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“人工智能在大型場(chǎng)景下優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，在天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域，即便是復(fù)雜地形，也能做到‘公里級(jí)’網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)，并且可以持續(xù)更新，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，人工智能使預(yù)報(bào)更精準(zhǔn)和高效。”作為之江實(shí)驗(yàn)室科研發(fā)展部部長(zhǎng)、智能網(wǎng)絡(luò)研究中心副主任，趙志峰帶領(lǐng)科研發(fā)展部通過(guò)對(duì)接國(guó)家部委、走訪領(lǐng)域科學(xué)家等形式，提出了建立“人機(jī)物三元空間融合所需的智能科學(xué)與技術(shù)體系”的基本定位，設(shè)計(jì)了智能感知、智能網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算、智能系統(tǒng)四個(gè)創(chuàng)新方向，并組織團(tuán)隊(duì)編寫(xiě)了“智能科學(xué)與技術(shù)浙江省實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)方案、浙江省與中科院合作共建之江實(shí)驗(yàn)室方案等，全面推進(jìn)之江實(shí)驗(yàn)室的科研規(guī)劃實(shí)施落地。

打造四大創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

5G技術(shù)落地之后，國(guó)家提出了開(kāi)展6G預(yù)研的戰(zhàn)略布局。面向6G超高帶寬通信的需求，2019年之江實(shí)驗(yàn)室智能網(wǎng)絡(luò)研究中心超前布局了Tbit光電太赫茲通信器件與系統(tǒng)項(xiàng)目。

作為之江實(shí)驗(yàn)室智能網(wǎng)絡(luò)研究中心負(fù)責(zé)人，趙志峰有效地推進(jìn)中心科研團(tuán)隊(duì)的矩陣化管理，實(shí)現(xiàn)了跨學(xué)科優(yōu)秀人才的凝聚。在他的帶領(lǐng)下，智能網(wǎng)絡(luò)研究中心已形成百余人的發(fā)展規(guī)模，圍繞國(guó)家重大需求，打造了太赫茲與6G、車(chē)聯(lián)網(wǎng)與智能交通、超高速光互聯(lián)、空間激光通信四大創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

趙志峰介紹說(shuō)，太赫茲與6G創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并研制了新型太赫茲器件和芯片，在太赫茲功率和系統(tǒng)非線性約束下，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功放超100　Gbps的26.8m無(wú)線距離與10km光纖傳輸，基于多維復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1.059Tbps的超大容量光電太赫茲通信傳輸。中心構(gòu)建的超高速光電太赫茲通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)600Gb/s線速太赫茲無(wú)線傳輸，指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

“下一步，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將實(shí)現(xiàn)系列太赫茲芯片的優(yōu)化迭代，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和指標(biāo)的突破創(chuàng)新。同時(shí)，基于OAM模態(tài)正交性實(shí)現(xiàn)太赫茲通信系統(tǒng)容量的擴(kuò)容和系統(tǒng)傳輸，搭建T比特高速光子太赫茲高速通信系統(tǒng)驗(yàn)證系統(tǒng)。”趙志峰說(shuō)道。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)與智慧交通創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)目前承擔(dān)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)及企業(yè)委托項(xiàng)目10余項(xiàng)，總科研經(jīng)費(fèi)3000多萬(wàn)元。2022年將完成兩項(xiàng)工信部項(xiàng)目的驗(yàn)收，科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的中期檢查。“我們的車(chē)聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目一直和產(chǎn)業(yè)界合作伙伴密切合作，成果在滬杭甬高速、杭州繞城西復(fù)線高速、德清車(chē)路協(xié)同自動(dòng)駕駛示范區(qū)等重大項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了落地應(yīng)用。”趙志峰說(shuō)，針對(duì)高實(shí)時(shí)的車(chē)路協(xié)同輔助自動(dòng)駕駛車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，團(tuán)隊(duì)研究感知-通信-計(jì)算一體化的新體系、協(xié)議與算法，設(shè)計(jì)了資源、數(shù)據(jù)、智能協(xié)同的端-邊-云協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，創(chuàng)新了群體智能機(jī)理與分布式學(xué)習(xí)的計(jì)算方法，研發(fā)了新一代超低時(shí)延、超高可靠性大規(guī)模無(wú)線傳輸通信計(jì)算平臺(tái)。

