新年新氣象。就在幾天前，紫金山實驗室發(fā)布國際領先水平的重大原創(chuàng)成果——360-430GHz太赫茲100/200Gbps 實時無線傳輸通信實驗系統(tǒng)，通信速率較5G提升10-20倍，創(chuàng)造目前世界上公開報道的太赫茲實時無線通信的最高實時傳輸紀錄。
這是一個好消息！作為江蘇打造的標志性重大科技創(chuàng)新平臺，紫金山實驗室自2018年成立以來已連續(xù)發(fā)布重大科技成果，此次關于6G的原創(chuàng)成果更是打破世界紀錄，走在全球前列。
成立僅4年就創(chuàng)造世界級創(chuàng)新成果，這座實驗室為何如此強悍？6G將如何改變我們的生活？江蘇其他王牌科創(chuàng)平臺還有哪些新的收獲？“瞭望君”今天跟大家說一說。
先說紫金山實驗室最新發(fā)布的6G重大成果。國家科技部已牽頭組建國家6G重大專項專家組，紫金山實驗室作為主力參與未來國家移動通信重大科技專項研究。這一次，江蘇在未來網(wǎng)絡與6G領域走在全國乃至全球前列。
第一個問題，這個重大成果的含金量怎樣？
此次發(fā)布的6G重大原創(chuàng)成果看起來離生活很遠，其實不然。“瞭望君”了解到，6G網(wǎng)絡意味著更高的接入速率、更低的接入時延、更快的速度和更廣的通信覆蓋。
2019年芬蘭奧盧大學6G旗艦研究計劃發(fā)布的全球首個“6G白皮書”，列出幾個衡量6G技術的關鍵指標，其中包括6G單用戶最高傳輸速率達1Tbps，而5G的最高傳輸速率則是10Gbps。舉例來說，5G下載一部高清電影要10秒，而用6G下載，只要1秒！
達到這么高的速率，需要解決的技術難題不少。首要的任務，就是攻克尚不成熟的太赫茲通信技術，實現(xiàn)理想中的通信速率。
需要做些科普。南京郵電大學通信網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)研究院院長、通信與網(wǎng)絡技術國家工程研究中心副主任徐友云告訴“瞭望君”，太赫茲頻段是指100GHz-10THz，是一個頻率比5G毫米波高出許多的頻段。實際上，從1G到4G，無線電磁波的頻率一直在升高。頻率越高，允許分配的帶寬范圍越大，單位時間內所能傳遞的數(shù)據(jù)量就越大，也就是通常說的“網(wǎng)速快了”。
如果把波段比作高速公路，那么這條路越來越寬，車子越跑越快。但是，再寬的路也會有不夠用的時候，這時就要考慮再修一條路。用專業(yè)的表達就是，開發(fā)新的通信頻段，拓展通信帶寬。
經(jīng)常有人打比方，如果把4G比作快速公路，5G比作高速公路，那么6G就是超高速公路。未來網(wǎng)絡，或許我們還會考慮到更高的光波頻段。
“傳統(tǒng)的電子太赫茲技術受困于電子器件的固有屬性，高頻電子器件的參數(shù)逐漸接近理論極限，面臨傳輸損耗大、頻率和帶寬受限等系列難以解決的挑戰(zhàn)問題?！弊辖鹕綄嶒炇腋敝魅?、首席科學家尤肖虎教授介紹說，紫金山實驗室選擇光子太赫茲無線通信作為6G全新突破方向，發(fā)揮體制機制優(yōu)勢，集聚優(yōu)勢力量搭建國內領先、國際一流的光子太赫茲實驗環(huán)境，首創(chuàng)光子太赫茲光纖一體融合的實時傳輸架構，完成光子太赫茲實時無線通信實驗系統(tǒng)的研制。
我國IMT-2030（6G）推進組去年發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關鍵技術白皮書》指出，未來，6G業(yè)務將呈現(xiàn)沉浸化、智慧化、全域化等發(fā)展趨勢，形成沉浸式云XR、全息通信、感官互聯(lián)、智慧交互、通信感知、普惠智能、數(shù)字孿生、全域覆蓋等八大業(yè)務應用。
“可以合理想象，未來網(wǎng)絡，通信的主體將不僅是人或物，而是智能體?！蔽磥硪苿油ㄐ耪搲?G/6G工作組主席、中國移動研究院首席科學家易芝玲告訴“瞭望君”，所謂“智能體”，可以是穿戴智能設備的人，也可以是數(shù)字人、機器人，甚至是帶有情感的機器人。這些“智能體”不僅能交互信息、交互數(shù)據(jù)，還可交互智慧，共同學習、相互合作，極大地提升工作效率。
基于“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的美好愿景，6G時代人們的生活將發(fā)生翻天覆地的變化——全息通信將廣泛用于文化娛樂、醫(yī)療健康、教育、社會生產(chǎn)等眾多領域，人們不受時空限制，打破虛擬場景與真實場景的界限，身臨其境，享受極致沉浸感體驗。易芝玲勾畫一個個令人心動的6G生活場景。
