創(chuàng)新科技為現(xiàn)代安檢護(hù)航

田靜

2016年6月22日-24日召開的第四屆中國(guó)機(jī)場(chǎng)安全（安保）大會(huì)上，一臺(tái)由全球領(lǐng)先的移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)商華訊方舟科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱華訊方舟）自主研發(fā)的TAI-30亞太赫茲人體安檢儀首次公開亮相，獲得了與會(huì)代表及機(jī)場(chǎng)人員的高度關(guān)注，紛紛現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)該款先進(jìn)設(shè)備帶來的震撼效果。同年9月，國(guó)內(nèi)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太赫茲主動(dòng)式人體安檢儀在深圳寶安國(guó)際機(jī)場(chǎng)投入使用，使得安檢過程僅需2.8秒即完成人體360度立體成像，實(shí)現(xiàn)無輻射、無接觸安檢“秒過”通關(guān)。

這種震撼，來自于高新科技產(chǎn)品為我們的生活帶來的便利，更來自于這項(xiàng)達(dá)到世界先進(jìn)水平的儀器所彰顯的中國(guó)智慧。

高分辨率人體識(shí)別設(shè)備

據(jù)了解，亞太赫茲是指頻率在30～100GHz的電磁波譜，由于其頻段與太赫茲頻段相鄰，且低于太赫茲頻段，因此被命名為亞太赫茲。亞太赫茲具有低量子能量、大帶寬、強(qiáng)穿透性等特點(diǎn)，在基礎(chǔ)科學(xué)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及國(guó)家安全領(lǐng)域具有不可替代的應(yīng)用價(jià)值。與亞太赫茲相鄰的太赫茲波是電磁波譜中僅有的有待全面開發(fā)的頻譜資源，是世界發(fā)達(dá)國(guó)家爭(zhēng)先發(fā)展的核心頻譜戰(zhàn)略資源。2004年，太赫茲技術(shù)被美國(guó)評(píng)為“改變未來世界的十大技術(shù)”；2005年，被日本列為“國(guó)家支柱十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”；同年，我國(guó)由20多位院士參加的第270次香山科學(xué)會(huì)議，專題研討了如何在中國(guó)發(fā)展太赫茲科學(xué)技術(shù)，標(biāo)志著中國(guó)太赫茲研究戰(zhàn)略的啟動(dòng)。

由深圳市政府及華訊方舟共同發(fā)起成立的深圳市太赫茲科技創(chuàng)新研究院，是國(guó)內(nèi)較早開展太赫茲研究與應(yīng)用的國(guó)際化、專業(yè)化的民營(yíng)非盈利性組織，研究院成立以來，致力于搭建太赫茲領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外溝通橋梁，跟蹤太赫茲前沿技術(shù)和科研成果，打造太赫茲科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)孵化的平臺(tái)。

為了國(guó)內(nèi)首臺(tái)太赫茲人體安檢儀的問世，華訊方舟太赫茲人體安檢事業(yè)部副總經(jīng)理及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人祁春超博士帶領(lǐng)其研發(fā)團(tuán)隊(duì)共40余人展開了專項(xiàng)攻關(guān)，歷時(shí)14個(gè)月，經(jīng)過艱辛的努力，終于突破了人體檢測(cè)與模式識(shí)別關(guān)鍵性技術(shù)難題，最終研制出主動(dòng)式人體安檢儀——TAI-30亞太赫茲人體安檢儀。

TAI-30亞太赫茲人體安檢儀采用圓柱式主動(dòng)三維全息成像技術(shù)，發(fā)射單元分別從不同角度發(fā)射低功率的亞太赫茲波信號(hào)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行圓柱式掃描，接收單元采集被測(cè)對(duì)象反射回來的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行重建，最終得到被測(cè)對(duì)象的三維圖像。亞太赫茲波功率密度不到0.13μW/cm2，遠(yuǎn)低于國(guó)家環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB9175-88）規(guī)定的處于安全區(qū)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)10μW/cm2，因此將其應(yīng)用于人體安檢儀時(shí)對(duì)人體細(xì)胞無害，可放心使用。同時(shí)此波段電磁波能穿透風(fēng)沙、塵埃、煙霧，并且可以透過普通衣物使藏匿物品成像。因?yàn)椴煌镔|(zhì)對(duì)此波段電磁波的散射特性各不相同，TAI-30采用機(jī)器智能識(shí)別和人工輔助識(shí)別相結(jié)合的雙模式異物檢測(cè)技術(shù)，異物識(shí)別率可達(dá)99%，極大地提高了安檢的可靠性和安全性。

祁春超博士介紹說，傳統(tǒng)人體安檢設(shè)備最常見的是金屬安檢門和手持式金屬探測(cè)器，由于只能探測(cè)金屬物品、效率低下等因素，已經(jīng)不再適用于當(dāng)前人體安檢的發(fā)展需要。與之相比，TAI-30亞太赫茲人體安檢儀則具有以下優(yōu)勢(shì)：

