“人工智能在大型場景下優(yōu)勢越發(fā)明顯，在天氣預(yù)報領(lǐng)域，即便是復(fù)雜地形，也能做到‘公里級’網(wǎng)格氣象預(yù)報，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)報更精準(zhǔn)和高效。”作為之江實驗室科研發(fā)展部部長、智能網(wǎng)絡(luò)研究中心副主任，趙志峰帶領(lǐng)科研發(fā)展部通過對接國家部委、走訪領(lǐng)域科學(xué)家等形式，提出了建立“人機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)計了智能感知、智能網(wǎng)絡(luò)、智能計算、智能系統(tǒng)四個創(chuàng)新方向，并組織團隊編寫了“智能科學(xué)與技術(shù)浙江省實驗室”建設(shè)方案、浙江省與中科院合作共建之江實驗室方案等，全面推進(jìn)之江實驗室的科研規(guī)劃實施落地。

打造四大創(chuàng)新團隊

5G技術(shù)落地之后，國家提出了開展6G預(yù)研的戰(zhàn)略布局。面向6G超高帶寬通信的需求，2019年之江實驗室智能網(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)項目。

作為之江實驗室智能網(wǎng)絡(luò)研究中心負(fù)責(zé)人，趙志峰有效地推進(jìn)中心科研團隊的矩陣化管理，實現(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，圍繞國家重大需求，打造了太赫茲與6G、車聯(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)新團隊。

趙志峰介紹說，太赫茲與6G創(chuàng)新團隊設(shè)計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，實現(xiàn)了無功放超100　Gbps的26.8m無線距離與10km光纖傳輸，基于多維復(fù)用方式實現(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驗驗證系統(tǒng)，實現(xiàn)了高達(dá)600Gb/s線速太赫茲無線傳輸，指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

“下一步，項目團隊將實現(xiàn)系列太赫茲芯片的優(yōu)化迭代，實現(xiàn)設(shè)計和指標(biāo)的突破創(chuàng)新。同時，基于OAM模態(tài)正交性實現(xiàn)太赫茲通信系統(tǒng)容量的擴容和系統(tǒng)傳輸，搭建T比特高速光子太赫茲高速通信系統(tǒng)驗證系統(tǒng)。”趙志峰說道。

車聯(lián)網(wǎng)與智慧交通創(chuàng)新團隊目前承擔(dān)國家級、省部級及企業(yè)委托項目10余項，總科研經(jīng)費3000多萬元。2022年將完成兩項工信部項目的驗收，科技部重點研發(fā)計劃和省重點研發(fā)計劃項目的中期檢查。“我們的車聯(lián)網(wǎng)項目一直和產(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、德清車路協(xié)同自動駕駛示范區(qū)等重大項目中實現(xiàn)了落地應(yīng)用。”趙志峰說，針對高實時的車路協(xié)同輔助自動駕駛車聯(lián)網(wǎng)場景，團隊研究感知-通信-計算一體化的新體系、協(xié)議與算法，設(shè)計了資源、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)新了群體智能機理與分布式學(xué)習(xí)的計算方法，研發(fā)了新一代超低時延、超高可靠性大規(guī)模無線傳輸通信計算平臺。

趙志峰告訴記者，應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)后，車輛前后方100米和周邊環(huán)境的信息就能實現(xiàn)實時同步，不需要車輛本身的傳感器去感知，相關(guān)信息就可以由路測設(shè)備推送給車輛，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，實時提示駕駛員到蕭山機場還有7分鐘還是9分鐘。這是根據(jù)高速公路的實時流量和預(yù)測模型進(jìn)行測算的。”之江實驗室在滬杭甬的云控平臺上布局了四套算法，分別是短時交通預(yù)測算法、交通事件預(yù)警算法、應(yīng)急疏導(dǎo)效果仿真算法和車流誘導(dǎo)效果評價算法。目前，項目團隊已與交科院、公路院、浙江交投集團等20家以上單位進(jìn)行合作，加入行業(yè)聯(lián)盟、學(xué)會、協(xié)會、共同體包括浙江省智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(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)新團隊已在研制出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指標(biāo)達(dá)到國際領(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)大會領(lǐng)先成果。

