人機去飛，把每一點的光譜做出來。做出來以后看下面那條線，這條線和數(shù)據(jù)庫里比，和上面這條數(shù)據(jù)庫的光譜線有點一致，上面那條光譜線是鈾油礦，那么就懷疑這個地方可能有油鈾礦，再把人派過去。最近嫦娥三號到月亮上去，我們的光譜儀就放上去了。

月球車上帶了一個光譜議，在月球表面看，月球車在上面把月球表面土壤的光譜拿下來，進行分析，和數(shù)據(jù)庫里進行比對，看看月球表面的土壤到底什么成分，礦物到底什么成分。

最近又放了一個嫦娥四號，嫦娥四號不在月球的正表面，在月亮的背面。月亮背面永遠是背著地球的，所以地球永遠看不到背面。嫦娥四號就飛到月亮的背面去了，背面也有一個月球車在那里探光譜議，據(jù)說放在那里是為了研究一個問題，月亮里面到底是什么東西。曾經(jīng)有一個隕石，打在月亮的背面，把月亮里面的東西打出來了

掉在這個坑邊上，現(xiàn)在我們月球車就在那里，要做它的光譜，做了光譜以后就看打出來的是什么東西，研究月球里面是什么東西。最近都有結果了，也發(fā)了文章。現(xiàn)在傳感技術除了前面所說的光譜、光電傳感還有很多傳感，比如壓力、振動、聲響、化學、生物、單光子等等很多傳感

比如這個是沙林毒氣，這個是黑炸藥爆炸兩次事件，一個是沙林毒氣事件，一個是黑炸藥爆炸事件，死了很多人。就是因為沒有傳感器，如果有傳感器，事先報警，這個事情就可以避免。

現(xiàn)在有一種聚合物的熒光淬滅效應，這個聚合物發(fā)熒光，但是如果有TNT分子上來，這個熒光一下子就淬滅了，我就知道有人帶了TNT分子進來了，就可以報警了。(視頻,0000)比如有一個介紹視頻，做對比，在地鐵里面用一條狗去找炸藥找不到，但是用人造的狗鼻子，一找就發(fā)現(xiàn)了，報警了，可以做成很小的設備。現(xiàn)在這個設備已經(jīng)做得很小了。比如我們還有壓力報警

—比如有一幢房子坍掉了，坍掉以前如果我們有傳感器在里面，能夠報警，這個房子事先就可以報警，就可以報修了。傳感器有很多作用，有光電傳感器、電傳感器、磁傳感器、熱傳感器、聲傳感器、機械傳感器

現(xiàn)在發(fā)展高性能傳感器，更低的成本、更快的速度、更高的集成度、更智能化的應用。當然你要做這個傳感器，現(xiàn)在要學好知識，這里面涉及到材料技術、器件結構、物理模型、工藝優(yōu)化、工程實踐。能夠做這些器件我們要打好基礎，要有物理基礎、數(shù)學基礎、實驗基礎、思維方法、科學精神。更加重要的是我們要有愛國情懷，要有責任意識。這是第一個問題。第二方面，我簡單說一說迎接智能時代。我們第一次工業(yè)革命是機械化，第二次工業(yè)革命是電氣化，第三次工業(yè)革命是信息化

現(xiàn)在我們開始進入第四次工業(yè)革命，第四次工業(yè)革命就是智能化。也就是把智慧融入到物理實體系統(tǒng)里面，比如融入到一個機器人、系統(tǒng)里面去。智能時代最大的特點就是智能化的系統(tǒng)，智能化系統(tǒng)包括兩個，一個是人工智能，一個是智慧地球，可以發(fā)揮作用。智能化系統(tǒng)有三大支柱

