傳感器大爆發(fā)：被列為10大科技之首，重要性堪比芯片

未來中國最需要發(fā)展的科技是什么？

是芯片還是5G技術？

它們可能都有，但是這些重要的技術都離不開一件不起眼的設備：傳感器。

日本在上世紀就將它列為十大科技之首，他們的工商界給出評價：誰支配了傳感器，誰就能支配了新時代。

中國、美國、德國等世界將傳感器列為未來重大科技項目，拼命想要在傳感器上實現(xiàn)技術突破，足以說明它的重要性。

很多人可能很好奇?zhèn)鞲衅鞯降资鞘裁?，為什么一件普通人都很陌生的設備，會被全世界大國如此重視呢。

今天我們簡單科普一下傳感器技術，以及它是如何改變世界的。詳情見下文。

傳感器是何方神圣？

為了方便理解，我先科普一下傳感器的概念。

簡單來說傳感器可以從它的字面意義來理解，就是一種感應和轉化的設備，它能檢測到溫度、聲音、光線等信息，然后將它們轉化為機器上面的電流、電壓（等電信號）等，有了它，人類生產出來的機器才能實現(xiàn)智能化。

我們舉個例子：手機有很多功能，它可以拍照、打電話、玩游戲，對吧？

那這些功能是怎么實現(xiàn)呢？其實就是傳感器檢測到手機外面的一些信息，然后把它們轉化成電流，這樣我們人類才能操控手機。

比如說拍照的時候，就是鏡頭捕捉到物體的光線，然后把它傳到圖像傳感器上，傳感器檢測到對應的光線，然后將它轉化成電信號，再經過處理和顯示，這就變成我們手機上看到的照片。

所以圖像傳感器就相當于手機的眼睛，是拍攝的核心部件。

手機上還有不同的傳感器，它們可以把聲音、壓力等信息轉化成電信號，就實現(xiàn)了通話、指紋解鎖等功能，如果說芯片是手機的大腦，那么傳感器和網絡就是手機的五官和神經，一個用來轉化成電信號，一個用來傳輸信息。

如果說沒有傳感器，現(xiàn)在的智能手機連大哥大都不是。

所以，傳感器和計算機、通信技術成為現(xiàn)代信息技術的三大基礎，而且傳感器在未來的地位會逐漸超過其他兩個，被專家認為是物聯(lián)網的核心技術，將改變現(xiàn)在和未來的世界。

這句話是不是夸張呢？它又是如何改變世界的？

中國古代的傳感器

這，還要從中國古代說起，大家都知道中國很早就發(fā)明了指南針，那時候還叫做司南，它其實就是一種傳感器，指針可以感應地球的磁場，然后指明方向，指南針后來傳入歐洲，并且促成了歐洲大海航時代，加快了整個世界的融合。

說它改變世界進程，其實并不為過吧？

類似指南針的傳感器還有地動儀、日冕儀、溫度計等，這些發(fā)明也都在某種程度上改變人類的生活，也就是說傳感器從很早之前，就是已經在影響世界了。

但這個還不能說明傳感器的重要性，因為當時并沒有傳感器的概念，而是作為整體呈現(xiàn)給大家。

傳感器真正獨立存在，并且展現(xiàn)出它的作用還要從20世紀中期開始算，而且每一次技術更新迭代，傳感器作用就變得越來越重要。

傳感器技術迭代

第一代傳感器是：結構傳感器，誕生于20世紀50年代，是第一次工業(yè)批量生產的傳感器，比較典型的代表是：電阻式傳感器，它90%都用稱重上面，大概長這樣（如下圖）。

像體重計就是稱重的一種，我們人站上去的時候，指針會發(fā)現(xiàn)變化或者顯示一個體重。

它的原理也很簡單，這中間是金屬材料做的，可以導電，我們人站上去，這個金屬就會發(fā)生形狀變化，形狀變化又會引起電阻和電流的變化，這樣指針或者數(shù)字就會發(fā)生變化。

基本每個寶寶剛出生都需要先稱量體重，可以說是人類第一個接觸的電子產品就是這個了，說它影響我們每個人，沒毛病吧？

當然這個時期的傳感器比較粗糙的，作用也有限，后來有些頭腦比較聰明的人就想：這些金屬能不能換成其他的東西，比如說對光比較敏感的材料，是不是可以把轉化成做成電信號？

答案是當然可以了，我們上面說的圖像傳感器的核心元件就是光敏傳感器，于是在上世紀70年代的時候，物理傳感器就誕生了。

那么既然物理傳感器可以把碰不到、摸不著的光轉化成電信號，那么有溫度的熱量可以轉化成電信號嗎？如果熱量也可以，那么聲音、磁場等其他物理特性可以轉化成電信號嗎？

答案也是可以的，所以傳感器的材料從金屬發(fā)展到半導體、電介質 、磁性材料等等各種固體材料，，它的結構很簡單，主要是敏感元件和轉換元件，顧名思義，敏感元件就是用來感應（檢測）外界的信息，轉化就是將感應到的信息轉化成電信號。