趙志峰告訴記者，應(yīng)用車(chē)聯(lián)網(wǎng)后，車(chē)輛前后方100米和周邊環(huán)境的信息就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步，不需要車(chē)輛本身的傳感器去感知，相關(guān)信息就可以由路測(cè)設(shè)備推送給車(chē)輛，駕駛員便可以提前做出預(yù)判。“紹興到杭州的高速路段，新設(shè)立了許多提示牌，實(shí)時(shí)提示駕駛員到蕭山機(jī)場(chǎng)還有7分鐘還是9分鐘。這是根據(jù)高速公路的實(shí)時(shí)流量和預(yù)測(cè)模型進(jìn)行測(cè)算的。”之江實(shí)驗(yàn)室在滬杭甬的云控平臺(tái)上布局了四套算法，分別是短時(shí)交通預(yù)測(cè)算法、交通事件預(yù)警算法、應(yīng)急疏導(dǎo)效果仿真算法和車(chē)流誘導(dǎo)效果評(píng)價(jià)算法。目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已與交科院、公路院、浙江交投集團(tuán)等20家以上單位進(jìn)行合作，加入行業(yè)聯(lián)盟、學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)、共同體包括浙江省智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、C-V2X聯(lián)盟、CCSA、C-ITS等10家以上。

超高速光互聯(lián)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)已在研制出128x128硅基高速光交換芯片，突破III-V族半導(dǎo)體光放大器在硅基片上的異質(zhì)集成技術(shù)，光交換芯片的系統(tǒng)規(guī)模和單元器件性能多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。在光傳輸模塊研制方面，目前已研制出50mW大功率激光器芯片、100Gbps硅基發(fā)射芯片、63GHz鍺硅探測(cè)器芯片。800G高速光收發(fā)模塊入選2021年世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)領(lǐng)先成果。

空間激光通信創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)目前已研制出1臺(tái)衛(wèi)星激光通信終端初樣件和2套正樣件關(guān)鍵模組，在跟瞄精度、收發(fā)隔離度、力學(xué)隔離、熱學(xué)隔離、日凌免疫、可生產(chǎn)性等方面達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。后續(xù)將確定搭載平臺(tái)，固化60mm激光通信機(jī)正樣件設(shè)計(jì)輸入，加速正樣產(chǎn)品的研制進(jìn)度，完成兩臺(tái)60mm激光通信機(jī)正樣產(chǎn)品的出廠，具備發(fā)射入軌條件。

助力三大科創(chuàng)高地建設(shè)

位于杭州未來(lái)科技城之江實(shí)驗(yàn)室南湖總部的計(jì)算數(shù)據(jù)中心是目前國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)中規(guī)模最大、等級(jí)最高的計(jì)算中心。正在建設(shè)的智能計(jì)算數(shù)字反應(yīng)堆將聚合之江實(shí)驗(yàn)室正在研制的智能超算、智算集群，類(lèi)腦計(jì)算、圖計(jì)算等新型計(jì)算機(jī)的異構(gòu)算力資源，部署廣域協(xié)同智能計(jì)算平臺(tái)和超算互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

2021年10月，之江實(shí)驗(yàn)室宣布，聯(lián)合國(guó)內(nèi)十余家頂級(jí)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)共建智能計(jì)算數(shù)字反應(yīng)堆，形成了算力設(shè)施、智能平臺(tái)、反應(yīng)堆引擎、領(lǐng)域應(yīng)用四層架構(gòu)，設(shè)計(jì)了計(jì)算材料、計(jì)算制藥、計(jì)算育種、計(jì)算基因、計(jì)算天文、計(jì)算仿真、計(jì)算社會(huì)七大應(yīng)用領(lǐng)域，全面賦能相關(guān)領(lǐng)域的科研創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，推動(dòng)與上海大學(xué)、中科院東北地理所、中國(guó)水稻所、長(zhǎng)三角綠色制藥協(xié)同創(chuàng)新中心、中科院國(guó)家天文臺(tái)等的戰(zhàn)略合作，協(xié)同行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，成立智能計(jì)算數(shù)字反應(yīng)堆創(chuàng)新聯(lián)盟，聚合科研和產(chǎn)業(yè)單位40余家。同時(shí)，還發(fā)布《智能計(jì)算白皮書(shū)》和智能計(jì)算數(shù)字反應(yīng)堆計(jì)算材料、計(jì)算制藥、計(jì)算育種、計(jì)算天文等系列白皮書(shū)。

