電子信息工程發(fā)展十四大趨勢與國產(chǎn)傳感器發(fā)展

來源：本站作者：admin 時間：2021-06-25 03:03:15 點擊：1997

1月5日，中國信息與電子工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究中心在中國工程院召開發(fā)布會，發(fā)布“中國電子信息工程科技發(fā)展十四大趨勢(2021)”。此次發(fā)布的十四大趨勢是：

1. 信息化

以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征的信息化浪潮方興未艾，信息技術(shù)日新月異，全面融入社會生產(chǎn)生活。信息技術(shù)與各行業(yè)不斷深度融合，深刻改變著全球的經(jīng)濟與政治格局、安全與競爭格局以及社會發(fā)展與治理體系格局。

2. 計算機系統(tǒng)與軟件

隨著社會信息化發(fā)展，算力成為人類生產(chǎn)力和國家競爭力的重要基礎(chǔ)。超級計算系統(tǒng)正從后P級時代向E級邁進，并成為世界各大國競相發(fā)展的下一個目標(biāo)。領(lǐng)域?qū)Ｓ密浻布f(xié)同計算模式的快速興起，使得計算機體系結(jié)構(gòu)再次進入新的黃金發(fā)展期。超級計算正從科學(xué)工程計算向大數(shù)據(jù)處理和人工智能等新興計算領(lǐng)域快速拓展。以量子計算、類腦計算等為代表的一批新概念計算模式，正受到全球業(yè)界的廣泛關(guān)注。

3. 網(wǎng)絡(luò)與通信

5G移動信息網(wǎng)絡(luò)加速構(gòu)建，其推廣完善及與各行業(yè)的垂直整合仍存挑戰(zhàn)。6G研發(fā)加速布局。互聯(lián)網(wǎng)盡管仍是支撐未來十年全球信息傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的主導(dǎo)體系架構(gòu)，但也面臨萬物互聯(lián)、萬事互聯(lián)時代toB、toM、toX等多樣化應(yīng)用需求帶來的前所未有挑戰(zhàn)。千兆接入、P比特級傳輸、E比特級轉(zhuǎn)發(fā)將帶來更高體驗，可支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、天地一體化網(wǎng)絡(luò)、海洋網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字孿生網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等人網(wǎng)物三元互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將改變網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展范式。

4. 計算機應(yīng)用

面向人網(wǎng)物融合的“智能+”時代新需求，聚焦智能制造、在線協(xié)同辦公、智慧遠(yuǎn)程醫(yī)療、數(shù)字抗疫等計算機應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)下的大數(shù)據(jù)智能、群體智能、混合增強智能、跨媒體智能、自主無人系統(tǒng)、類腦技術(shù)等取得突破，推動智能時代的應(yīng)用新模式、新手段、新生態(tài)創(chuàng)新發(fā)展。

5. 網(wǎng)絡(luò)安全

信息安全技術(shù)在“雙循環(huán)”戰(zhàn)略需求牽引下加速尋求發(fā)展新范式，推動安全賦能方式從外掛附加形態(tài)向內(nèi)生構(gòu)造形態(tài)轉(zhuǎn)變，從邊界防御模式向零信任架構(gòu)轉(zhuǎn)變，從針對局域網(wǎng)到面向云化環(huán)境和內(nèi)生構(gòu)造轉(zhuǎn)變，從功能安全與網(wǎng)絡(luò)安全分離的傳統(tǒng)技術(shù)路線正朝著一體化解決方案轉(zhuǎn)變，具有內(nèi)生安全、智能預(yù)測、主動防御和自適應(yīng)響應(yīng)等功能的新一代信息技術(shù)創(chuàng)新實踐正在加速落地，支撐以安全為本的新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

6. 集成電路

過去五十年集成電路產(chǎn)業(yè)遵循摩爾定律持續(xù)高速發(fā)展，現(xiàn)階段晶體管微小型化的平面布局逼近物理與工藝極限，產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進趨勢放緩或變軌。三維晶體管結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展，晶元級集成技術(shù)誕生，系統(tǒng)構(gòu)造和新材料新工藝技術(shù)進步，以及光電技術(shù)的迅猛發(fā)展，將持續(xù)推動信息基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新和物理形態(tài)的變革。

7. 數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)作為一種普遍存在，是信息社會最為龐大且以指數(shù)級增長的基礎(chǔ)資源。數(shù)據(jù)流動性已成為數(shù)據(jù)的基本特征，數(shù)據(jù)價值高，數(shù)據(jù)集合規(guī)模不斷擴大，類型繁多，產(chǎn)生速度快，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)總量正快速向EB、ZB、YB乃至BB級陡增，急需數(shù)據(jù)科學(xué)與工程技術(shù)的重大創(chuàng)新，以使巨大的數(shù)據(jù)產(chǎn)生巨大的價值。

8. 感知

智能化發(fā)展需求促進傳感器與前端智能處理呈集成發(fā)展趨勢。各國在完善軍民對地觀測體系建設(shè)的同時，積極謀劃新一輪的布局。氣候和環(huán)境監(jiān)測遙感技術(shù)成為研究熱點，遙感市場的快速增長和空間科學(xué)探測任務(wù)的急迫需求，正推動遙感領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展，國產(chǎn)傳感器進入快速發(fā)展階段。

9. 電磁場與電磁環(huán)境效應(yīng)

隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、無人系統(tǒng)、人工智能等技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展和先進智能化裝備或系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，電磁環(huán)境適應(yīng)性和電磁安全性成為研究熱點。電磁場及電磁環(huán)境效應(yīng)學(xué)科建設(shè)與發(fā)展，以及其與數(shù)學(xué)、物理、信息、材料、生物等學(xué)科的深度交叉融合，將不斷涌現(xiàn)出大量基礎(chǔ)研究問題和新興技術(shù)研究需求，進一步推動該領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展與進步，并促進相關(guān)“卡脖子”瓶頸問題的解決。

10. 控制

信息社會算法、算力和數(shù)據(jù)的變革，使得工業(yè)生產(chǎn)過程、重大裝備、自主運動體等物理空間的典型被控對象，能夠在更大范圍、更深層次實現(xiàn)決策優(yōu)化和協(xié)同控制。人工智能與控制技術(shù)融合發(fā)展，推動以工業(yè)人工智能為代表的基礎(chǔ)理論方法創(chuàng)新;5G和邊緣計算與控制技術(shù)融合，推動新一代控制系統(tǒng)的硬件、軟件和平臺向“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化”全面升級。

11. 認(rèn)知

腦與認(rèn)知科學(xué)和人工智能加速融合，在無人系統(tǒng)、智能成像、智能視覺、大數(shù)據(jù)智能等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。新型腦觀測儀器研制、新認(rèn)知機理揭示、通用人工智能理論與技術(shù)、計算體系與器件的研究成為國際競爭的前沿?zé)狳c。

12. 測試計量與儀器

國際單位制七個基本物理量基于常數(shù)重新定義產(chǎn)生的影響持續(xù)深化，基于量子化和“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化”的國家測量體系建設(shè)需求日漸迫切;以量子化為標(biāo)志的計量儀器和以“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化”為標(biāo)志的工業(yè)測量儀器等新一代儀器形態(tài)開始顯現(xiàn);面對新冠病毒，心腦血管病，癌癥等疾病對人類健康的威脅，規(guī)劃和加強生命科學(xué)計量和醫(yī)學(xué)計量檢測的基礎(chǔ)研究，規(guī)劃和加強生命科學(xué)儀器，醫(yī)學(xué)檢驗、診斷、治療和護理儀器的研究、開發(fā)和生產(chǎn)成為刻不容緩的課題。

13. 區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展持續(xù)創(chuàng)新，鏈上鏈下數(shù)據(jù)協(xié)同、軟硬件一體化等方面取得技術(shù)突破。聯(lián)盟數(shù)據(jù)更協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更廣泛、技術(shù)運維更精細(xì)和平臺安全更可控是發(fā)展方向。城市級區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為熱點，在服務(wù)實體經(jīng)濟、服務(wù)政務(wù)和民生等涌現(xiàn)出一批示范性應(yīng)用。區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)制定不斷加速，專利申請數(shù)量快速增長，監(jiān)管框架逐步成型。新型數(shù)字貨幣發(fā)展提速，全球金融體系或?qū)⒂瓉硇乱惠喿兏铩?/span>

14. 光學(xué)工程

天地一體化的空間目標(biāo)多維度光電探測與信息傳輸技術(shù)成為該領(lǐng)域各國競相發(fā)展的下一個目標(biāo)。針對陸海空天信息安全的需要，開展高精度、高實時、多維度、多功能、寬幅段光電探測、識別、防護、評估與信息傳輸是未來發(fā)展趨勢。

傳感器在物聯(lián)網(wǎng)下的應(yīng)用

在新的工業(yè)經(jīng)濟環(huán)境下，工業(yè)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)演變和調(diào)整為經(jīng)濟增長提供了新的動力。特別“工業(yè)4.0”概念被提出后，“智能生產(chǎn)”、“智能工業(yè)”正成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要推動力，其中信息技術(shù)和傳感技術(shù)是工業(yè)智能的重要支點。作為現(xiàn)代信息技術(shù)的重要支柱，工業(yè)傳感器技術(shù)及相關(guān)設(shè)備也成為各國在工業(yè)領(lǐng)域的制高點。

　　比如智能制造和新制造就是讓機器通過各種傳感器與人對話。當(dāng)然，一般慣性分析會結(jié)合空間算法檢測應(yīng)用。通過空間算法檢測的應(yīng)用，可以保證機器的安全性、預(yù)維護、量產(chǎn)保障和質(zhì)量監(jiān)控。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，WIFI、藍(lán)牙等無線連接方式也在流行，這為無線傳感器的發(fā)展帶來了重要的機遇，具有廣闊的前景。無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼中。工作時，它將由電池或振動發(fā)生器供電，形成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，由隨機分布的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微節(jié)點組成。

　　物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是信息時代的重要發(fā)展階段。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)利用局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，以新的方式將傳感器、控制器、機器、人和物連接起來，形成人與物、物與物的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管控和智能化。

　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)百個傳感器節(jié)點排列在特定區(qū)域，形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。這些節(jié)點通過特定的協(xié)議被正確、高效、穩(wěn)定地組織起來，共同完成一個應(yīng)用任務(wù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、無線通信和信息處理的能力。無線傳感器可以用于許多需要自組織網(wǎng)絡(luò)進行無線連接和數(shù)據(jù)跟蹤的地方。

　　眾所周知，在工業(yè)過程控制中，計算機技術(shù)已經(jīng)相對成熟，需要收集的信息量也在不斷增加。生產(chǎn)過程中需要壓力傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器等傳感器，這是為了將大量的非電物理化學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號控制信息，以滿足各種工業(yè)過程智能化、自動化的發(fā)展需求。

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