本期话题：
00:30全量程高灵敏气体检测的原理及应用场景
03:25人形机器人的发展：既要“读万卷书”也要“行万里路”
06:35依靠自主技术创新，打破国外发达国家的行业垄断
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全量程高灵敏气体检测的原理及应用场景
幻实（主播）：
欢迎大家关注芯片揭秘，我是主播幻实。今天我邀请到了一位在国内传感器研发和应用领域非常资深的专家做客芯片揭秘，他就是来自汉威科技集团股份有限公司（以下简称：汉威科技集团）的研究院副院长李威。下面请李博士跟大家打个招呼。
汉威科技集团研究院副院长 李威 做客芯片揭秘
李威（嘉宾）：
大家好，我是李威，来自汉威科技集团研究院。
幻实（主播）：
汉威科技集团是国内第一批以气体传感器为核心主业上市的公司，你们在气体传感器领域取得了非常多的成就。最近我看到一个新闻，说你们获得了全量程高灵敏气体检测的微型光学腔体专利，想请李博士跟我们科普一下，全量程是什么意思？气体检测又是如何和光学联系在一起的？
李威（嘉宾）：
好的。如果我们用一束红外光来照射气体，这个气体就会从红外光里面吸收波长与自身分子振动频率一致的光。也就是说红外光里有很多波长的光，但是只有一部分光是被吸收的。然后气体通过吸收跟它自身频率一致的光，气体分子的振动能级会从基态跃迁到高能态，这就是气体对红外吸收光谱的原理。我们这个领域有一个Lambert-beer定律，根据这个定律，从光被吸收的程度可以反推出气体的浓度，这就是气体检测与光学之间的关系。我们知道人的眼睛在看近距离的物体时可以看见非常清晰的结构，但是在看远处的物体时就没有办法看得非常细致了，这个就是光学系统的大量程和高精度两个参量无法同时满足的一个矛盾点。
对于气体探测的光学系统来说，存在同样的问题。为了提高检测的灵敏度，我们可以设置一个很长的光程，但是长光程的情况下，气体的吸收就容易饱和、检测气体的浓度范围就会比较窄。而能够检测这种比较全量程的光学腔体，又存在检测灵敏度比较低的这种技术问题。
R10非制冷手持式红外气体泄漏检测仪（图源：汉威科技集团）
全量程高灵敏气体检测技术：能够覆盖从最低到最高可能浓度的气体检测，同时具备高灵敏度，能够检测到极低浓度的气体。
Lambert-Beer定律：也称为朗伯-比尔定律，是光学中的一个重要定律，主要描述光被吸收的程度与物质的浓度和厚度之间的关系。该定律广泛应用于化学分析、环境监测等领域，用于测定样品中特定组分的浓度。
幻实（主播）：
气体检测的灵敏度和光学系统的长光程之间有点此消彼长的感觉。
李威（嘉宾）：
是的，就像是一个跷跷板，需要平衡两者之间的关系。我们这项专利设计了一个新颖的光路，特别是巧妙的使用了两个传感器，既实现了高灵敏度的检测精度，又实现了全量程的检测范围。我们使跷跷板的两边达到了一个平衡，大大提升了气体传感器的性能。
幻实（主播）：
展开来说的话，您估计这个专利会在什么样的场景下得到应用？这个产品可能会用在哪个市场上？
李威（嘉宾）：
我们这个专利经常会用在比较高端的、对于性能要求很高的这种场景，这样的话也能够提高我们整体产品的性能和技术实力。
幻实（主播）：
能不能给个具体例子呢？
李威（嘉宾）：
比如说像在汽车领域、家电领域以及对于安全性要求很高的工业现场等场景中会有比较大的应用潜力。
幻实（主播）：
听起来它应用于要求比较高的场景，而不是随便一个环境，所以需要这种更高的“双保险”。
工商业激光甲烷气体探测器BS03（图源：汉威科技集团）
人形机器人的发展：
既要“读万卷书”也要“行万里路”
幻实（主播）：
我看您在这次展会上分享了人形机器人传感器的前沿方向，我觉得人形机器人现在也是比较火的一个赛道了，不知道李博士您怎么看待机器人未来的发展方向？传感器企业将如何助力机器人发展？这方面您有没有一些想法可以跟我们讲讲？
李威（嘉宾）：
其实1950年的时候，图灵就在一篇论文中谈到了人工智能最终落地的形态会是什么样子的。他谈到两种可能性：一种是抽象的形式，比如说像下象棋；第二种形式就是让人工智能具有人的感知能力，能够与真实的物理世界进行交互。用今天的话来说，第一种就是叫离身智能，而第二种就叫具身智能。我们认为机器人的发展其实既要“读万卷书”又要“行万里路”。“读万卷书”是一种离身智能，而“行万里路”就是具身智能。
