【導讀】身為21世紀的新新工程師們，面對國產傳感器落后世界一大截的情況該如何發力呢？雖然中國的傳感器市場發展很快，但本土傳感器技術與世界水平相比仍存在很大差距。這種差距，一方面表現為傳感器在感知信息方面的落后，另一方面，則表現為傳感器自身在智能化和網絡化方面的技術落后。
當下，隨著物聯網時代的開啟，各式各樣的傳感器正成為無處不在的神經元，全球對于傳感器的需求也開始呈現爆發性的增長。但是，在這一次盛宴開啟的前夜，業界又遺憾地發現，中國似乎又落伍了。
在傳感器這一概念“出現”之前，早期的測量儀器中其實就有傳感器，只不過是以整套儀器中一個部件的形式出現。所以，中國在1980年以前，介紹傳感器的教科書叫做“非電量的電測量”。
傳感器概念的出現其實是測量儀器逐步走向模塊化的結果。此后，傳感器從整套儀器系統中獨立出來，單獨作為一個功能器件進行研究、生產、銷售。
根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器兩大類。物理傳感器應用的是物理效應，將被測信號量的微小變化轉換成電信號，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。
化學傳感器則是以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器。近年來，出現了利用各種生物特性做成的生物型傳感器，用以檢測與識別生物體內化學成分。
嚴格來說傳感器不算是一個單純的學科方向，因為各個學科都有研究傳感器的。依據新發現的物理現象、化學效應制造的新的傳感器，實際上是對別的專業基礎研究成果的二次開發。伴隨電子電路技術的飛速發展，越來越多的測量問題集中到了傳感器這一環節上。最終，傳感器的性能決定了整套測量儀器的性能。這是傳感器發展最重要的推動力。
傳感器的市場，其實是由應用推動的。比如，化學工業中，壓力、流量傳感器市場相當大;汽車工業中，轉速、加速度等傳感器市場非常大?；谖㈦娮訖C械系統（MEMS）的加速度傳感器現在技術較為成熟，對汽車工業的需求拉動功不可沒。
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是指可批量制作的，集微型機械結構、微型傳感器、微型執行器、通信等于一體的微型器件或系統。它體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高，適于批量化生產，易于集成和實現智能化，同時也能實現某些傳統機械傳感器所不能實現的功能。
谷歌已經花費了五年的時間來研發無人駕駛汽車。這些汽車上已經沒有了加速踏板、剎車踏板和后視鏡，而是通過內部的傳感器和車載電腦來控制汽車的運行。在各類傳感器的幫助下，過去屬于人與人之間的互聯網，延伸和擴展到了任何物品與物品之間。
1999年，在美國召開的移動計算和網絡國際會議就提出，“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發展機遇”;2003年，美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。
2005年國際電信聯盟（ITU）發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》。該報告指出，無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。
美國權威咨詢機構FORRESTER預測，到2020年，世界上物物互聯的業務，跟人與人通信的業務相比，將達到30比1，因此，“物聯網”被稱為是下一個萬億級的通信業務。
M2M就是把物與物聯系起來，以達到人與物、物與物的實時交流，是物聯網的最直接實現方式。
M2M技術，可以在運輸過程中確保昂貴貨物的安全，可以為運輸中的冷藏貨柜監測位置和溫度，可以遠程診斷發動機的狀態，車主還可以實時接受導航和交通信息。
根據AT&T的評估，到2020年，全球M2M的連接數量將達到500億。實際上，隨著M2M解決方案的日漸成熟，通信、傳感設備成本的下降，物聯網將逐步滲入各個行業。
汽車、機械、大型設備等機器的全球互聯，利用新的分析技術和商業智能解決方案，可以從海量數據中抽取出更多有價值的信息，也可以為客戶提供更多的增值服務。
“物聯網最核心、最基礎的就是傳感器。”中國物聯網研究發展中心主任葉甜春對財新記者說，沒有傳感器就沒有辦法讓機器自動感知信息。正是因為有了傳感器加入網絡，物聯網的概念才被提出來。
看中國傳感器產業那些差距
傳感器作為現代科技的前沿技術，被認為是現代信息技術的三大支柱之一，也是國內外公認的最具有發展前途的高技術產業。然而，在傳感器迎來春天的時候，中國公眾看到的似乎仍然是國外半導體巨頭的盛宴。業內人士認為，雖然中國的傳感器市場發展很快，但本土傳感器技術與世界水平相比仍存在很大差距。這種差距，一方面表現為傳感器在感知信息方面的落后，另一方面，則表現為傳感器自身在智能化和網絡化方面的技術落后。由于沒有形成足夠的規?；瘧?，導致國內的傳感器不僅技術低，而且價格高，在市場上很難有競爭力。
清華大學精密儀器系教授董永貴介紹，中國大致從1980年以后開始重視傳感器技術的研究。經過多年的努力，在傳感器研究方面的發展水平還算是比較好的。但是，在產品化方面的技術進步還不是很理想，很多傳感器技術，其實國內的實驗室研究水平并不是很差，可惜未能充分利用，沒有轉化為進入市場的成熟產品。
他說，傳感器技術的研究需要比較長時間的投入，一款傳感器的研發，要6年-8年才能成熟，一般中國企業都承受不了這么長的周期。中國企業更難以承受失敗，而傳感器的研究失敗的風險很高。
根據董永貴在日本訪問時了解到的情況，日本企業支持的研發中，很多形不成產品，但是企業能夠承受，10項中只要2項-3項能夠變成產品就行。
“相比之下，我們很多企業都是準備去拿別人現有的東西。”董永貴說，這種思路是有問題的，包括我們總是希望引進國外現成的、有自己項目的人才。“都不準備養魚，而是撈一條魚來。”
相比于比較大型的儀器設備，傳感器在產品化過程中需要的投資一般不是很大，所以比較適合小型企業投資。在這方面，中國應該是有優勢的。然而，如果從另外一個方面考慮，這也是一個短處。
傳感器行業的一個特點是，傳感器本身技術含量高，但單只傳感器的價格一般不高。此特點導致的一個結果是，盡管傳感器的技術附加值高，但單純依賴傳感器很難形成可觀的產值。
按照董永貴教授的比喻，傳感器有點像中藥里的“藥引”，本身功能很重要，但真正形成規模還需要依賴整服藥劑才行。國外很多傳感器公司一旦在某種傳感器上有突破，很快會有相關的測量儀器開發出來。
而且，在中國的專利保護機制下，傳感器中辛辛苦苦研發出來的關鍵技術，往往呈現一種“訣竅”性質，被抄襲后，很難說清楚，企業也打不起官司。國內雖然也有MEMS傳感器企業，但都是委托加工，搞不好就被加工企業自己拿去做了，目前的企業創新體系有很大的問題。
2012年的時候，一位國內傳感器領域的前輩在一次會議上說，為什么中國傳感器事業發展不好，就是缺乏能夠到國務院講課的領袖人物，這個領域研發的時間長，顯著度不夠，本身是很小的東西，所依據的物理現象是幾十年、上百年前就發現的。
這位學者指出，這種研究實際上非常辛苦，比如說有一種加速度傳感器，在石油行業中用于地震波測量，所依據的是蘇聯幾十年前提出的原理，但是直到這位專家在蘇聯解體后，到了美國才形成產品得到應用。
“越是需要厚積薄發、廣種薄收的領域，我們差距越大。”董永貴認為，現在差距有進一步拉大的趨勢。