一，動態(tài)感知，能夠實時得到信息。二，能夠智慧分析。三，能夠自動反應，構成一個智能化系統(tǒng)。需要大數(shù)據(jù)、需要傳感器，需要我們有基礎信息平臺，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，它依賴于我們的電磁波信息傳輸、5G技術等等。（視頻,0001）我們看這張圖，這張圖是機器人打乒乓球，這是浦東一家公司做的，機器人打乒乓球就具有剛才說的這些特點。第一，可以實時得到信息，能夠看清這個球怎么過來的。第二，分析這個球彈起來什么方向，怎么打過去。第三，實時起作用，把這個球打回去。所以它具備這三個功能，第一，實時得到信息。第二，智慧分析。第三，自動反應。在智能化系統(tǒng)里面有兩個核心技術

第一，實時感知系統(tǒng)，也就是傳感器。第二，智慧分析技術，分析得到的信息說明什么問題。這里面就要靠大數(shù)據(jù)分析和模型分析，實際物理過程是什么過程要進行一些分析，用這兩個核心技術分析了以后，我們就可以處理后面的事情。現(xiàn)在機器人在工業(yè)、日常生活、軍事上都有很多用處，（視頻，0020）比如這個機器人，它能夠搬東西，在工業(yè)上有很多工業(yè)機器人，比如這個工業(yè)機器人在那里幾代人做事情。在德國寶馬他們有一個廠有5000人，里面有1000個是機器人，就是做這些事情的。

尤其是噴油漆，我們?nèi)撕喼辈荒茉趪娪推岬牡胤焦ぷ鳎菣C器人效率高，噴得又好，機器人現(xiàn)在發(fā)展得很快。（視頻,0002）比如這個機器人，搬運貨物的，這里面都要有傳感器、智慧分析、實時反應。這個機器人不倒翁，可以回到原來的位置。這是搬東西的機器人，現(xiàn)在有很多不同種類的機器人開始工作。這是京東，他們運貨、分揀貨物是自動的，分揀了以后通過無人車送到規(guī)定的地方，小車子開到小路上，發(fā)一條短信給你，你就可以取你的快遞了。他們有一個試驗場所在做這個試驗。無人汽車(視頻,0059)、無人飛機都是智能化系統(tǒng)，實時得到信息、智慧分析、快速反應，構成一個智能化的系統(tǒng)。
第三方面，培育飛翔的潛能。我們改革開放40年以來，中國發(fā)展得很快，GDP也很高，大家科學的水平、工業(yè)的水平、生活的水平都大大提高。同時我們現(xiàn)在進入了新工業(yè)革命的時代，智能時代，融入到新時代的潮流里。

我們看這張照片，有兩個小孩子，中國的小孩子在玩手機，外國的小孩在邊上看。這張照片可以從一個側面反映改革開放40年后的時代。我要提個問題了，這張照片如果在40年前是什么樣的？有人就會說如果40年前一定是中國小孩和外國小孩倒一倒，中國的小孩看外國的小孩怎么樣。現(xiàn)在我們國家信息技術發(fā)展了，現(xiàn)在我們是進入一個新的時代。我們江蘇的GDP就可以排到世界第15位了，中國的GDP排全國(口誤，全球)第二。但是我們?nèi)司趾艿停覀兗纫吹轿覀僄DP的總量是高的，也要看到人均是很低的。2016年開過一個科技三會，提出來把科技創(chuàng)新擺在更重要的位置，吹響建設世界科技強國的號角。所以我們要建設富強、民主、文明、和諧、美麗的社會主義現(xiàn)代化強國，一定是要一個世界科技強國，所以同學們你們的責任是很重的。現(xiàn)在我們一方面發(fā)展得很好，比如我們現(xiàn)在有天龍、蛟龍、悟空、墨子、大飛機等等都發(fā)展得很好，(動畫,0026)這張圖是我們嫦娥三號登陸的時候，要降下去了，但是我們發(fā)現(xiàn)下面不平，如果降下去就要翻過來了，馬上就移動了25米，這就是我們激光雷達的技術，這個技術很好。（動畫,0051）再看我們的墨子號，在衛(wèi)星上要把兩個糾纏光子送到地面兩個地方，這兩個地方相差1000多公里，這個難度很高，相當于你乘飛機，在飛機上要把兩個瓜子扔到地球上兩個儲物桶里面去，難度很高，但這種難度我們也實現(xiàn)了。這就說明我們的科學技術在很多方面現(xiàn)在發(fā)展得非常好。但是我們也要看到我們不足的地方，中興事件，美國全面制裁封殺中興，很多芯片不賣給我們，影響了我們中興。所以我們很多核心技術還要好好掌握好，要從兩方面看問題。