离身智能：是指不依赖于物理身体和时空感知的智能，侧重于内在的思维和反思，通过对数据的处理和抽象推理来进行决策。
具身智能：是一种基于物理身体进行感知和行动的智能系统，其通过智能体与环境的交互获取信息、理解问题、做出决策并实现行动，从而产生智能行为和适应性。
幻实（主播）：
境界不同，它的智慧程度也不一样是吗？
汉威柔性触觉传感器系列（图源：汉威科技集团）
李威（嘉宾）：
是的。以ChatGPT为代表的这种生成式AI，让机器人能够处理大量的图文信息，从“读万卷书”这个角度来说，它实现了智能涌现。下一步的重要发展方向就是“行万里路”，也就是具身智能，让机器人与真实的物理世界进行交互，而这种能力是依赖于传感器的。其实我们可以参考一下人的感觉，我们有视觉、听觉、触觉、味觉以及对温度的感受、伤害性的感受等，这些都叫外感觉。也有渴、饿、饱、恶心等内感觉，还有一些本体感觉、平衡感觉。对于机器人来说的话，这些感觉都只能通过传感器来实现。比如说柔弹性传感器，让机器人具有触觉的功能，气体传感器让机器人具有嗅觉的功能。只有具备了这些传感器，机器人才能更好的与物理世界进行交互，才能更像人。
幻实（主播）：
让机器人更加智能起来。
李威（嘉宾）：
对，所以我们说人形机器人一方面要仿人，另一方面还要超越人。
幻实（主播）：
那您觉得未来机器人可以代替我们打工吗？
李威（嘉宾）：
其实机器人已经在我们的生产和生活中广泛存在了。比如说生产线上的机械手、家里的扫地机器人，酒店的服务机器人都已经被大家广泛接受了。未来，随着人形机器人的应用，机器人参与生产生活的深度、广度、复杂度都会持续地增强，人机协作的模式也会发生改变。比如说在生产线上，人形机器人的手臂会比传统的机械手更加的柔性，更加适合复杂性的操作。在家庭服务领域，人形机器人会有更高级的感知和能力，它能够实现真正意义上的个性化服务。在航空航天、深海探测这些极端的场景下，人形机器人可以承担自主科研实验，连续工作，能适应远远超出人类所能承受的环境。
智能工业机器人（图源：汉威科技集团）
依靠自主技术创新，
打破国外发达国家的行业垄断
幻实（主播）：
挺好的一个方向。汉威科技集团作为国内气体传感器领域的龙头企业，有20多年的历史了，现在已经成为行业内非常领先的一站式气体解决方案提供商，李博士您身在其中，能不能跟我们讲一下汉威科技集团的发展？相信大家对龙头企业的发家史还是很感兴趣的。
李威（嘉宾）：
好的。上世纪九十年代末的时候，国内生产的气体传感器由于核心技术和主流产品基本上依赖于国外发达国家——像是英国、美国、日本、德国这些国家，这也导致国内传感器基本上不具备市场竞争力。1998年的时候，我们公司的创始人任红军先生带领团队从核心的敏感材料做起，依靠自主创新和不断的产业升级，沿着传感器的产业链走上了一条完全依靠自主创新和研发生产的道路。我们最开始的时候，攻克了半导体传感器技术，后来扩展到催化、电化学、红外、激光、超声等多种气体传感器核心技术，并且实现了规模产业化。这打破了发达国家的技术和产品垄断，改变了我国气体传感器仅停留在实验室研究无法大规模推向市场的局面。我们的产品从最开始的气体传感器，后来渐渐地扩展到了压力、流量、湿度、热释电、柔弹性等多门类传感器的多点开花。
汉威燃气安全一站式解决方案（图源：汉威科技集团）
经过二十多年的不懈努力，公司自主研发的多项产品也实现了进口替代。我们绝大部分的材料、设计、工艺都是有自主知识产权的，是自主可控的，也推动了我国气传感器产业化的进程，是名副其实的“中国芯 汉威造”。汉威科技集团现在已经成为国内气传感器领域的佼佼者，是行业领先的一站式传感器解决方案的供应商。截止到今年上半年，我们拥有专利将近1000项，其中发明专利将近200项，主持、参与国家行业的各类标准将近60项。我们可以生产17大系列，300多个品种的传感器，可以检测气体300余种。每年为全球近百个国家和地区提供各类传感器和模组近亿支，服务客户超过3万家。
幻实（主播）：
听起来是非常庞大的用户体量，也是你们这么多年的积累。我还想问一个更有挑战的问题，您觉得国内传感器领域和西方比，差距还大不大？我们目前传感器的工艺处于什么样的水平？如果说要赶超或者是追赶西方，您觉得还有哪些路要走？
李威（嘉宾）：
