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院士观点:智能传感器发展水平已成为国家安全重要标志
来源:本站原创  浏览次数:162  发布时间:2026-05-11

智能传感器件作为人工智能时代的感知单元,是连接物理世界与数字世界的核心桥梁,是推进先进机器人、无人驾驶、商业航天、深空深海深地探测、智能制造等领域发展,以及推动人工智能赋能千行百业的先决条件。

在国家政策支持下,我国现在已经形成较为完善的传感技术研发体系,建设了若干平台,形成长三角、珠三角、京津冀、中部、东部五大区域产业集聚格局,涌现出一批具备国际影响力的产业园区与集群。我国智能传感器企业培育已形成龙头引领、专精特新支撑、区域集群协同的格局,在政策、资本、产业生态多重驱动下,正加速向世界级企业梯队迈进。

一、建立学科交叉的智能传感研发体系,突破关键核心技术

智能传感技术涵盖人工智能、电子信息、材料科学等多个学科领域,材料制备、器件设计与研发难度极大,算法软件设计过程复杂,因此学科交叉研究十分重要。我国智能传感领域虽实现了规模化应用,但在高端器件、核心算法、集成技术等方面仍面临“卡脖子”困境,单一学科的研发模式已难以突破技术瓶颈,唯有建立多学科深度交叉融合的智能传感研发体系,打破学科壁垒、整合创新资源,才能精准破解技术难题,实现关键核心技术的自主可控,共同推动认识和感知创新,以更加开放的思维和举措融入全球智能传感器研发与产业化,推动我国智能传感产业从应用大国向科技强国转型。

二、抓住人工智能时代科技与产业变革的机遇,推动传感技术创新发展

传感器是人工智能实现采集数据、感知环境的核心载体,其创新发展水平直接影响人工智能技术落地的深度与广度。在人工智能驱动的科技与产业变革浪潮中,传感技术既迎来了前所未有的发展机遇,也面临着诸多挑战。人工智能的核心是数据驱动,而传感技术是数据采集源头。随着人工智能时代的到来,“万物互联”成为现实,工业制造、智能基础设施、医疗健康、新能源等领域对数据采集的精度、速度、广度要求大幅提升,传感技术向全域感知、精准采集升级。人工智能算法能够对海量传感数据进行降噪、筛选、分析,挖掘数据背后的隐藏价值,同时,科技创新和产业创新深度融合推动了传感技术与材料、微电子、精密加工等学科深度交叉,催生了量子传感、纳米传感等新型传感技术,拓展了传感技术的创新边界。

三、强化智能传感材料与器件相关的生产性服务业

人工智能时代的智能传感材料与器件领域急需加快相关生产性服务业发展,检测、专利、标准等生产性服务业作为智能传感创新链与产业链的关键纽带,其发展水平直接决定着产业核心竞争力与全球分工地位。当前我国智能传感产业虽已进入快速发展期,但仍面临检测能力与高端需求不匹配、专利布局分散且转化率低、标准体系滞后于技术创新等突出问题,亟须以政策为引领、以创新为内核、以协同为路径,全面强化生产性服务业能力,为产业高质量发展注入强劲动力。强化智能传感材料与器件相关的生产性服务业,本质上是通过完善创新生态链破解创新到产业化的转化梗阻。这既是落实推动科技创新和产业创新深度融合要求的具体实践,也是构建自主可控、安全高效现代化产业体系的必然选择,应将检测、专利、标准服务置于智能传感产业发展的重要位置,使其成为支撑原始创新、保障产业安全、提升价值链地位的核心力量。

四、充分发挥市场机制作用,支持传感领域科创企业发展

传感领域的科创企业作为技术创新和产业发展的主要力量,具有高研发投入、高成长潜力、高风险等特征,涉及众多中小型创新企业,其发展离不开政策引导,但更需充分发挥市场机制在资源配置中的决定性作用,通过竞争、资本、供需、规则等多重市场要素协同发力,激发企业创新内生动力、优化发展生态,推动企业实现从技术突破到产业化落地的良性循环。传感领域科创企业的持续发展离不开技术、人才、机制等各类资源的高效集聚,市场也需要通过精准引导企业研发方向,不断满足下游商业航天、低空经济、智能终端等领域的爆发式需求,推动传感企业加大智能传感器等产品研发,实现技术创新与市场需求同频共振。