比如，“數(shù)字孿生人”可以預測你的身體運行，在你生病或者處于亞健康狀態(tài)前，拿出治療手段和干預措施，實現(xiàn)醫(yī)療健康服務由“以治療為主”向“以預防為主”轉化。
在交通方面，全自動無人駕駛將大行其道，通過有序運作“?！憽铡铡倍嗄B(tài)交通工具，人們將真正享受到按需定制的立體交通服務；新型特制基站覆蓋各空間維度的用戶、城市上空無人機等，利用無線通信信號提供實時感知功能，獲取環(huán)境實際信息，生成超高分辨率的圖像，實現(xiàn)厘米級的定位精度。
易芝玲特地強調，6G時代，將給數(shù)字大潮下的全球產(chǎn)業(yè)帶來更多機遇。
6G通信將為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供泛在連接，毫米波、太赫茲通信和低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)迎來機遇；
6G具備的內生計算能力，將成為國家算力基礎設施重要組成部分，為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供泛在計算，國產(chǎn)化通用計算、專用計算、先進計算和類腦計算等產(chǎn)業(yè)將蓬勃發(fā)展；
6G將具備內生感知能力，成為數(shù)字世界與物理世界的橋梁，小型化雷達和傳感器產(chǎn)業(yè)空間將持續(xù)增長；
6G與人工智能產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，將推動6G網(wǎng)絡智能化，加速智能化應用發(fā)展，AI芯片、算法與學習框架將迎來新一波增長；
6G與公共基礎設施與行業(yè)基礎設施融合發(fā)展，將成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的信息基礎設施。
第二個問題，為什么是紫金山實驗室？
2018年8月28日，在江蘇省科學技術獎勵大會暨科技創(chuàng)新工作會議上，網(wǎng)絡通信與安全紫金山實驗室揭牌。
紫金山實驗室的誕生，肩負重大任務，以解決網(wǎng)絡通信與安全領域重大需求、行業(yè)重大科技問題、產(chǎn)業(yè)重大瓶頸問題為使命，開展基礎性、前沿性研究。
為什么要建這個實驗室？
中國工程院院士、紫金山實驗室主任劉韻潔介紹，互聯(lián)網(wǎng)的下一個變革就是跟實體經(jīng)濟融合，江蘇工業(yè)經(jīng)濟發(fā)達，轉型發(fā)展亟待與互聯(lián)網(wǎng)深度融合。建設金山實驗室，正是江蘇打造綜合性科學中心、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的重要舉措；緊密結合國家重大戰(zhàn)略部署，立足江蘇和南京現(xiàn)有科研基礎與發(fā)展需求，聚焦網(wǎng)絡通信與安全領域進行布局，對南京乃至江蘇形成技術和產(chǎn)業(yè)高峰，促進我國打造國際競爭新優(yōu)勢，具有重大意義。
實驗室主要干什么？
“承擔實現(xiàn)國家重大戰(zhàn)略需求、組織重大戰(zhàn)略任務，實施重大戰(zhàn)略工程?！弊辖鹕綄嶒炇腋敝魅巍|南大學尤肖虎教授表示，南京網(wǎng)絡通信與安全研發(fā)處于國內引領、國際先進水平，實驗室設立在南京實至名歸。
紫金山實驗室以未來網(wǎng)絡重大科技基礎設施建設為重點，承擔滿足國家重大需求、引領未來信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性項目，開展多學科交叉前沿研究和重大基礎科學研究，重點突破包括網(wǎng)絡、通信與安全領域前沿基礎科學問題，引領網(wǎng)絡、通信、安全相關領域的未來學術發(fā)展方向，全面提升國家網(wǎng)絡創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)核心競爭力，保障網(wǎng)絡空間安全和可持續(xù)發(fā)展，為我國乃至全球網(wǎng)絡通信提供引領。
建成這幾年，紫金山實驗室已取得多項重要科研成果，可以說收獲很大。
