科技創(chuàng)新支撐強國富民

李芃達

5月19日，2018年全國科技活動周暨北京科技活動周在中國人民革命軍事博物館啟動。寒武紀(jì)深度學(xué)習(xí)處理器、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡……一項項科技成果、一臺臺國之重器走進公眾視野，460余個“高精尖”展項以圖文展示、視頻、互動體驗等多種方式，為市民帶來一場科技界的饕餮盛宴。

科研裝置支撐基礎(chǔ)研究

大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗發(fā)現(xiàn)的中微子振蕩新模式、FAST首次發(fā)現(xiàn)并認(rèn)證毫秒脈沖星……近年來，我國在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域取得的豐碩成果，離不開重大科研裝置的有力支撐。

“這臺裝置主要包括一臺負(fù)氫離子直線加速器、一臺快循環(huán)同步加速器以及配套設(shè)施?！敝袊⒘阎凶釉茨Ｐ驼古_前，中國科學(xué)院高能物理研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人向觀眾們介紹情況。他告訴筆者，這是中國首臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，它的建成填補了國內(nèi)脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白，為我國材料科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)、資源環(huán)境、新能源等方面的基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)開發(fā)提供了強有力的研究手段。

據(jù)了解，依托中國散裂中子源開展的“中子散射樣品環(huán)境及相關(guān)實驗技術(shù)”項目，在研發(fā)中子散射樣品環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備、攻克相關(guān)原位實驗技術(shù)等方面發(fā)揮了重要作用，該項目的成功實施將有望顯著拓展中國散裂中子源的研究領(lǐng)域，提升中國散裂中子源研究能力，促進重大成果產(chǎn)出。

上海超強超短激光實驗裝置（SULF）也吸引了許多參觀者。這臺由中科院上海光學(xué)精密機械研究所完成的科研設(shè)備能在實驗室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度綜合性極端物理條件，在臺式化加速器、超快化學(xué)、材料科學(xué)、核物理與核醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價值。

“SULF激光裝置采用基于大口徑鈦寶石晶體的啁啾脈沖放大技術(shù)路線，解決了大口徑高增益激光放大器、高性能激光泵浦源、寬帶高階色散精密控制和增益窄化抑制等關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題?！敝锌圃荷虾９鈾C所相關(guān)研究人員介紹，10拍瓦激光主放大器采用的鈦寶石晶體直徑達235毫米，這是我國首次研制成功并獲得激光放大的口徑超過200毫米的激光晶體，也是目前國際最大口徑的激光放大晶體。

科技創(chuàng)新助力強國建設(shè)

今年全國科技活動周主題為“科技創(chuàng)新 強國富民”，展廳內(nèi)人工智能、能源開采、生物等領(lǐng)域的新技術(shù)、新裝備、新產(chǎn)品，充分顯現(xiàn)出科技創(chuàng)新為強國建設(shè)提供的不竭動力。

有“工業(yè)糧食”之稱的芯片是集成電路經(jīng)過設(shè)計、制造、封裝、測試后的產(chǎn)品，其廣泛應(yīng)用于計算機、智能終端、家電等各個領(lǐng)域。而近年來人工智能的興起，使得原有芯片架構(gòu)無法滿足深度學(xué)習(xí)等密集計算的要求，需要設(shè)計出新型架構(gòu)從而適合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算。

“這既是挑戰(zhàn)，更是機遇。我們在人工智能和芯片設(shè)計方面具有良好的基礎(chǔ)，有多個國家重點實驗室和工程中心?！敝锌圃鹤詣踊芯繂T程健告訴筆者，為了有效融合自動化所在算法應(yīng)用和硬件設(shè)計方面的優(yōu)勢，自動化所從國家重點實驗室和工程中心抽調(diào)精兵強將組成類腦芯片與系統(tǒng)研究部。經(jīng)過多年的努力，團隊終于研究出針對深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計算的量化神經(jīng)處理器（QNPU）。

通過完全自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片設(shè)計和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)，QNPU可以把復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算化繁為簡，減少反復(fù)訪問外部存儲器的需求，功效能耗更低，處理效率更高。QNPU能廣泛應(yīng)用于智能監(jiān)控、機器人、自動駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。由于量化計算架構(gòu)的高效低耗處理能力，QNPU相關(guān)成果已被應(yīng)用于華為新一代視頻監(jiān)控芯片上，為海量監(jiān)控視頻分析提供了有力支撐。

