中科院传感微纳传感网络困惑

这是一份长达70页的幻灯片文稿。当刘海涛用略带沙哑的嗓音飞快地讲到第10页的时候，他的额头上微微渗出了汗珠。

　　作为中国科学院上海微系统与信息技术（以下简称“上海微系统所”）副所长，刘海涛已经记不清这是第几次用这份PPT向来宾介绍这项尚不为众人熟知的前沿技术——微纳传感网络。
　　就好比人的大脑末梢感知神经，传感网络是物联网的重要组织部分。这份PPT可是说是他和团队过去近十年研究成果的一份总结。20世纪90年代末，当西方国家开始关注这一“未来改变人们生活方式的十大技术之首”，刘海涛和他的同事们也开始对微纳传感投入研究。十年间，他和团队人员克服了重重阻力，获得了这一领域160多项发明专利。

　　不过，正当他的研究成果被开始应用于上海浦东机场、上海地铁交通轨道等领域，订单开始大量增长时，新的难题出现了：对于微纳传感这样一个新兴产业，从实验室到大规模生产应用必然要走过产业化阶段，如何推进大规模产业化？

　　中科院十年研发史
　　刘海涛总是试图用一种简单的方式告诉人们，“微纳传感”这个被国际电联评为“未来改变人类生活最重要的信息技术”究竟是怎么一回事。

　　这是个复杂的玩意，它是一个由大量不同类型的传感器节点（如传感、信息采集、处理、收发等）所组成的一种智能化的自治网络。如果说移动通信和互联网联接的是人和人，那么传感器网络联接的则是物和物或人和物。由于传感网络必须高度灵敏自治，因此实现这种网络联接的技术和器件也必须非常精确，这种“纳米级”的要求促成了一种全新的技术和产业——微纳电子工艺技术。

　　微纳传感技术常被用于好莱坞间谍片。当《谍中谍》男主角汤姆·克鲁斯从实验室通风口拴着绳子悬在空中盗取机密资料时，他不能发声、不能触碰地面，并且必须保持实验室的温度维持不变，他的任何一个“不小心” 都可能会触发实验室警报系统，而用来“监控”这些微小变化的，就是微纳传感网络。

　　上世纪90年代末，美国率先开始了微纳传感技术的研究。先是应用于军事领域，然后被广泛地推广至各个领域：反恐、电力、交通、环保乃至家居生活以及更多。2003年美国《商业周刊》撰文描述说，IT时代正在从“Computer is the network”（电脑是网络）向“Sensor is the network”（传感即网络）转变。

　　看到纳微传感产业的市场价值，麻省理工学院、哈佛大学等都开始对此进行深入研究，而一向以革新著称的英特尔、微软、诺基亚等公司在近一两年也陆续投入到了这场新的抢占科研制高地的战役中。

　　中科院上海微系统的研究几与国际同步。1999年当美国的移动计算和网络国际会议作出“无线传感器网络是下一个世纪面临的重大发展机遇”的重大判断后，中科院为创新工程成立的信息领域战略研究专家组便提出：我国应该研发建立军民两用的传感网。

　　2001年，在向中科院提出申请的同时，中科院微系统所自筹了几十万元经费，与中兴通讯合作开始了“基于手机网络的传感网的演示系统”的课题研究——这个概念性的探索，却迈出了我国在纳微网络研究的第一步。
　　由于微纳传感属于信息技术领域的新兴领域，早期只有零星的应用。刘海涛及其团队做了大量前期工作，他们根据需要首先成立了3个研究中心：上海无线通信研究中心，嘉兴无线传感网工程中心，宁波无线传感网工程中心。其中前两个中心都已成为当地政府特批的事业单位。与此同时也积极参与国家和国际标准的制定。

　　2008年9月，在德国召开了ISO/IEC国际传感网标准化大会第二次会议上，由微系统所联合中国移动提交的“传感器网络标准化体系框架”、“传感器网络体系架构”等核心提案，在被成员国代表详细讨论后被国际组织ISO/IEC采纳。

　　另外一方面，则是采用灵活的方式和体制与各大企业结成合作。目前微系统所已经跟包括中国移动、中兴通讯、华为、诺基亚等在内的大企业达成战略合作。

　　2008年3月，微系统所应用于机场领域的“围界防入侵微纳传感网产品”被上海浦东机场采纳，价值六千多万元。在普通机场35公里的范围内，刘海涛的研究组为其布设了3万多个节点，形成了迄今为止国际上最大规模的民用传感网。

　　“需求增长非常快。”刘海涛说，微系统所将与民航总局合作，在大连、西安、首都集成等地推广这一安全产品。用于交通道路监控的磁敏传感网也已在黄山市进行铺设。而微系统所与安达泰公司合作联合承包的上海城市轨道交通反恐传感器网络也开始在部分地铁站台进行试验。2010年即将在上海举行的世博会已经确定采用微系统的传感网相关产品进行安全布控。

　　不缺钱
　　刘海涛说，保守预测，未来五年中国家庭市场微纳传感网终端需求可达1亿户，按平均每户投资1万元计，终端市场规模将达1万亿元；按设备收入与服务收入之间1:5比例计算，平安家居传感网类服务收入可望超过5万亿元。以微纳传感网带动的相关产业链，其整体经济效益至少达到万亿级。

　　不过，就在订单特别是企业级用户订单源源不断飞向微系统所时，刘海涛和他的团队又有了新的担忧。
　　由于微纳传感网的研发比较超前，难以与市场对接。为了解决这个问题，2008年末，上海微系统所与无锡市政府共同成立了自收自支事业单位——“无锡微纳传感网工程技术中心”，无锡市政府投入启动资金、场地并提够优惠支持政策，微系统所投入成果、人才、设备及协助经费等资源。

　　在双方规划中，这一工程技术中心将成为一个产业孵化和技术平台。根据行业应用和公众应用的不同需求，工程中心设计承接项目，然后通过技术入股、专利授权等方式向下游企业输出研究成果、培训、测试等服务。

　　“我们并不缺钱，2008年投入的经费就有2个亿。”刘海涛说，他最终希望是国家能够真正看到这个产业的战略意义，引导更多的资本和人才进入这个领域，让微纳传感产业真正成为我国未来的强势产业，在全球高科技领域拥有真正属于自己的话语权。

　　“国家应该抓住这次机遇，全面推动微纳产业，争取培养一批优质企业，树立我国在这一领域的优势地位。”刘说，但目前国内有关层面对此仍缺乏认识、尚未制定统一的战略。

　　根据国际电联近期提出的未来网络架构，在互联网、通信网之下，还有一张人们看不见“物与物之间的网络”——传感网。三张网络共同构成人与人、人与物乃至物与物之间随时随地沟通的全新网络环境——泛在网（Ubiquitous Network），而由此人类社会将从“e社会”走向“U社会”。

　　据记者了解，包括欧盟、日本、韩国、新加坡、中国台湾等在内的国家和地区，都已制定了“U”社会发展计划，日本在2004-2007年间投入了29亿美元，其中传感器网络是四项重点战略之一。韩国则制定了IT839战略，计划到2010年在这一领域投入700亿美元。我国《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》在重大专项、优先发展主题、前沿领域也均将传感器网络列入其中，其中重大专项“新一代宽带移动无线通信网”已将其列为重要方向之一，不过，对于这一产业发展的具体战略和措施，国内目前尚没有相关政策。