既看到我們發(fā)展、先進、進步的一面，也要看到我們不足的一面。（視頻，0051）比如這兩個軸承，一個是中國的軸承，一個是德國的軸承，在上面都能夠轉。中國的軸承轉到后面就不轉了，德國的軸承一直轉下去，這里面就有一個精益求精的問題，工匠精神的問題。有的時候我們做事情做得出來，但是做不好。所以我們既要做得出，又要做得好，這是非常重要的問題。我們現(xiàn)在年輕人要培育健康的體魄和心靈，要汲取外界的養(yǎng)料，汲取空氣、水分、溫度、太陽，要像小草那樣地頑強，我的微信就是小草。人家說褚老師你怎么叫小草，你應該叫大師大樹。我說小草很好，而且很頑強。看這張圖上面，只要有一點水分一點空氣一點陽光，它就能夠生長。所以我們要修煉內(nèi)在素質，要有勤奮的精神、好奇的精神、漸進的精神、遠志的精神，勤勞、刻苦、好奇、正義，目標如一，胸懷大志。

這兩張照片，一張是我小時候的，傻傻的。后面一張是成才的，在作報告。

這是我小時候兩張照片，小學五年級一張照片，在華東師范大學附小念書，后來有一次我走過那個橋，我在原來的位置也拍了一張照片，就發(fā)展成才了。

小時候功課不好，我小時候成績單上4分，自然好的，5分，前不久他們的老校長陳先墀寫了封信，那天我在師大附小和他們小朋友面對面，陳校長寫了封信過來

他說你小時候會玩會動腦筋會動手，在課內(nèi)外學習，廣交朋友，天天向上。體育也很好，得了獎章。但是到了初中二年級以后功課就好了，我就知道要用功念書了。從初中三年級轉到徐匯中學，從曹楊二中轉過去的，中間有一位班主任，在我轉進去以前他就說我們班級要轉來一個很好的學生，怎么好怎么好，其實我不在班級里面，后來同學跟我說了，他說王老師在班級里表揚你，我聽了開心得不得了。把我身上的正能量全部激發(fā)出來了。表揚非常重要，要激發(fā)每個小朋友自己身上的正能量。我后來在工作中經(jīng)常也是表揚為主，對同學、同事、課題組，看到人家的優(yōu)點。到了高中，我功課就很好了，我還看很多書

《天文學》、《相對論ABC》、《原子物理學》、《分子物理學》、《絕對微分學》《科學家奮斗史話》、《居里夫人傳》等等，看很多書，還看了很多課外的書

這都是我做的筆記，做了很多筆記。有很多是勵志的，有的是思考一些問題的，還有一些心靈雞湯之類的，做了一些筆記。

這是我看的書，《分子物理學》，都是我中學、高中時候看的，吸收一些知識。我家里有一副對聯(lián)

叫做“千淘萬路雖辛苦，吹盡狂沙始到金”。你要得到一點金子，一定要勤奮，千淘萬路，吹盡狂沙，淘金可以淘出一點點金子出來。馬克思那個時候就說，“只有在崎嶇道路的攀登上，不畏勞苦的人才能得到光輝的頂點”。我們小時候念書這個話都是貼在墻上的。習近平總書記說，幸福是奮斗出來的，要幸福就要奮斗，一定要勤奮，要有奮斗精神。我們古人說的，馬克思、習近平說的，都是同一個意思，一定要艱苦奮斗。

