機械化、電氣化和信息化分別引領了前三次工業革命。當前的信息技術還在進一步深化發展，信息技術與各個領域的各種技術深度交叉融合，科學發現到技術發明、再到產業應用的轉化周期愈益縮短，科學規律、技術發明、產業發展三者密切結合、相互促進，科學技術也對生產方式、生活方式和思維方式等產生新影響。那么第四次工業革命會是什么？大家都在探討能否用一個“什么化”來描述它。也許新工業革命的核心就是“智能化”。

傳感器在智能時代的應用

智能化最重要的特點就是將智慧融入到物理（實體）系統中。這個物理系統可以是一個能源系統，可以是一個學校、一個家庭，或是一臺機器，如無人汽車、無人飛機、機器人、智能制造、導彈防御系統、智慧城市、智慧醫療、人工智能等等。智能化系統有三個要素：動態感知、智慧識別和自動反應。條形碼、二維碼是靜態信息，動態感知就需要依靠傳感器來感知變化，然后依靠大數據和物理模型進行智慧分析和識別，并做出判斷和自動反應，即智能系統包括兩個核心技術：實時感知技術（傳感器）和智慧分析技術（大數據分析和模型分析）。可以看出，傳感器對于信息實時獲取來說特別重要，它可以代替人的五官感知并獲得信息。那么傳感器是什么？

傳感器是能感受到外部環境變化，并做出類似人類反應的器件或裝置。傳感器的發明讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，它可以代替我們的眼睛、耳朵、鼻子、舌頭和皮膚。沒有生命的機器變得像人類一樣有感知，精確、自動地執行各種功能。如今，傳感器的應用已深入到工農業生產、醫療、通信、國防科技和人們的日常生活中。各式各樣的傳感器已經對人類產生了不可或缺的影響，未來也將越來越多地影響人類活動。根據傳感器的基本感知功能可分為光傳感器、電傳感器、磁傳感器、熱傳感器、聲傳感器、機械傳感器等。其中，不同的傳感器可以用不同的材料來做，比如用鐵電薄膜、氧化釩等材料做成的傳感器通常在室溫下工作，成本低但靈敏度不高；但用半導體材料做成的傳感器靈敏度很高。半導體硅材料可以制備成可見光傳感器，半導體碲鎘汞材料可以制備成紅外傳感器。

▲人類根據自己的感官系統發明了越來越多的傳感器

光傳感器的功能

將不同波長的光通過用凝聚態物質做的器件轉化為電，可以做成光電傳感器，比如太陽能電池，紅外探測器等等。我們平時接觸到的光是可見光，手機、攝像頭一般用的是可見光傳感器。但是人體可以發出紅外光，因為人會發熱，這樣的熱紅外輻射用眼睛是看不見的，如果在手機上裝一個紅外傳感器，就可以得到一幅紅外像，其中溫度高的地方偏紅，溫度低的地方偏藍。這樣的傳感器只需用靈敏度一般的傳感器即可，但在航天航空領域，如我國成功發射的“風云四號”氣象衛星上就安裝了高靈敏度的航空遙感光電器件——靜止軌道干涉式垂直探測儀器，依靠這個紅外的“眼睛”可在36000公里范圍內對大氣實現高精度溫度、濕度參數的垂直結構觀測，相當于對大氣進行CT掃描，從而可以獲得實時、動態、精確的氣象監測數據。目前，我國在這方面已達到國際領先水平。由此可以看出，不同功能的傳感器可用在不同的領域。目前，光電傳感器主要有以下三個方面的功能：

? 圖像功能可以了解空間分布情況，如獲得可見光圖像，或是利用紅外傳感器在黑暗背景中識別目標。小區里的監視儀一般用可見光傳感器，但到了晚上監視效果就大打折扣，如果裝一個紅外傳感器的監視儀便能解決這個問題。利用不同波長的傳感器拍出來的圖片是不一樣的，一個蘋果如果用可見光來看是個好蘋果，但如果用短波紅外來看就能發現里面有可能是爛的。美國打擊ISIS時就是利用紅外傳感器獲得圖像并精確定位的。美國利用“鎖眼”光學成像軍事偵查衛星拍攝到了我國位于葫蘆島碼頭的兩艘094型核潛艇，當然，我國也有此方面的科技能力。2016年5月，中國長光衛星公司公布了吉林一號A衛星拍攝的美國海軍費城造船廠的圖片，不僅停泊在港內的航母清晰可見，甚至飛行甲板結構都能清晰辨認。太赫茲波（頻率在0.1 THz到10 THz范圍的電磁波）由于其獨特的優點可應用于諸多領域，如機場安全檢測（如刀具、槍械、***或毒品等）、醫學二維成像、食品檢測、雷達建模等。