五、“十五五”期间发展智能传感材料与器件的建议

当前,我国人形机器人、自动驾驶、商业航天、可控核聚变等新兴产业正在进入加速突破和应用的新阶段。人工智能、人机交互等新兴应用场景不断涌现,要求传感器具备感知多样化、高灵敏性、高选择以及高稳定性等特性,推动智能传感器向多元感知、精准识别和存算一体化方向发展。“十五五”期间,新兴产业和未来产业加速发展,颠覆性技术正以超预期的能力进入科技和产业创新链条,但重大装备、极端环境探测、医疗、化学分析、特种环境监测等特殊传感器方面仍有明显短板和空白,为此宜构建基于“人工智能+”的传感技术研发新范式,进一步解决传感技术开发及应用的碎片化问题;突破传感领域关键核心技术,提升我国在重大装备中高端传感器的自主化率;形成若干新兴领域应用的具有引领性和原创性的传感新技术体系。建议在以下方面重点布局传感技术:

在智能网联汽车领域,突破激光雷达小型化、低成本化技术,优化毫米波雷达抗干扰能力与探测精度,提升超声波雷达在低速泊车场景的精准度,构建多传感器融合感知体系;发展车规级高可靠性技术,突破传感器在高低温、振动、电磁干扰等极端车载环境下的稳定性技术,满足车规级寿命与安全性标准;推动车载传感器与路侧雷达、摄像头等网联感知设备的数据协同,开发传感器和边缘计算模组,降低云端通信压力与响应延迟。加强底层人工智能系统安全性控制,防止“视觉攻击”,保障自动驾驶汽车安全行驶。

在人形机器人领域,突破高精度姿态与运动传感器技术,支撑机器人的平衡控制与灵活运动;发展高灵敏度力反馈传感器,聚焦六维力传感器、触觉传感器的研发,实现机器人手部抓取时的力度感知与接触反馈,同时支撑机器人行走时的地面反作用力感知,保证行走稳定性;优化环境感知传感器,集成微型化视觉传感器、语音传感器、距离传感器,实现对周边环境的图像识别、语音交互、障碍物规避;推动多传感器集成一体化,实现传感器数据的实时协同融合,提升机器人的决策响应速度。

在智能制造领域,发展多模态融合感知技术,突破可同时采集温度、压力、振动、电流等多参数的集成式传感器,实现工业设备运行状态的全景监测,替代传统单一参数传感器,研发耐高温、耐高压、抗腐蚀、抗电磁干扰的工业类传感器,适配石油钻井、钢铁冶炼、化工生产等复杂场景,重点突破光纤传感、量子磁传感核心技术;推动传感器集成边缘计算芯片,实现与工业互联网平台、生产执行系统、数字孪生系统的实时数据交互,构建“感知-决策-执行”闭环;开发经济型工业传感器,推动传感器在中小企业数字化转型过程中的规模化应用。

在可穿戴设备领域,突破MEMS封装技术,将生理传感器、运动传感器集成于微型芯片,能够降低体积与重量,适配可穿戴设备的轻薄化设计;研发低功耗传感器芯片,解决可穿戴设备续航短的痛点,能够实现传感器在低功耗模式下的长时间稳定工作。要重点突破纳米磁性材料等新型材料技术,进一步降低传感器功耗;提升生理参数检测精度,解决运动场景、复杂环境下的检测误差问题,保证健康监测的准确性。

在低空经济领域,重点研发微型化GNSS/INS组合导航传感器、视觉导航传感器,优化卫星信号遮挡场景下的定位补盲技术,实现低空飞行器的精准定位;研发抗雨雪、强风、强光干扰的激光雷达、毫米波雷达、高清视觉传感器,构建多传感器融合环境感知体系,实现对低空障碍物、气象条件、飞行空域的广范围、高精度探测,支撑避障预警与路径规划;研发符合低空飞行安全标准的传感器,提升传感器在高低温、振动、电磁干扰等极端环境下的稳定性,满足低空飞行器的长期服役需求。

发展面向极端环境的智能传感器技术。极端环境涵盖高温、低温、高压、高辐射、强腐蚀、高粉尘等特殊场景,是深空探测、深海探测、极地考察、高温冶炼、核工业等领域的主战场,核心需求是实现极端环境下的参数精准采集、设备状态监测与安全预警,满足极端条件下的长期稳定工作,支撑国家重大工程与特种领域发展。

建议进一步统筹规划集中力量攻克高端传感领域关键共性技术,再建设一批开放共享的研发平台,充分发挥国家战略科技力量作用,开展跨学科产学研用协同创新。要集中攻关智能传感器可靠性设计与试验、模拟仿真、信号处理、无线通信、EDA(电子自动化设计)工具、软件算法等;要开发新型传感材料,推进设计与制造工艺的深度结合,突破现有技术与知识产权壁垒,占领未来技术制高点。同时,要充分发挥产学研用相结合的优势,开展以需求为导向、以市场为目标的颠覆性技术研发,以实现智能传感器领域高水平科技自立自强。           

                                 (来源:新型工业化研究中心)