摘要:作为第六代通信技术,6G不仅是对5G的升级,有更高的速度、更低的时延与更强的连接能力,更重要的是,它与人工智能等技术的深入融合,有望带来一系列颠覆性的创新。
作为第六代通信技术,6G不仅是对5G的升级,有更高的速度、更低的时延与更强的连接能力,更重要的是,它与人工智能等技术的深入融合,有望带来一系列颠覆性的创新。
今年,6G首次被写入我国政府工作报告,被列为未来产业的重要方向。作为科技创新重镇,当前上海正在加快推进6G技术研发和应用布局。科技推动力,记者将带您走进位于上海的多家企业与科研机构,实地探访6G如何从概念走向现实。
6G通信的时代会给我们的生活带来哪些颠覆式的改变?
在上海大学的一个实验室里,这个同学佩戴了一个VR的眼镜,VR眼镜往往是有一个很长的数据线去连接的,而现在通过这样一个低延时、高带宽的数据传输,VR眼镜里采集的信号就可以直接发送到它的处理器,不需要再连接一个长长的线了。
两个同学的头上都佩戴了脑电的采集设备,脑电采集设备的信号可以快速通过眼球的控制传递到同学眼镜的指令上,这个同学就会快速做出相应的反应。
上海大学微电子学院教授 周婷:6G其实是一个非常广泛的概念,现在国际上普遍认为6G有六大应用场景,分别是5G的延伸,叫沉浸式通信,低时延通信和超大规模连接,以及6G对比5G新增的三大场景,就是天地一体化,通信和AI的融合以及通信跟感知的融合。电影中的元宇宙或者是完全沉浸在虚拟世界的交互方式,在6G时代可能就离我们不遥远了。
业内普遍认为,6G的传输速率将是5G的1000倍,时延降至毫秒级,可以实现更快、更稳定的网络连接。要实现这一目标,面临诸多技术挑战。比如,6G所使用的高频信号虽然有高速率的优点,但也十分容易被墙体阻挡,损耗大、易衰减。
针对这一难题,上海大学科研团队最新研发出了一项针对6G毫米波或太赫兹频段的智能超表面,它就像一块超薄的“魔镜”,可以实现特定电磁波的反射和透射,实现信号覆盖的增强。
上海大学微电子学院教授 周婷:可以想象未来建筑物的外立面,如果我们都部署上这样的智能反射面,它就可以形成对基站信号的调控,对准不同区域盲点的用户,来实现补盲的效果。
上海的低轨卫星互联网的地面站,这些白色的球状装置,就是它的测控站,可以对卫星进行遥控和接收遥测,随着低轨卫星互联网的建设,未来我们将实现低延时高速率的全球卫星互联网无缝覆盖。
记者来到这家从事卫星互联网建设运营的企业,他们正计划通过由万余颗卫星组成的星座,实现通信信号的全球覆盖。
这个万星互联网可以让通信信号覆盖到空域、海洋、沙漠、高山等信号盲区,做到在任何时间、任何地点,都能稳定上网。未来,这个部署灵活、广阔高效的“太空信号网”也将成为6G建设重要的基础设施。
上海某卫星科技公司副总裁 庄晓奇:您可以认为卫星是在太空当中架设的一个基站跟天线,能够实现对我们地面信号的转发跟转播,通过星座化方式,我们能够实现在地球任何一个地点,实现7×24小时连续的宽带信号的提供跟服务。
从基础研究到基础设施,再到测试装备,目前6G技术的突破仍面临多重挑战。通过政策引导,强化创新链整合,上海正逐步构建从研发到商业化的6G完整生态。
打造创新链
攻关量子计算关键技术
在未来产业布局中,如何应对技术路线的不确定性,是各地科技管理部门都在积极探索的焦点。在上海,记者了解到,当地在基础科研领域引入“技术赛马”机制,对同一方向的多种技术路线同步支持。以量子科技为例,作为未来产业的关键领域,上海已有多家科研团队在“赛马制”的推动下,围绕量子计算进行攻关探索。
走进上海复旦大学的量子计算实验室,记者看到科研团队正在调试量子计算机的原理样机。