空間激光通信創(chuàng)新團隊目前已研制出1臺衛(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)到國內(nèi)先進(jìn)水平。后續(xù)將確定搭載平臺，固化60mm激光通信機正樣件設(shè)計輸入，加速正樣產(chǎn)品的研制進(jìn)度，完成兩臺60mm激光通信機正樣產(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)

位于杭州未來科技城之江實驗室南湖總部的計算數(shù)據(jù)中心是目前國內(nèi)科研機構(gòu)中規(guī)模最大、等級最高的計算中心。正在建設(shè)的智能計算數(shù)字反應(yīng)堆將聚合之江實驗室正在研制的智能超算、智算集群，類腦計算、圖計算等新型計算機的異構(gòu)算力資源，部署廣域協(xié)同智能計算平臺和超算互聯(lián)網(wǎng)平臺。

2021年10月，之江實驗室宣布，聯(lián)合國內(nèi)十余家頂級創(chuàng)新機構(gòu)共建智能計算數(shù)字反應(yīng)堆，形成了算力設(shè)施、智能平臺、反應(yīng)堆引擎、領(lǐng)域應(yīng)用四層架構(gòu)，設(shè)計了計算材料、計算制藥、計算育種、計算基因、計算天文、計算仿真、計算社會七大應(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，推動與上海大學(xué)、中科院東北地理所、中國水稻所、長三角綠色制藥協(xié)同創(chuàng)新中心、中科院國家天文臺等的戰(zhàn)略合作，協(xié)同行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，成立智能計算數(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，還發(fā)布《智能計算白皮書》和智能計算數(shù)字反應(yīng)堆計算材料、計算制藥、計算育種、計算天文等系列白皮書。

據(jù)趙志峰介紹，在計算材料方向，實驗室重點利用人工智能方法擴展傳統(tǒng)計算材料學(xué)方法的預(yù)測能力和效率、以材料基因數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開展材料構(gòu)效關(guān)系預(yù)測模型等方面的創(chuàng)新研究;在計算制藥發(fā)方向，構(gòu)建活性藥物分子發(fā)現(xiàn)平臺、新藥源頭創(chuàng)新平臺、智能藥物合成機器人等智能化新藥研發(fā)工具，推動新藥研制向智能化、精準(zhǔn)化發(fā)展;在計算育種方向，聯(lián)合中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、中國水稻研究所等優(yōu)勢單位，共同建立以人工智能驅(qū)動的計算育種學(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)和平臺支撐。

與此同時，之江實驗室還聯(lián)合國家天文臺，打造基于FAST的計算天文智能計算平臺。立足于高算力、高智能的數(shù)字反應(yīng)堆軟硬件平臺，推動全鏈條、高質(zhì)量的計算天文學(xué)研究，在快速射電暴、脈沖星單脈沖、密近雙星系統(tǒng)脈沖星信號篩選等方向，實現(xiàn)對100TB/天巡天數(shù)據(jù)的實時處理，并深入探索宇宙“時間”前沿、恒星演化機制等科學(xué)問題，構(gòu)建面向全球協(xié)同開放的天文大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺。

“智能計算數(shù)字反應(yīng)堆將加速促進(jìn)智能計算技術(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，在趙志峰的推動下，之江實驗室強化與國內(nèi)計算領(lǐng)域優(yōu)勢單位的的戰(zhàn)略合作，包括中科院、清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、無錫超算中心等，構(gòu)建形成了智能計算創(chuàng)新同盟。實驗室聯(lián)合清華大學(xué)、國家超級計算無錫中心、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”。與“懸鈴木”200秒完成百萬次0.2%保真度的采樣任務(wù)相比，“頂點”超算機需要一萬年完成同等復(fù)雜度的模擬，SWQSIM則可在304秒以內(nèi)得到百萬更高保真度的關(guān)聯(lián)樣本，在一星期內(nèi)得到同樣數(shù)量的無關(guān)聯(lián)樣本，打破了谷歌宣稱的量子霸權(quán)。該軟件還可在60小時內(nèi)完成比“懸鈴木”復(fù)雜1000多倍的量子電路模擬，實現(xiàn)100~400比特量子電路算法的單振幅和多振幅模擬，為未來量子計算的發(fā)展提供了堅實的模擬平臺支撐。(林潔)

關(guān)鍵詞： 之江實驗室 人工智能 交通創(chuàng)新 數(shù)字反應(yīng)堆