褚君浩院士：智能化人形机器人需补齐传感器这一环
褚君浩院士：智能化人形机器人需补齐传感器这一环
跳舞、打太极、演奏乐器……机器人表演才艺，已是许多科技活动的“标配”。一次会议间隙，中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所（以下简称上海技物所）研究员褚君浩也看到了这样的场景。
赞叹之余，他想弄清楚，机器人为什么能跳得这么好。仔细观察后，他发现，旁边有人在拿着遥控器操控机器人。在他看来，这样的机器人还没有完全实现智能化。
11月7日，在2026年中国科学院科学节上海专场上，褚君浩以《AI时代与创新人才成长》为题作科普报告，向现场观众讲起了这段经历。他认为，传感器在机器人进一步发展过程中发挥着重要作用，这也对人才培养提出了新的要求。
从红外望向智能时代
褚君浩是我国自主培养的第一位红外物理博士，师从我国半导体学科创始人之一、红外学科奠基者、中国科学院学部委员（院士）汤定元先生。
20世纪80年代初，褚君浩与合作者测得窄禁带半导体碲镉汞的红外本征吸收光谱，并提出碲镉汞禁带宽度关系式。这一关系式后来被国际学术界称为CXT公式，三个字母分别取自褚君浩、徐世秋、汤定元三位中国科学家姓氏的拼音首字母，至今仍为红外探测材料与器件的研究提供依据。
如今，年逾八旬的褚君浩仍对很多事情保持好奇心。作为我国红外物理领域的知名学者，他不仅关注本领域的前沿进展，也对其他领域的新技术、新突破保持着浓厚兴趣。
近两年，人工智能的发展正是他持续关注的话题之一。
“我们正处于信息化时代，即将迎来智能化时代。”褚君浩认为，智能时代的重要特点是智慧融入物理系统，而这需要动态感知、智慧识别和自动反应相互配合。以人为类比，三者分别对应获取信息的五官、分析思考的大脑和采取行动的肢体。
智能化人形机器人是其中一类典型系统。以守球门的机器人为例，它要先“看见”来球，获取位置和运动信息，再判断轨迹，及时作出扑救动作。只有感知、分析与控制协同工作，它才能根据来球的变化进行反应。
“需要在机器人上面装上各种传感器，帮助它获取图像、声音、压力等信息，乃至辨别气味。”谈到怎样提高机器人的智能化水平，褚君浩这样解释。包括红外探测在内的传感技术，为机器感知外界提供了手段。
练就一双“慧眼”
“红外技术是获取信息的重要手段，仍有很多问题亟待解答。”褚君浩说。
他从牛顿三棱镜分光讲起，引入红外线的概念——波长比可见光更长、人眼无法直接看见的电磁波。
红外探测器则能够将这些看不见的辐射转化为可供处理的信号，帮助人们获取信息。褚君浩将这种能力形容为“慧眼”，如同孙悟空的火眼金睛、二郎神的天眼，“一看就知道是什么”。
这双“慧眼”能看到什么？褚君浩从成像、热像和谱像几个角度，介绍了红外探测的不同用途。
利用物体自身发出的红外辐射，红外探测器可以在夜间等可见光不足的条件下获取图像。
热像则指呈现物体表面的温度分布。报告中一段视频，清晰地展示了这种能力。志愿者的手与衣服表面接触后移开，热像中仍能看到手掌留下的印迹。原来，接触改变了衣服表面的温度，热像仪便记录下了温度差异。借助热成像，人们可以发现工业设备的异常发热，也可以在火灾搜救中辅助寻找火源和被困人员。
光谱则为辨识物质组成提供了线索。不同物质对不同波长光的吸收、反射等特性存在差异，形成各自的光谱特征，如同“指纹”。“我们穿的衣服材质不同，光谱就不一样。”褚君浩说，记录这些特征、建立数据库，就可以通过比对光谱，帮助判断物质成分。
红外光谱技术也被用于大气探测。上海技物所研制的“风云四号”卫星干涉式大气垂直探测仪，犹如一台“超级CT”，可在3万6千公里对大气实现高精度温度、湿度参数的垂直结构观测。
从嫦娥三号“玉兔”、嫦娥四号“玉兔二号”月球车搭载的红外成像光谱仪，到“天问一号”配备的火星矿物光谱分析仪，这类仪器还被用于小天体探测，通过获取目标表面的图像和光谱信息，为分析其物质组成提供依据。
藏在“坦牛”里的科学梦
对物理规律的探索，早在褚君浩的学生时代就已开始。
报告中，他展示了高中时的一本黑色笔记本，里面约3万字的内容，记录着他观察到的现象、想到的问题和读书感想。“可以分为励志类、鸡汤类和思考类三类内容。”褚君浩补充道。
“而他（这位外国作者）却认为我们在科学上是不会有任何成就的，这是不可以容忍的。近代我们在科学上的落后是因为受到三座大山的压迫。我们应该继承前人的刻苦、勤劳、勇敢，而取得科学上的伟大成就。争这口气，而奋发图强，迅速改变一穷二白的面貌。”
当年在笔记本上写下这段话的少年人，或许不会想到，多年后他在科技史上留下了由自己姓氏命名的公式。但那时的他，展现出了对科学极大的兴趣。他省下午饭钱，购买分子物理学等方面的书，反复阅读，也常琢磨生活中的现象。
他还曾写下一篇约两万字的文章，寄给《物理学报》。文章被退回后，又寄给复旦大学物理系教授周同庆，随后转到华东师范大学教授许国保手中。许国保在回信中指出了文章的问题，也肯定了他的思考与努力。这份来自学者的认真回应，他记了许多年。
上大学后，褚君浩在黑板报上写过一篇《勤奋加智慧等于力量》，署名“坦牛”。别人问起笔名的含义，他解释，是“在平坦的田野上像牛一样努力工作”。而他心里想的，其实是爱因斯坦和牛顿。对科学家的向往，就这样藏在两个字里。
如今，褚君浩的网名叫“小草”。“小草的特点是随遇、谦和、顽强。”他喜欢小草不断从外界汲取养料的生长状态，也以此勉励自己保持学习的能力。
“我们也要不断向父母、老师、同学、社会学习，修炼内在素质，凝聚驱动力量。”褚君浩说。
在智能时代锤炼思维能力
今天，人工智能让学生有了更多获取知识的途径。现场一位观众问，怎样更好地运用人工智能帮助自己？
“可以将人工智能作为助手，帮助自己解决问题，弥补自己知识上的不足。”褚君浩强调，“运用这些工具不能替代系统的课堂学习。打好基础，才能提高思维能力，进而提出好问题，并在解答问题的过程中锤炼分析和判断能力。”
1978年，准备报考上海技物所研究生时，褚君浩需要从头自学《半导体物理学》，最终这门课考了90分。他把这份成绩归结为大学期间打下的基础：“基本知识学扎实了，才具备学习新知识的能力。”
褚君浩把人工智能时代人才培养的要求概括为四维能力模型，包括“夯实数理基础，掌握核心技术”“贯通领域知识，联系实际应用”“训练思维能力，根植创新自觉”“培育科学精神，树立远大志向”。
这些要求在科研中有着具体的落点。面向智能系统，褚君浩关注怎样提高传感器性能，以及如何将感知、存储、计算等功能融合到芯片上，让信息获取与处理更加紧密地结合。这涉及材料性质、器件结构、物理模型和制备工艺等多个环节。这既需要在基础研究上不断取得突破，也需要在工艺上精益求精。
“解决国家重大需求，科学前沿问题，实现科技创新，特别需要创新型人才，需要科学家、工程师与高素质技术人才。”褚君浩强调。