據(jù)趙志峰介紹，在計(jì)算材料方向，實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)利用人工智能方法擴(kuò)展傳統(tǒng)計(jì)算材料學(xué)方法的預(yù)測(cè)能力和效率、以材料基因數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開(kāi)展材料構(gòu)效關(guān)系預(yù)測(cè)模型等方面的創(chuàng)新研究;在計(jì)算制藥發(fā)方向，構(gòu)建活性藥物分子發(fā)現(xiàn)平臺(tái)、新藥源頭創(chuàng)新平臺(tái)、智能藥物合成機(jī)器人等智能化新藥研發(fā)工具，推動(dòng)新藥研制向智能化、精準(zhǔn)化發(fā)展;在計(jì)算育種方向，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、中國(guó)水稻研究所等優(yōu)勢(shì)單位，共同建立以人工智能驅(qū)動(dòng)的計(jì)算育種學(xué)為核心的新一代作物育種理論和技術(shù)體系，為新品種的培育提供核心技術(shù)和平臺(tái)支撐。

與此同時(shí)，之江實(shí)驗(yàn)室還聯(lián)合國(guó)家天文臺(tái)，打造基于FAST的計(jì)算天文智能計(jì)算平臺(tái)。立足于高算力、高智能的數(shù)字反應(yīng)堆軟硬件平臺(tái)，推動(dòng)全鏈條、高質(zhì)量的計(jì)算天文學(xué)研究，在快速射電暴、脈沖星單脈沖、密近雙星系統(tǒng)脈沖星信號(hào)篩選等方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)100TB/天巡天數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，并深入探索宇宙“時(shí)間”前沿、恒星演化機(jī)制等科學(xué)問(wèn)題，構(gòu)建面向全球協(xié)同開(kāi)放的天文大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)。

“智能計(jì)算數(shù)字反應(yīng)堆將加速促進(jìn)智能計(jì)算技術(shù)與材料、制藥、基因、育種、天文等應(yīng)用領(lǐng)域的深度耦合，支撐我國(guó)重大戰(zhàn)略領(lǐng)域的科學(xué)研究，全面助力浙江省三大科創(chuàng)高地建設(shè)。”趙志峰解釋道。

此外，在趙志峰的推動(dòng)下，之江實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化與國(guó)內(nèi)計(jì)算領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)單位的的戰(zhàn)略合作，包括中科院、清華大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、無(wú)錫超算中心等，構(gòu)建形成了智能計(jì)算創(chuàng)新同盟。實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合清華大學(xué)、國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心、上海量子科學(xué)研究中心等單位合作研發(fā)的SWQSIM量子模擬器，獲2021年度ACM“戈登·貝爾獎(jiǎng)”。與“懸鈴木”200秒完成百萬(wàn)次0.2%保真度的采樣任務(wù)相比，“頂點(diǎn)”超算機(jī)需要一萬(wàn)年完成同等復(fù)雜度的模擬，SWQSIM則可在304秒以?xún)?nèi)得到百萬(wàn)更高保真度的關(guān)聯(lián)樣本，在一星期內(nèi)得到同樣數(shù)量的無(wú)關(guān)聯(lián)樣本，打破了谷歌宣稱(chēng)的量子霸權(quán)。該軟件還可在60小時(shí)內(nèi)完成比“懸鈴木”復(fù)雜1000多倍的量子電路模擬，實(shí)現(xiàn)100~400比特量子電路算法的單振幅和多振幅模擬，為未來(lái)量子計(jì)算的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的模擬平臺(tái)支撐。(林潔)

關(guān)鍵詞： 之江實(shí)驗(yàn)室 人工智能 交通創(chuàng)新 數(shù)字反應(yīng)堆