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“人工智能在大型場景下優勢越發明顯，在天氣預報領域，即便是復雜地形，也能做到‘公里級’網格氣象預報，并且可以持續更新，與傳統技術相比，人工智能使預報更精準和高效。”作為之江實驗室科研發展部部長、智能網絡研究中心副主任，趙志峰帶領科研發展部通過對接國家部委、走訪領域科學家等形式，提出了建立“人機物三元空間融合所需的智能科學與技術體系”的基本定位，設計了智能感知、智能網絡、智能計算、智能系統四個創新方向，并組織團隊編寫了“智能科學與技術浙江省實驗室”建設方案、浙江省與中科院合作共建之江實驗室方案等，全面推進之江實驗室的科研規劃實施落地。

打造四大創新團隊

5G技術落地之后，國家提出了開展6G預研的戰略布局。面向6G超高帶寬通信的需求，2019年之江實驗室智能網絡研究中心超前布局了Tbit光電太赫茲通信器件與系統項目。

作為之江實驗室智能網絡研究中心負責人，趙志峰有效地推進中心科研團隊的矩陣化管理，實現了跨學科優秀人才的凝聚。在他的帶領下，智能網絡研究中心已形成百余人的發展規模，圍繞國家重大需求，打造了太赫茲與6G、車聯網與智能交通、超高速光互聯、空間激光通信四大創新團隊。

趙志峰介紹說，太赫茲與6G創新團隊設計并研制了新型太赫茲器件和芯片，在太赫茲功率和系統非線性約束下，實現了無功放超100　Gbps的26.8m無線距離與10km光纖傳輸，基于多維復用方式實現了高達1.059Tbps的超大容量光電太赫茲通信傳輸。中心構建的超高速光電太赫茲通信實驗驗證系統，實現了高達600Gb/s線速太赫茲無線傳輸，指標達到國際領先水平。

“下一步，項目團隊將實現系列太赫茲芯片的優化迭代，實現設計和指標的突破創新。同時，基于OAM模態正交性實現太赫茲通信系統容量的擴容和系統傳輸，搭建T比特高速光子太赫茲高速通信系統驗證系統。”趙志峰說道。

車聯網與智慧交通創新團隊目前承擔國家級、省部級及企業委托項目10余項，總科研經費3000多萬元。2022年將完成兩項工信部項目的驗收，科技部重點研發計劃和省重點研發計劃項目的中期檢查。“我們的車聯網項目一直和產業界合作伙伴密切合作，成果在滬杭甬高速、杭州繞城西復線高速、德清車路協同自動駕駛示范區等重大項目中實現了落地應用。”趙志峰說，針對高實時的車路協同輔助自動駕駛車聯網場景，團隊研究感知-通信-計算一體化的新體系、協議與算法，設計了資源、數據、智能協同的端-邊-云協同網絡架構，創新了群體智能機理與分布式學習的計算方法，研發了新一代超低時延、超高可靠性大規模無線傳輸通信計算平臺。

趙志峰告訴記者，應用車聯網后，車輛前后方100米和周邊環境的信息就能實現實時同步，不需要車輛本身的傳感器去感知，相關信息就可以由路測設備推送給車輛，駕駛員便可以提前做出預判。“紹興到杭州的高速路段，新設立了許多提示牌，實時提示駕駛員到蕭山機場還有7分鐘還是9分鐘。這是根據高速公路的實時流量和預測模型進行測算的。”之江實驗室在滬杭甬的云控平臺上布局了四套算法，分別是短時交通預測算法、交通事件預警算法、應急疏導效果仿真算法和車流誘導效果評價算法。目前，項目團隊已與交科院、公路院、浙江交投集團等20家以上單位進行合作，加入行業聯盟、學會、協會、共同體包括浙江省智能網聯汽車產業聯盟、C-V2X聯盟、CCSA、C-ITS等10家以上。