無傷害——亞太赫茲人體安檢儀工作頻率為毫米波頻段，從微觀效應(yīng)來看，其光子能量低于4meV，而電離生物組織所需要的光子能量通常要達(dá)到16eV，因此遠(yuǎn)不能使生物組織或細(xì)胞電離，因此，對(duì)人體無傷害。從宏觀效應(yīng)來看，該款設(shè)備經(jīng)過中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院檢測(cè)的實(shí)際值是0.13μW/cm2，理論值是0.03μW/cm2，不及手機(jī)輻射功率（400～800μW/cm2）的萬分之一。

功能強(qiáng)大——與傳統(tǒng)金屬探測(cè)器相比，TAI-30亞太赫茲人體安檢儀不僅可以對(duì)金屬物品進(jìn)行檢測(cè)，還能夠?qū)Ρ粰z測(cè)對(duì)象攜帶的塑料、陶瓷以及液體等非金屬物品進(jìn)行有效探測(cè)和識(shí)別；TAI-30采用主動(dòng)成像技術(shù)，與被動(dòng)式相比其信噪比更高，所得信息量大，成像清晰；由于采用圓柱式掃描，可以實(shí)現(xiàn)360度三維成像，確保對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行全方位檢查。

服務(wù)人性化——TAI-30亞太赫茲人體安檢儀的檢測(cè)方式為非接觸式，被檢測(cè)對(duì)象只需在指定位置靜止站立2秒鐘左右即可完成安檢，避免了搜身式安檢以及長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)給檢測(cè)者帶來的不便。

祁春超博士說，該檢測(cè)儀的電磁波輻射功率為日常使用手機(jī)的萬分之一，其功率極低；成像分辨率5毫米左右，該尺寸與一只螞蟻大小差不多，即比一個(gè)螞蟻大的物體都能被辨識(shí)。未來可廣泛用于機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、高鐵、地鐵等領(lǐng)域?！澳壳?，該儀器已在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)40余項(xiàng)發(fā)明專利，且正在向美國(guó)申請(qǐng)12項(xiàng)國(guó)際發(fā)明專利。”

可以說，這臺(tái)太赫茲人體安檢儀的問世，標(biāo)志著我國(guó)在太赫茲安檢領(lǐng)域已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。但目前基于標(biāo)本庫(kù)的不完整性，這臺(tái)設(shè)備只能自動(dòng)識(shí)別出70%的攜帶物，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)的充實(shí)，將來完全可以實(shí)現(xiàn)接近100%的智能識(shí)別。

太赫茲技術(shù)將得到多元化發(fā)展

自TAI-30亞太赫茲人體安檢儀在深圳寶安國(guó)際機(jī)場(chǎng)試用以來，得到機(jī)場(chǎng)工作人員和旅客的好評(píng)。試用過程中，TAI-30亞太赫茲人體安檢儀成功地檢測(cè)出刀具等違禁品以及其他金屬探測(cè)器無法檢測(cè)出的非金屬攜帶物。目前，祁春超博士帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在對(duì)儀器軟件做進(jìn)一步完善，并積極開展亞太赫茲人體安檢儀的推廣與培訓(xùn)工作。隨著相關(guān)工作的不斷推進(jìn)，亞太赫茲人體安檢儀有望取代現(xiàn)有的旅客安檢門，實(shí)現(xiàn)更加安全而高效的安檢。

當(dāng)然，太赫茲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)絕不僅僅體現(xiàn)在安檢上，祁春超博士介紹說，太赫茲是一種頻率介于0.1～10THz之間的電磁波。20世紀(jì)中后期被命名為太赫茲，之前稱之為遠(yuǎn)紅外射線。其處于電子學(xué)和光子學(xué)交叉的頻段，具有電子學(xué)長(zhǎng)波波段的波動(dòng)性，同時(shí)還具備短波波段粒子性的特性，所以近10年到20年期間被廣泛地研究和得到應(yīng)用。

尤其是其獨(dú)有的寬帶寬特性及“指紋譜”特性，可用于物質(zhì)成份鑒定及無損特性檢測(cè)。適用于毒品的成份鑒定、食品中的違禁藥劑的檢測(cè)、中西藥成份鑒定及易燃易爆的檢測(cè)。同時(shí)，該特性使得太赫茲技術(shù)可以在通信領(lǐng)域獲得較大的傳輸速率。比如：目前的5G傳輸速率是100Mbps。但從理論上來說，采用太赫茲技術(shù)可達(dá)到10Gbps，基本上一整個(gè)圖書館的數(shù)據(jù)下載的速度不到1秒鐘。

如今，祁博士團(tuán)隊(duì)正在和廣州地鐵、中廣核合作開發(fā)在線監(jiān)控的太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示人體成像及檢測(cè)水與土壤中的微生物。

我們有理由相信，在祁春超博士的帶領(lǐng)下，科研團(tuán)隊(duì)必將挖掘出太赫茲技術(shù)更多的潛在能量，為我國(guó)科技發(fā)展助力，為創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)夢(mèng)助力！