如果說芯片為強國建設(shè)裝上了“最強大腦”，那么新型能源開采裝備則是強國建設(shè)的動力之源。2017年7月，“藍(lán)鯨1號”半潛式鉆井平臺在南海神狐海域完成了天然氣水合物試開采連續(xù)點火60天，累計產(chǎn)氣30.9萬立方米。這是我國也是世界首次成功實現(xiàn)資源量占全球90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型天然氣水合物安全可控開采。

“在設(shè)計建造過程中，我們攻克了一系列技術(shù)難關(guān)。”中集海洋工程研究院高級工程師劉大輝介紹說，從升級優(yōu)化建造數(shù)據(jù)管理和建造工藝管理系統(tǒng)到攻克鉆井塔架基座平面度誤差小于2毫米、鉆井塔架與基座232根連接螺栓與螺栓孔的裝配間隙只有1.5毫米的工藝難關(guān)；從首次在該級別的平臺上使用低溫100毫米NVF690超厚鋼板到率先完成該級別鋼板的裂縫尖端開口位移實驗……“藍(lán)鯨1號”的建造單位中集來福士海洋工程有限公司把創(chuàng)新根植在理論、技術(shù)、工程和裝備等各個環(huán)節(jié)。

此外，“藍(lán)鯨1號”配置了高效的液壓雙鉆塔和全球領(lǐng)先的最高級別閉環(huán)動力定位管理系統(tǒng)（DP3），代表了當(dāng)今世界海洋半潛式鉆井平臺設(shè)計建造的先進水平。

“互聯(lián)網(wǎng)+”惠及百姓生活

科技創(chuàng)新不僅要做強國建設(shè)的攻堅隊，更要當(dāng)服務(wù)百姓的后勤兵。當(dāng)前，我國每年新增腫瘤患者數(shù)量不斷攀升，而許多基層醫(yī)院放療學(xué)科建設(shè)比較薄弱，缺乏先進的放療設(shè)備和專業(yè)的醫(yī)療人才。這就使得當(dāng)?shù)鼗颊卟坏貌贿x擇到大城市就醫(yī)，增加了看病成本。

對此，北京全域醫(yī)療技術(shù)有限公司打造的精準(zhǔn)云放療系統(tǒng)實現(xiàn)了國內(nèi)外腫瘤專家與基層醫(yī)院線上會診，為患者進行病理分析和制訂治療方案，從而減少放療過程中的不確定性，保障診療效果。“我們的精準(zhǔn)云放療系統(tǒng)是依托先進的mdaccAutoPlan放療計劃算法，可將原來長達3至5小時甚至幾天的計劃設(shè)計工作縮減到半小時左右，大大提高了醫(yī)生的工作效率?！北本┤蜥t(yī)療技術(shù)有限公司產(chǎn)品經(jīng)理熊澤東介紹。

目前，銀川市第一人民醫(yī)院、聊城市第二人民醫(yī)院等多家醫(yī)院已經(jīng)通過精準(zhǔn)云放療系統(tǒng)建立了遠(yuǎn)程協(xié)作平臺，促進優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源共享和下沉。“我們先后為各級醫(yī)院提供技術(shù)支持5000余次，真正做到讓老百姓在家門口就能把病治好?！毙軡蓶|說。

精準(zhǔn)云放療系統(tǒng)有效運行的前提是網(wǎng)絡(luò)流暢，如果有5G網(wǎng)絡(luò)助陣，專家們的會診必定事半功倍。作為電信設(shè)備領(lǐng)域的老牌廠商，大唐移動正在跟蹤運營商在5G研究、試驗方面的需求，推出相應(yīng)的基站產(chǎn)品，幫助運營商加速5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

“我們自2011年起就開展5G的研究工作，已經(jīng)在大規(guī)模天線技術(shù)、超密集組網(wǎng)、高頻段傳輸、網(wǎng)絡(luò)切片等多個關(guān)鍵技術(shù)上取得一定成果?！贝筇埔苿痈笨偛糜诶^龍表示，這些技術(shù)將提升網(wǎng)絡(luò)容量，保障5G在流量密集等熱點區(qū)域，既能夠為單個用戶提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，還可以滿足整個網(wǎng)絡(luò)的高流量密度需求。