李白別小時候不用功，到山下玩，看到一個老太太把鐵錘磨成繡花針，他很感動，回去他就用功了，后來變大詩人了。

少林寺有一次我去玩，跑到它的練功房，我特地拍了一張照，地都凹進去了，為什么？就是因為他們練功的時候登地，把地登得凹下去了，我拍了張照。這也是“千淘萬路雖辛苦，吹盡狂沙始到金”，很辛苦，最后功夫很好。

哈佛大學凌晨4點，圖書館還有那么多人，我不要你們凌晨4點還不睡覺，晚上12點就要睡覺，但這種學習的精神是很對的。

我們閱兵式大家看起來很整齊，但是你知不知道背后是什么？背后是艱苦的訓練。領子上有一根針放在那里，頭一歪這個針就要刺到頭頸了，頭一定要很正。背上鹽都析出來了，頭上放一塊磚，頭一歪磚就要掉下來了。這都是勤奮、辛勤的工作。所以一定要“千淘萬路雖辛苦，吹盡狂沙始到金”。你要取得一定的成績、一定的進步，你一定要付出自己的努力。閱兵式就非常整齊，背后就是勤奮、汗水。我們青年時期是最富有想象力、創(chuàng)造力的，要勤奮。很多得諾貝爾獎的人都是年輕時候得出來的，我讓我的學生們查了一下，得諾貝爾獎有三分之一都是年輕時候的工作。

比如這些人都是年輕時候的工作，很多就是他的博士論文以及博士論文后續(xù)的工作得到諾貝爾獎的。這就說明年輕人有非常大的創(chuàng)造力，加上勤奮工作，可以做出創(chuàng)新的工作。愛因斯坦1905年26歲的時候提出狹義相對論，光電效應、光的量子理論都是那一年提出來的。后面是引力波、廣義相對論，也是30多歲建立的。引力波當時大家也很感興趣，兩個黑洞合并，我們在地球上觀測到了引力波。

這是以色列的大學生做的快遞車子，也是很有創(chuàng)新性的。

荷蘭他們大學生做的太陽能汽車，可以續(xù)航1000多公里，也是很有創(chuàng)新性的。我們從小要熱愛科學，樹立科學的素養(yǎng)、善于發(fā)現(xiàn)的眼睛、扎實的基礎知識、濃厚的研究興趣、出眾的動手能力、堅韌的做事態(tài)度。

不要像這個人，他要挖井，挖了不行換個地方，再挖馬上下面就有水了，又換一個地方去挖了，做事沒有做到底。我們一定要有堅韌的做事態(tài)度，不要像這個人一樣三天打魚兩天曬網(wǎng)。我們還要傳承傳統(tǒng)美德，我們中國古代有很多思想巨匠，老子、孔子、莊子、孟子、墨子、孫子、韓非子等等，他們都有非常好的中國的傳統(tǒng)哲學思想、科學思想、為人之道、處事之道、學問之道。我們要好好地傳承。

比如這張照片是廖昌永，有一次在北京開會碰到他。廖昌永就有傳統(tǒng)的美德，他第一次出名的時候，人家給他獻花、頒獎，主持人說請廖昌永上來拍個照，找不到廖昌永了，他到哪里去了？他跑到臺下去了，找他的老師周小燕，他說這個鮮花和獎牌應該是屬于你的。他就傳承了一種中華民族的傳統(tǒng)美德，我們要勤奮、實事求是，傳承中華民族的優(yōu)良美德。我們既要得到金子、得到知識，我們更要培養(yǎng)一種方法，點石成金的手指，我們還要培養(yǎng)一種精神，金子般的心靈。我們做研究做學問，第一個層次是成果，第二個層次是方法，第三個層次是精神。我們要勤奮踏實培養(yǎng)科學精神，我們要漸進積累實現(xiàn)創(chuàng)新跨越。要培養(yǎng)科技創(chuàng)新的素質，這個素質有很多，我認為八個字非常重要