?熱像功能可以了解溫度分布情況，如獲得醫用熱像圖——人體的溫度分布圖；工業熱像圖——火焰溫度分布圖，進行火情預警和監控。還可以進行安全隱患排查：輸變電線路、電器火災通常都是在電力線路中存在接觸不良等異常發熱情況時才會發生的，定期使用紅外熱像儀檢查電力管線可發現火災隱患，降低電力線路老化發生火災的可能性。未來還可以配備具有紅外攝像頭的滅火機器人等。

?譜像功能可以了解光譜分布情況，如獲得物質材料的光譜特征并進行材料內部結構檢測與識別。不同物質的光譜特征，如強度、波長、位相、偏振是不一樣的，可將各種物質或材料的譜像建成相應的數據庫。如在尋找鈾礦時，利用飛機把區域內每一點的成像光譜測出來，然后與數據庫比對，如有光譜與數據庫里鈾的光譜接近，可進一步探測這個區域有沒有鈾礦。“玉兔”號月球車上的紅外成像光譜儀可獲得月面的光譜，從而探測出月球表面的材料成分。還可以利用***分子對特定聚合物的熒光淬滅效應，研制***探測儀用于安全檢查。

迎接新時代

當前，我國把科技創新擺在十分重要的位置，2016年中共中央、國務院印發的《國家創新驅動發展戰略綱要》提出我國2020年進入創新型國家行列、2030年躋身創新型國家前列、2050年建成世界科技創新強國的“三步走”目標，一大批科技成果，如天宮、蛟龍、天眼、悟空、墨子、大飛機等也相繼問世。我們正在經歷從信息化時代跨入智能化時代的一個奇點時期，這個時期會發生思想、理念和技術的躍遷，這個時期既發展迅速又充滿機遇，因此，我們一定要好好把握這樣的機會，做好充分的準備迎接智能化時代/新工業革命時代的到來。

為抓住新一輪科技革命和產業變革的重大機遇，全球各主要經濟體紛紛制定相應的戰略。如：美國的經濟復蘇計劃和未來計劃，希望依靠科學技術開辟能源獨立的新路徑；歐盟的“地平線2020”規劃，一是為了提高歐洲基礎學科的研究水平，二是成為全球工業的領袖，在科研創新方面成長為更具吸引力的投資地區，三是應對社會的挑戰，解決歐洲或其他地區公民共同關注的問題；德國的“2020高技術戰略”，確立了氣候/能源、衛生、交通、安全和通信5個主導領域，營造創新友好的環境；日本明確提出以“結構改革促經濟發展”的方式來解決危機，支持清潔能源、節能技術，促進能源結構轉型、保持在節能方面的優勢地位。

縱觀這些經濟體近年來的科技發展計劃，這些計劃都：明確提出重點發展領域，以培養未來競爭優勢；對未來技術開展系統性研究和技術預見、提出關鍵技術領域，引導合作研發；制定明確的社會發展目標，總體考核相關領域的科技發展績效。通過技術預見引導、社會考核標準督促、多方合作研發共同構建新工業革命在關鍵技術和重點產業方面的發展框架，這些都值得我國借鑒。

我國政府也應該采取相應的應對措施，如：做好推進新工業革命的頂層設計；積極投資新工業革命所需的重要基礎設施；培育創新環境，推動技術創新浪潮；構建未來產業培育體系，引導產業創新；推動適應新工業革命所需的機制體制建設。同時，也要構建適應科技發展新特征的科技創新體系：走通“科學規律”-“核心技術”-“產業發展”的三部曲，加強應用基礎研究和核心技術研發，實施知識產權戰略；加強實驗室成果的中試研發，企業提早介入，政府分擔風險；加強產學研合作，政府引導和支持建立產學研聯合實驗室、聯合研發中心；提高企業的自主創新意識，增強自主創新能力。