第二代傳感器就比第一代豐富得多，不僅種類多，而且功能也越來越多，像我們生活中常見的開關，以前只有手動的，現(xiàn)在有聲音感應的、感光的，還有觸屏的，用的都是不同的傳感器，還有軍事領域的雷達也是，有紅外線傳感器、毫米波雷達，紅外線雷達等等，也是不同的傳感器。

這些傳感器又做成了各種各樣的檢測設備，傳感器也開始進入人類各個領域，這個時候產業(yè)界已經認為沒有傳感器檢測各種信息，,那么現(xiàn)代科學技術,就不能得到發(fā)展。

但是這還沒完，人類對科技的追求是無止境的，各種設備的功能不斷增加，對傳感器的需求也越來越多，一個設備里面可能要求有多種功能，這個時候可能一臺設備就需要安裝多種傳感器。

比較典型的就是屏幕，以前屏幕只要可以觸摸或者滑動就可以操控手機等設備，現(xiàn)在屏幕還需要指紋解鎖等功能。

但是呢，要滿足這么多功能，就遇到了一個致命的問題：體積太小的設備安裝不了很多傳感器。

為了解決這個問題，人們就想了個辦法，能不能把多種傳感器重組下來，集成到同一個傳感器里面?于是集成傳感器就誕生了，人們把很多個傳感器組合在一起或者把傳感器和其他元件組合在一起。

比較常見的手機指紋傳感器，它是由光、壓力、溫度等等多種傳感器集成的。

但是這依舊沒完，后來人們就思考，既然傳感器可以和傳感器組合，那么傳感器能不能和其他高科技結合一下，讓傳感器性能變得更加優(yōu)秀一點？

答案也是可以的，于是集成傳感器芯片也出現(xiàn)了，它將傳感器與小型的芯片等元件組合在一起，這樣傳感器不僅能感應和轉化信號，而且還能處理信號，性能得到提升，這就是第三代智能傳感器的前身。

可以說集成傳感器的出現(xiàn)，把傳感器推向了新的高度。

這個時候的傳感器到底有多重要，普通人很難看懂，但是舉個例子大家就知道了。

一臺手機至少有十幾個傳感器，一輛高檔轎車有200多個傳感器、一輛飛機有1000多個傳感器、而我們常見的高鐵的傳感器竟然可以達到5000多個。

傳感器隱藏在每一個設備里面，沒有它，不管是高鐵還是飛機，甚至宇宙空間站都得歇菜，

美國著名雜志《福布斯》做過評選，他們列出改變世界和人們生活的10大科技產品，而傳感器列排在首位。

這才有了開頭的日本商業(yè)界那句話：誰支配了傳感器、誰就支配了新時代。

但是你以為傳感器的輝煌就到此為止了嗎？那你就太小看它了。

傳感器的逆襲從未停止，集成傳感器是硬件性能的巔峰，但是有些專家還不滿足，就在思考既然傳感器能集成硬件，那么能不能將軟件技術也組合進來？進一步提升再次傳感器的性能？

答案依舊是可以，這就是第三代傳感器：智能傳感器，它集合了軟硬件的優(yōu)勢，將傳感器的性能再提升一個檔次。

如果說互聯(lián)網時代，傳感器與芯片的地位并駕齊驅，那么在物聯(lián)網時代，專家將傳感器的地位再次提高，排在芯片的前面。

2018年美國麻省理工大學在評選全球突破性技術時，將“智慧傳感城市” 列為十大最具代表性的技術之一，

說起“智慧城市”，你知道未來十年，它將消耗多少個傳感器嗎？答案是：400億個，是不是超出大家的想象？

其實傳感城市還不是傳感器的終極應用，萬物互聯(lián)才是，專家一致將智能傳感器看做互聯(lián)的基石，

想要互聯(lián)就需要網絡的世界與現(xiàn)實世界實現(xiàn)連接，而傳感器就是連接的橋梁，這也是我們普通人的一個機會，誰支配了傳感器，誰就支配了未來。

結語

先進制造業(yè)、智慧城市、智能醫(yī)療，甚至是最近的元宇宙，傳感器都是不可或缺的基石。

我國傳感器技術目前處于什么水平？

一個業(yè)內人士公認的數(shù)據(jù)是：中國中高端傳感器進口占比達80%，傳感器芯片進口更是達90%。

傳感器雖然重要，但限于國家的財力、在國民經濟中的地位、傳感器本身存在的問題，傳感器未能單獨立項成為“國家級項目”優(yōu)先發(fā)展。

革命尚未成功，同志仍需努力。

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審核編輯 黃宇