哪些基础科学能够支撑第四次工业革命?
其实新一代的工业革命一直进行,当前的工业制造领域的发展,已经是多维度的产业形势。不再是第一次,第二次,第三次工业革命时期,依靠一个技术可以改变天下的情况。
新一次的工业革命,将是一个不断加快的过程。很有幸,我们应该都会经历这个周期。
我们先来展望一下,新一代的工业革命将是什么情况?
按照德国工业4.0,中国智能制造,美国先进制造的工业理念。新一代的工业革命,将是智能化生产的情况。真正的能够实现工厂无人化,精益化生产。
那么问题来了,哪些基础科学会直接影响智能制造的发展?1、材料科学:包括金属材料,非金属材料,稀有金属等产业的研究,以及材料成型工艺的研究。
这个说起来就非常的宽泛了。金属材料,我们举几个例子:全球能够生产航母甲板用钢的企业极少,这种钢材料特殊性较高。可能有人会说,航母也不是谁家都可以建造的。那么我们换一种钢材料,LNG船的储存罐的“殷瓦钢”,这种材料中国也是在近2年才攻克,之前都是进口。
殷瓦合金属于铁基高镍合金,通常含有32%-36%的镍,还含有少量的S、P、C等元素,其余为60%左右的Fe,由于镍为扩大奥氏体元素,故高镍使奥氏体转为马氏体的相变降至室温以下 -100~ -120℃。LNG(LiquefiedNatural Gas液态天然气)船是在零下163摄氏度低温下运输液化气的专用船舶,是高技术、高难度、高附加值的"三高"产品,被称为"海上超级冷冻车"。在世界民用造船领域,建造一艘LNG船的难度堪比建造一艘航母。
非金属材料领域最具代表性的半导体,任然是全球重点攻坚领域。尽管现在还从没看到过所谓的“量子计算机”的出现,但可以很明确的说,这类牛逼的产品,肯定还是依靠“半导体芯片”发挥作用。同时还包括传感器,摄像机等设备。
新一代的工业,消费领域,传感器是一切智能设备的五官。
材料成型领域,以3D打印为代表的增材制造,是新一代材料成型需要研究的关键。因为复杂的各类设备,乃至一次成型的3d立体化设备,都需要3D打印来实现。
新一代的增材制造,确实满足你能想到,就能制造的思路。
2、运动控制:电气自动化,空气动力学,流体力学等等
很多朋友都接触过电子自动化,甚至极为了解这一领域,有做PLC的,有做过程控制SCADA,有做数控系统的等等。这一切都离不开运动控制。
举一个最简单的例子,数控系统的核心也是运动控制,中国在数控,工业机器人,机床领域一直欠缺的主要原因在于运动控制领域研究时间太短了。
能够展现运动控制集大成的是波士顿动力的atlas,可以实现空翻以及旋转,同时可以保持机器本身的平衡。
可以实现机器人的平衡,同时可以做到复杂的运动学动作。说的现实一点,你能让一堆铁实现这个动作,真心是人类的进步。
高端的航空器,航空发动机都需要这些运动控制方面的人才。
3、计算机编程
人类最大的发明,不是电灯,也不是语言,是人类找到了一个虚拟的世界。(至少现在看来还是虚拟的,以后能不能成为现实说不准)。
你不能说你会C语言,甚至你拥有C语言的顶级大神就掌握了互联网世界。C语言,C++,java等等。人类建造的虚拟空间,Cyberspace 真正的牛逼至于在于,可以作用于现实社会,可以模拟现实社会做不了的东西。甚至可以拟合预测未来现实社会的走向。
老百姓所看到的计算机编程只是现实计算机应用的冰山一角。消费领域的APP,PC电脑,都只是编程的比较入门的应用。更为广阔的计算机编程领域是工业软件领域,是云计算领域。
我们熟悉的CAD,PS,SolidWorks都是工业类软件的一种。还有更为庞大的工业软件家族和体系。这些软件才是左右未来制造业,乃至全球信息化发展的方向。
你看微信是不是很厉害?这些软件拿出来,都堪比一个小的操作系统,没有一个比微信简单多少的。这里面的西门子,达索,abb,IBM,通用,甲骨文,三菱,罗克韦尔,施耐德,霍尼韦尔,研华,这都是超过腾讯的存在。
4、医疗
作为专业性,并且夸门类较多的专业性基础科学,简单说,医学是基础科学,但也是跨多个学科的综合类科学。医学的进步,是保障族群得到繁衍的有力保证。
2003年非典,让中国人第一次认识到医疗对于这个国家的重要性。未来各种古怪的疾病不可预知,这都需要高端医疗设备,体系实现预防以及资料。
全球顶尖的医疗机器人设备,达芬奇机器人,售价高达2000万人民币一台。
未来工业革命,不是一个单纯的单点突破,很难重复蒸汽机,内燃机,计算机的时代。
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