“勤奮、好奇、漸進、遠志”。勤奮就是要刻苦踏實，好奇就是要熱愛科學、尋根究底，漸進就是要循序漸進、積累創(chuàng)新，遠志就是要樹立遠大的志向。所以我們要培育飛翔的潛能，培育飛翔的潛能有一個秘訣，那就是練就健康體魄、汲取外界養(yǎng)料、凝聚驅動力量、修煉內(nèi)在素質、融入時代潮流。謝謝大家。主持人：謝謝儲院士，接下來一起看一下廣大網(wǎng)友朋友們提出的一些問題。我們隨機選取我們第一個問題，5G時代的到來對我們的生活會帶來什么樣的變革呢？ 褚君浩：5G時代到來以后，首先信號傳遞得更快了，速度更快了，這是非常重要的。將來無人駕駛很重要，無人駕駛當中非常重要的是信息傳輸要非常快，比如看到前面有一個障礙要馬上剎車。但是這個剎車能不能很快地反應過來，就和信號傳輸速度有關。5G提供了一個更加快速的通訊平臺，會影響很大。還有信息量，將來我們的信息量更多，過去是一條短信，后來是一篇文章，后來是一個圖像，現(xiàn)在是一個視頻。將來更大量更快速的信息要交流就靠5G，5G出來以后會對我們的生活、生產(chǎn)產(chǎn)生更大的作用。非常好。

主持人：請問人工智能有一天是否會統(tǒng)治人類？ 褚君浩：不可能，因為人工智能是人類創(chuàng)造的，人類一定有辦法控制它。而且將來會制定很多方法怎么來控制，既為人類服務做人類的朋友，但同時又不可能統(tǒng)治人類，人類總會想到管理和控制人工智能的方法，這一點我覺得可以做到。現(xiàn)在有很多科幻電影、科幻小說，人工智能很強大，會怎么樣怎么樣，但是隨著科學技術的發(fā)展，它畢竟是人創(chuàng)造、發(fā)明、研究的，人總有辦法控制它、管理它。 主持人：您覺得人工智能下一階段會在哪些領域大顯神通？ 褚君浩：首先人工智能機器人可能會大顯神通，很多工業(yè)上自動化生產(chǎn)過程可以代替人的工作，有些機械化、程序化的事情完全可以讓人工智能來做，比如救火、醫(yī)療、擰螺絲，生產(chǎn)線上，完全可以用機器人來做。另外非常重要的就是無人駕駛，將來在智慧城市建設、機器人領域、智能制造領域非常派用處，會起到它的作用，使得人類生活、工作更方便。 主持人：當前有一些紅外探測器可以在室溫下工作，但有些需要在很低的溫度下工作，請問決定紅外探測器工作溫度的因素有哪些？ 褚君浩：紅外探測器材料系統(tǒng)比如有的時候半導體系統(tǒng)，半導體溫度高了以后本身噪音就會比較大，比如碲鎘汞探測器，77K工作，攝氏零下200度左右。溫度高了以后里面噪音大了，性能就會下降。有些探測器在低溫下工作靈敏度很高，甚至于有一些遠紅外的一直到1個毫米的波段，在4.2K工作。探測器1000個微米左右，在4.2K工作，靈敏度很高。有些探測器室溫就可以工作了，波長比較短，比如有些半導體材料室溫下就可以工作，像我們手機里面有傳感器，手機里面是可見光的，也包括近紅外的，室溫下就可以工作。和材料有關，和工作的原理有關。現(xiàn)在技物所研究了一種太赫茲探測器，室溫中工作的。但是它的性能很高，這就是新原理，新原理研究促進了技術的發(fā)明，這個非常重要。探測器工作的溫度決定于材料，決定于什么結構，我們現(xiàn)在有的是室溫工作，有的是低溫工作，他們的特點性能也不一樣。現(xiàn)在一般來說熱釋電探測器都是室溫工作的，但是它的性能低一點。半導體工作的碲鎘汞等等，溫度低，性能高。有這樣一個特點。主持人：感謝儲院士細致的回答，今天時間差不多了，今天的活動和儲院士的見面到此結束，祝愿儲院士身體健康、一切順利。褚院士：謝謝

審核編輯 黃宇