揭牌次年，也就是2019年5月，紫金山實驗室宣布我國信息通信領域唯一的國家重大科技基礎設施——“未來網(wǎng)絡試驗設施”（CENI）正式運行，我國自主研發(fā)的全球首個大網(wǎng)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)CNOS（China Network Operating System）正式發(fā)布。
不要小看這兩個成果，前者解決互聯(lián)網(wǎng)如何適應實體經(jīng)濟發(fā)展需要，尤其如何滿足現(xiàn)代制造業(yè)對網(wǎng)絡在時延、服務質量以及安全等方面需求，使互聯(lián)網(wǎng)從盡力而為的狀態(tài)轉變?yōu)榭纱_保任意需求、以任意質量標準服務的網(wǎng)絡，說白了，就是更快捷、更簡單、更便宜、更安全的下一代互聯(lián)網(wǎng)，以用戶為中心，讓上網(wǎng)的人感覺更好。
后者應用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、空間衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等重大領域，增強我國在這些領域的話語權、規(guī)則制定權和產(chǎn)業(yè)的主導權。
2020年1月19日，紫金山實驗室再次宣布重大成果：完全自主可控且成本超低的毫米波相控陣芯片問世！它速度快、覆蓋廣、價格大幅降低，一腳踢開毫米波通信技術商用“絆腳石”，在世界上首次較為徹底地解決阻礙CMOS毫米波通信芯片走向大規(guī)模應用的核心環(huán)節(jié)，從芯片、模塊到天線陣面全面實現(xiàn)自主可控，技術水平處于國際領先。
當年8月，在第四屆未來網(wǎng)絡發(fā)展大會上，紫金山實驗室亮出新的“創(chuàng)新海拔”，牽頭主導發(fā)布多項重大成果，包括全球首個確定性廣域網(wǎng)創(chuàng)新試驗、數(shù)據(jù)驅動的B5G網(wǎng)絡智能開放平臺、長三角工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高質量外網(wǎng)開通，并發(fā)布紫金山實驗室6G研究白皮書、未來網(wǎng)絡白皮書。
2021年6月，紫金山實驗室在第五屆未來網(wǎng)絡發(fā)展大會上繼續(xù)發(fā)布一批“全球首個”重大成果。
比如，全球首個骨干網(wǎng)級可編程交換設備操作系統(tǒng)，可通過開放接口直接增加功能；全球首個5G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采析體系與性能追蹤系統(tǒng)，能在復雜的系統(tǒng)內，對5G網(wǎng)絡出現(xiàn)的性能缺陷進行準確定位與追蹤。
會上落地的未來網(wǎng)絡實驗設施多云平臺，則可解決中國企業(yè)上云率低的問題。
從紫金山實驗室成立以來發(fā)布的重大科技成果，不難看出，實驗室重點聚焦——
解決國家重大需求。服務網(wǎng)絡強國、制造強國等國家戰(zhàn)略需求，提供從軟件到硬件皆自主可控的網(wǎng)絡解決方案。
探索重大前沿理論。探索學科交叉前沿基礎理論，發(fā)展顛覆性技術，實現(xiàn)原始創(chuàng)新。
突破關鍵核心技術。突破未來網(wǎng)絡、新型通信、內生安全等關鍵核心技術。
建設重大實驗平臺。建設面向全球開放的國際一流的支撐跨學科交叉融合發(fā)展的公共實驗平臺。
開展重大示范應用。開展核心技術在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等領域的示范應用，帶動江蘇及全國產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
打造全球創(chuàng)新高地。集聚國內外頂尖人才，形成信息領域全球著名的創(chuàng)新人才高地。
建成國家級戰(zhàn)略科技基地。建成體現(xiàn)國家意志、具有世界一流水平的戰(zhàn)略科技創(chuàng)新基地。
“瞭望君”注意到，對于紫金山實驗室發(fā)展，江蘇省委、省政府高度重視，在很多重要會議、重要規(guī)劃中頻頻提及。一個多月召開的省第十四次黨代會，在部署加快科技自立自強，更大力度建設自主可控的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系時，提出推動紫金山實驗室等承擔更多戰(zhàn)略任務。