超高速光互聯創新團隊已在研制出128x128硅基高速光交換芯片，突破III-V族半導體光放大器在硅基片上的異質集成技術，光交換芯片的系統規模和單元器件性能多項指標達到國際領先水平。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硅基發射芯片、63GHz鍺硅探測器芯片。800G高速光收發模塊入選2021年世界互聯網大會領先成果。

空間激光通信創新團隊目前已研制出1臺衛星激光通信終端初樣件和2套正樣件關鍵模組，在跟瞄精度、收發隔離度、力學隔離、熱學隔離、日凌免疫、可生產性等方面達到國內先進水平。后續將確定搭載平臺，固化60mm激光通信機正樣件設計輸入，加速正樣產品的研制進度，完成兩臺60mm激光通信機正樣產品的出廠，具備發射入軌條件。

助力三大科創高地建設

位于杭州未來科技城之江實驗室南湖總部的計算數據中心是目前國內科研機構中規模最大、等級最高的計算中心。正在建設的智能計算數字反應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算力資源，部署廣域協同智能計算平臺和超算互聯網平臺。

2021年10月，之江實驗室宣布，聯合國內十余家頂級創新機構共建智能計算數字反應堆，形成了算力設施、智能平臺、反應堆引擎、領域應用四層架構，設計了計算材料、計算制藥、計算育種、計算基因、計算天文、計算仿真、計算社會七大應用領域，全面賦能相關領域的科研創新和產業發展。同時，推動與上海大學、中科院東北地理所、中國水稻所、長三角綠色制藥協同創新中心、中科院國家天文臺等的戰略合作，協同行業領軍企業，成立智能計算數字反應堆創新聯盟，聚合科研和產業單位40余家。同時，還發布《智能計算白皮書》和智能計算數字反應堆計算材料、計算制藥、計算育種、計算天文等系列白皮書。

據趙志峰介紹，在計算材料方向，實驗室重點利用人工智能方法擴展傳統計算材料學方法的預測能力和效率、以材料基因數據為基礎開展材料構效關系預測模型等方面的創新研究;在計算制藥發方向，構建活性藥物分子發現平臺、新藥源頭創新平臺、智能藥物合成機器人等智能化新藥研發工具，推動新藥研制向智能化、精準化發展;在計算育種方向，聯合中國科學院東北地理與農業生態研究所、中國水稻研究所等優勢單位，共同建立以人工智能驅動的計算育種學為核心的新一代作物育種理論和技術體系，為新品種的培育提供核心技術和平臺支撐。

與此同時，之江實驗室還聯合國家天文臺，打造基于FAST的計算天文智能計算平臺。立足于高算力、高智能的數字反應堆軟硬件平臺，推動全鏈條、高質量的計算天文學研究，在快速射電暴、脈沖星單脈沖、密近雙星系統脈沖星信號篩選等方向，實現對100TB/天巡天數據的實時處理，并深入探索宇宙“時間”前沿、恒星演化機制等科學問題，構建面向全球協同開放的天文大數據服務平臺。

“智能計算數字反應堆將加速促進智能計算技術與材料、制藥、基因、育種、天文等應用領域的深度耦合，支撐我國重大戰略領域的科學研究，全面助力浙江省三大科創高地建設。”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計算領域優勢單位的的戰略合作，包括中科院、清華大學、國防科技大學、華中科技大學、復旦大學、無錫超算中心等，構建形成了智能計算創新同盟。實驗室聯合清華大學、國家超級計算無錫中心、上海量子科學研究中心等單位合作研發的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%保真度的采樣任務相比，“頂點”超算機需要一萬年完成同等復雜度的模擬，SWQSIM則可在304秒以內得到百萬更高保真度的關聯樣本，在一星期內得到同樣數量的無關聯樣本，打破了谷歌宣稱的量子霸權。該軟件還可在60小時內完成比“懸鈴木”復雜1000多倍的量子電路模擬，實現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展提供了堅實的模擬平臺支撐。(林潔)

關鍵詞： 之江實驗室 人工智能 交通創新 數字反應堆