刚刚谈到了汉威科技集团是在1998年成立的，跟那个时期比，国产传感器已经有了长足的进步，但是我们与西方发达国家之间还是有一定差距的。这种差距就像考试一样，考到90分，跟考到100分，难度是不太一样的。
幻实（主播）：
从0到1和1到100，难度也是不一样的。
李威（嘉宾）：
是的。我们与西方的差距主要体现在以下几个方面。比如在MEMS气体传感器上，使用微加工的工艺，在硅片上做刻蚀，然后实现气体传感器的这种技术。如何在工艺上面实现对图形的微纳尺度的精确束缚，还是国内一项比较有挑战性的工作。还比如说在电化学传感器上面，如何实现对三相界面精确的、可控的构筑也是一个难题。这个过程其实是消费者对高品质产品的需求牵引的，同时也需要政府持续地引导和扶持，也需要产学研用联动。最关键的还是行业内企业，我们的伙伴能够沉住气，有技术信仰，坚持长期主义，做时间的朋友。
芯片揭秘 主播幻实（右） 对话
汉威科技集团股份有限公司研究院副院长 李威（左）
幻实（主播）：
“坚持长期主义，做时间的朋友”，其实道理很简单，但是需要靠一代一代人的积累才能实现这个结果。我最后再问一个产业方向的问题，我们都知道中国的新能源汽车具备很强的赶超性，甚至欧美等国家可能还要学习我们新能源汽车的技术，新能源汽车上装了非常多的传感器，我想请教一下，您觉得传感器占到汽车的成本有多少？能实现什么样的功能？你们有没有这方面的布局呢？
李威（嘉宾）：
传感器的大量使用是新能源汽车智能的一个重要的因素。智能有很大的比例体现在传感器上。不同价位的车，智能化程度是不同的，传感器的种类、数量、价格也是不同的。一个典型的新能源汽车的传感器的单车，价值大概在3000块钱左右。比较常见的传感器包含自动驾驶涉及的像是摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达，运行状态监测涉及的电流、温度、惯性传感器等。我们公司是围绕汽车的舒适性、智能化和安全性这三个赛道来布局车载传感器产品的，产品包括空气质量传感器、粉尘传感器、CO2传感器、氢气传感器、热失控传感器、光线传感器等各类传感器。
幻实（主播）：
种类也是非常多的。您刚才说一辆车有3000块钱都是花在买传感器上面，其实量也不小了，千百颗传感器构成了这么多智能场景的使用。展望一下未来，您觉得3—5年以后，这个行业会有什么新趋势吗？会实现万物互联的到来吗？
李威（嘉宾）：
我们公司的核心业务就是以传感器为核心的智慧化解决方案，所以智慧物联对我们来说是非常关键的。我们相信未来3—5年是智能、互联加速落地的时间，我们非常看好人形机器人、电动汽车以及智能家居、医疗、储能这些应用场景的发展，会持续推出这些领域的传感器产品。在保持气体传感器龙头地位的基础上，我们会加大对MEMS、光电、超声、柔弹性等传感器的布局。万物互联时代正在到来，我们要构建智慧化垂直行业的“感-应-云”的超级生态系统，在智慧化、大数据和人工智能的潮流趋势下，以传感器为核心，将智能感知、采集、软件平台、空间、信息安全等技术深度地融合，打造完整的智慧化解决方案。这是我们对未来的一个期许。
幻实（主播）：
不愧是龙头公司，你们有属于龙头公司的觉悟和格局，聊的问题非常高大上，对未来也充满了信心。非常感谢李博士今天跟我们介绍了这么多你们公司的情况以及您对行业的理解，也祝汉威科技集团发展的越来越棒。
当前，我们正大步迈向万物互联的新纪元。人形机器人作为其中极具潜力的前沿领域，备受瞩目。视觉传感器、力觉传感器、触觉传感器等各类先进的传感器，作为人形机器人的 “四肢五感”，赋予了它们复杂且强大的交互性以及敏锐的环境感知能力，使它们能够在不同的场景中与外界进行感知。
但是放眼未来，人形机器人的发展仍然面临着诸多亟待解决的难题。例如，如何解决人形机器人力控与灵敏度的平衡；如何降低传感器的成本并提高经济可行性；如何把人工智能大模型融合到机器人里面，实现真正能够作业的具身智能等。只有不断攻克这些难题，传感器产品才能更加契合多样化的应用场景，进而促进整个产业更好的发展。
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采访 | 幻实 编辑 | 婉丽 审核 | 幻实
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