第三，江蘇還有哪些王牌科技創(chuàng)新力量？
無論是6G還是未來網(wǎng)絡，無一不代表著江蘇在科技創(chuàng)新版圖上的最新成果。“瞭望君”發(fā)現(xiàn)，除紫金山實驗室研發(fā)的未來網(wǎng)絡試驗設施以外，江蘇還有一些國家重大科技基礎設施，值得說一說。
比如，高效低碳燃氣輪機試驗裝置。自主研制燃氣輪機是國家科技實力、裝備制造能力乃至綜合國力的重要標志，對促進航空、電力、船舶等高端裝備產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展，保障國家能源安全具有重要意義。
長期以來，由于不掌握燃氣輪機設計技術和熱端部件制造及維護技術，我國深受大功率燃氣輪機試驗裝置瓶頸制約，盡快建設高效低碳燃氣輪機試驗裝置，是我國燃氣輪機科學技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。
高效低碳燃氣輪機試驗裝置工程辦副主任關樹江告訴“瞭望君”，高效低碳燃氣輪機試驗裝置6年前落地連云港，4年前項目可行性研究報告獲批。這一項目總投資20多億元，多項技術指標處于國際先進水平，它的建設將填補我國大功率燃氣輪機試驗裝置的空白。
去年3月，高效低碳燃氣輪機試驗裝置燃燒室1號試驗臺點火成功，這一國家重大科技基礎設施項目建設，由此取得重大階段性進展。該試驗臺具備的高參數(shù)、多燃料、高精度測量等特點，可滿足國際上現(xiàn)役和在研燃氣輪機開展試驗的需求，將支撐從基礎研究、關鍵技術研發(fā)到樣機驗證的燃燒室研發(fā)全過程。
就在去年12月18日，一個新的重大科技基礎設施——“深時數(shù)字地球”國際大科學計劃正式落戶江蘇。
這同樣是足夠高上大的重大科技基礎設施。“瞭望君”從江蘇省科技廳得知，“深時數(shù)字地球”國際大科學計劃，由中國科學家提出并主導，圍繞地球演化這一科學命題，通過全球科學家和機構協(xié)作，運用人工智能、大數(shù)據(jù)、超級計算等現(xiàn)代技術，整合過去數(shù)十億年地球時空大數(shù)據(jù)，構建地球科學全領域知識圖譜，建立全球共享的處理分析平臺，研究生命演化、地理演化、氣候演化與物質演化相關重大科學問題。
除紫金山實驗室，江蘇這幾年相繼成立姑蘇實驗室、太湖實驗室，打造國家戰(zhàn)略科技力量。
姑蘇實驗室掛牌成立一年多來，以納米真空互聯(lián)實驗站等重大科技基礎設施為支撐，主要圍繞電子信息材料、生命健康材料和能源環(huán)境材料等開展研究，已聯(lián)合華為、騰訊等行業(yè)龍頭企業(yè)，布局“量子計算芯片”“碲化鎘單晶材料”等 29個攻關項目。
2020年底成立的太湖實驗室，以“深?？臻g站”等國家重大科技任務為引領，開展深潛、深網(wǎng)、深探三個研究方向的關鍵核心技術攻關。目前，實驗室4萬平方米載體大樓已投入使用，團隊已承接“南海重大技術裝備產(chǎn)業(yè)化工程頂層研究”國家重大論證項目。
與此同時，江蘇還圍繞先進材料、重癥醫(yī)學、海洋能源、綜合交通等領域，先后布局建設一批省級重點實驗室，并爭創(chuàng)國家重點實驗室。學科重點實驗室新增7家，其中2家為省部共建國家重點實驗室；企業(yè)重點實驗室新增29家。全省建有省級以上重點實驗室190家，其中國家重點實驗室42家，數(shù)量居全國各省份前列。這些重點實驗室集聚人才超1萬人、兩院院士54人，近5年主持或參與省級以上科技計劃項目1萬多項，實現(xiàn)成果轉讓3281項，總金額超24億元。
以實驗室為支撐，重大科技創(chuàng)新平臺是戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分，是實現(xiàn)高水平科技自立自強的重要保障。江蘇省科技廳廳長王秦表示，面向“十四五”，江蘇將實施戰(zhàn)略科技力量培育行動，加快建設以省產(chǎn)業(yè)技術研究院為引領、以3大省實驗室為基礎、以10家以上省級技術創(chuàng)新中心為骨干、以N家工程技術創(chuàng)新平臺為橋梁的“1＋3＋10＋N”科技創(chuàng)新平臺體系。
整合高水平研究型大學、一流研發(fā)機構和科技領軍企業(yè)力量，吸引一批精英科學家團隊，爭取更多“國字號”平臺落地，江蘇正全力打造一支能代表國家水平、參與國際競爭的戰(zhàn)略科技力量，為建設科技強省提供重要支撐。
撰稿 新華日報·交匯點記者 張宣 葉真
