2023年11月28日，《人民日報》登了中國科學院院士褚君浩撰寫的《傳感器——智能時代的“慧眼”》的文章。

以下是文章全文：

如果把智能系統比作“人”，那么傳感器就是“人”的感覺器官。不同類型的傳感器，感知周圍環境并把數據傳遞給系統進行計算，對情況進行實時分析、判斷和應對。隨著數字化智能化不斷深入，各式各樣傳感器的用武之地大為拓寬，為人類創造美好生活發揮著巨大作用。

一部智能手機里有上百個傳感器：有用于攝像的CMOS圖像傳感器，有用于檢查環境明暗的環境光傳感器，還有用于導航的地磁傳感器、陀螺儀，等等。正是基于這些傳感器，手機里的各種應用軟件才能流暢工作，手機才能成為集工作、生活、娛樂于一體的便攜式智能設備，帶來人們生活方式的巨大變化。風云衛星上的可見和紅外光電傳感器，能夠不分晝夜地獲取大氣信息，精準預測天氣，甚至在月球上、火星上都有傳感器工作，幫助人類探索宇宙奧秘。

比人的感官更敏銳、更強大

傳感器是信息系統的“慧眼”。它就像人類的眼睛、耳朵、皮膚等器官一樣，感知周圍環境，幫助我們認識多姿多彩的世界。不同之處在于，傳感器比人的感官更敏銳、更強大?？陀^世界所包含的信息多樣程度，遠遠超出我們感官的能力范圍。人的眼睛無法觀察紅外輻射和紫外輻射，耳朵聽不見次聲波和超聲波，對于“不見蹤影”卻時刻產生影響的磁場也無法感知。這些超出感官范圍的信息，傳感器都能“感受”到。

隨著生產力發展，人類越來越需要全方位地感知世界。1821年，科學家利用材料因溫差產生電壓的原理，研制出世界上第一個傳感器——溫度傳感器。最初，人們直接利用光、熱、電、力、磁等物理效應制備各種傳感器，這些傳感器尺寸大、靈敏度低、使用不方便。上世紀70年代，出現了將敏感元件與信號電路進行一體化設計的集成傳感器，如熱電偶傳感器、霍爾傳感器、光敏傳感器等。這類傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成，輸出模擬信號。上世紀末開始，數字化傳感器快速發展，通過“模擬/數字”轉換模塊，實現數字信號輸出。數字化傳感器集成智能化處理單元，可以自動采集、處理數據，并能根據環境自動調整工作參數，數碼相機中的光敏元件就是其代表產品。

總的來說，傳感器的工作原理是某些物質的電學特性會隨環境因素變化。例如鉑在不同溫度下電阻率不同，硅在可見光照射下電阻會減小，石英受到壓力后表面會產生電荷，等等。利用電阻與溫度的對應關系，可以制成溫度傳感器，進一步給敏感元件添加隔熱結構，依據敏感元件溫度變化與紅外輻射能量之間的關系，可以制成紅外傳感器。在此基礎上，還可以根據目標溫度與紅外輻射能量之間的關系，制造出非接觸測溫傳感器。人們熟悉的用來測量體溫的額溫槍就利用了這一原理。借助豐富的物理和化學效應，人們制備出靈敏度比狗鼻子高1000倍、可以“聞到”氣體分子的“電子鼻”，以及可以在黑夜中觀察物體的紅外相機等種類豐富、功能強大的傳感器。

沒有傳感器就沒有數字化、智能化

數字化是對事物屬性的量化，并用數字將其表達為抽象結果。借助現代信息技術，人們可以存儲、處理、傳播各種數字化信息。傳感器可以將事物蘊含的各種信息轉換成電信號，并利用數模轉換電路將電信號用數字表達，是數字化的有效工具。當你拿出手機拍照片或視頻時，光敏傳感器會將接收的光強度信號轉換成電信號，再按一定的規則用數字表達、存儲，最終形成手機屏幕上的影像。

數字化基于傳感器獲取信息。數字化系統需要處理的信息量非常龐大，僅靠人工或者傳統設備無法獲取，憑借傳感器則能夠實時、高效、精準、快速地獲取，于是有了城市大數據、天氣大數據、醫療大數據、農業大數據等。利用各類傳感器，人們可以召開遠程會議、學習網絡課程、掃碼支付甚至直播帶貨，由此發展出數字經濟業態。數字經濟涉及的云計算、物聯網、人工智能、5G通信等各類技術，都與傳感器息息相關。