量子计算,被誉为未来计算技术的“心脏”,它的优势在于量子具备“叠加态”的特性。我们知道,传统计算机用的是二进制,也就是0和1来进行计算,每次的操作是确定性的。假设传统计算机是一台“抛硬币机器”,每次只能抛一枚硬币,结果非正即反,那么,量子计算机更像一台同时旋转无数硬币的魔法机器,在硬币停止前,所有可能性共存,并可以通过算法快速找到答案,让计算效率成倍提升。
复旦大学物理系教授 李晓鹏:量子计算听起来是一个非常玄妙的概念,但它最终完成的任务其实是非常聚焦的。它能够为我们提供更强的计算力,尤其是在复杂优化,还有量子模拟或者计算化学方面,加速我们的一些新材料开发,还有药物设计等。
加快研制出参数达标的中性原子量子计算机的原型机,是量子计算团队的科研目标。同样围绕这一方向进行攻关的,还有华东师范大学的另一个量子计算科研团队,也得到了研发项目上的支持。
这场为期一年半的“技术赛马”将在今年年底完成项目验收,上海市科委还将根据各团队原型机的完成质量,启动下一轮有针对性的项目支持,推动优秀方案加快向实际应用迈进。
华东师范大学量子科学与精密测量研究院院长 武海滨:相对来说真正走到普适的量子计算,是相对长的路线,也是一个复杂的系统,大的工程,它的确需要更多的优秀科学家、优秀的课题组去参与。如果真正重要的科学只有一家去做,也很难得到一个快速发展,因为学术的交流、跟同行之间的竞争、国家的支持,它这种才真正地能促进科学的发展。
量子计算涉及硬件、软件以及精密制造等多个领域。由于量子比特对环境的要求非常苛刻,哪怕是一点点空气分子、热量或震动,都会打扰它们的状态,影响计算效果,因此必须通过真空腔创造一个隔绝干扰、保持稳定的理想环境。这家专门从事真空设备研发的公司,通过项目承接、联合研发的方式,参与到了量子计算关键零部件的攻关中。
上海某量子计算仪器设备企业首席技术官 谢斌平:因为量子计算需要在一个很苛刻的环境,一般来讲,它至少要接近10的负10帕。空间站所在的环境,它的真空也就是10的负7帕,也就是说我们其实还要在这个基础上再提高三个量级。随着要求的提高,我们也在不停地投入研发,把技术真空的指标一步步提高。
设立项目经理人制
推动未来产业加速培育
无论是发展6G通信,还是布局量子计算,未来产业的培育需要前瞻性和计划性。记者在调研中了解到,上海市科委通过体制机制创新,正在加速推动未来产业从基础研究到产业转化的跨越。
在这家量子计算零部件生产企业,记者看到上海市科委项目经理人团队正与来自企业和高校的技术人员,进行现场研讨。大家围绕实验需求,面对面进行技术评估与方案优化。这种协同科研,在量子计算产业培育过程中,成了一种常态。
项目经理人团队,是上海市科委组建的一支以专业化为目标,吸纳了市科委工作人员、专业技术研究人员和上海未来产业基金的投资人等,组成的一支“既懂科技、懂产业又懂投资”的团队。
上海市科委项目经理人团队成员 杨琳:我们有整机团队,有支撑设备团队,有产业化的团队,我们每周就会在一起工作,甚至是每周会开好几次会。定期去跑,去问他们有什么困难需要我们协调解决,我们是全过程地跟踪的。一旦觉得他们是有转化和孵化的能力,那么我们后续的产业经理人团队就会跟上去。
瞄准量子计算,6G、脑机接口、可控核聚变等不确定性强的前沿领域,上海市已成立多支由项目经理主导的团队,全过程创新、全链条布局和全要素配置,超前构思、协同培育,力争在关键技术上实现先发突破。
上海市科委相关业务部门副处长 王晶:因为是未来产业,可能远期的一些技术更多的是在高校去做,近期和中期的技术会以高校和领军企业一起合作,或者一方带着另一方,更好形成一个创新融合体的概念,所以要在未来产业培育中,更加强化科技创新与产业创新的深度融合。
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来源:科技游乐馆