作为一名女科学家,她在团队建设和培养学生方面,多了一份“母亲的情怀”。
你能想象得到吗?未来,网络或许是这样的:餐厅、飞机、高铁……无论在哪一个场合,不用再向服务员询问“这里有没有Wifi?”,只要有灯光的地方,就可以上网,甚至能够看高清视频。
当下,人类早已不满足于灯光仅仅用来照亮整个世界,一种颠覆传统观念寄望用灯光联络整个世界的技术应运而生。这种利用可见光来传输我们需要的信息和数据的技术被称为可见光通信(VLC),又名“Lifi”。
在这第六代移动通信的全球科技赛道上,一场无声而又激烈的大赛正在进行。你追我赶,相互超越,截至目前,中国科学家又一次在这场拉锯战中暂居首位,其中的领跑者,是复旦大学信息科学与工程学院院长迟楠教授。
迟教授在工作中。彭德倩摄
说到“400T”的时候,她的眼睛闪闪发亮
走进迟楠教授位于复旦大学江湾校区的实验室,你会被巨大的“厂房”震撼到。迟楠教授瘦瘦的,一头干练短发,言谈间总是满脸笑容。不同于传统认知中的实验室,这里没有各种显微镜,却有巨大的玻璃水缸、车灯和各种电压电缆的测试设备。而这一切不同,要从Lifi说起。
迟教授介绍,Lifi是近些年才提出的新技术。简单地说,给LED灯泡装上微芯片后,可控制其每秒数百万次闪烁,光亮表示“1”,光灭代表“0”(二进制的数据)。由于频率太快,人的肉眼无法觉察,但光敏传感器却可以接收到这些变化,并快速将灯光信号编码后进行有效传输,然后通过特制的接收装置,读懂了灯光里的“密码”,就可以高速网络信号传输了。
在这个领域,中国与全球同步起跑。在2013年10月11日,英国爱丁堡大学哈斯教授团队交付了第一台Lifi技术的产品,同一时期,迟楠领衔的团队也研发出了样机,演示了高清视频流传输,这些样机在2013年第15届国际工业博览会上获得创新奖。
全球可见光离线数据传输速率研发竞争实时播报。
通信,拼的是速度。在科研领域,速度一样是关键。一组数据,足见世界科技竞争无声的惊心动魄:2013年迟楠团队就研发出了3.75Gb/s的离线数据传输速率,这个速率发布时打破了当时的世界纪录3.4Gb/s;同时,成功实现了实时传输速率为150Mb/s的双向可见光传输系统。
2015年,复旦团队的速度达到4.5Gb/s,很快意大利科学家触到5.6Gb/s,复旦团队再反超,从8Gb/s到9.5Gb/s一路向前。2017年,牛津大学再创新纪录10.4Gb/s,2018年,剑桥大学冲到11.9Gb/s,2019年,复旦发布14.6Gb/s的最新数据后不久,爱丁堡大学团队达到15.7Gb/s。2020年,复旦团队的可见光通信离线数据传输速率,达到20Gb/s。这一纪录保持至今。
“现在我们在研究的是第六代移动通信,相比第五代,第六代通信每个用户容量增加了1000倍,这就需要向更高频段发展;而可见光,就是个巨大的空白领域,频谱资源足足有400T啊!”说到这里,迟楠教授的双眼闪闪发亮。
迟楠教授走川藏线318国道去拉萨途中。
深夜里的“Give me five!”
到现在,课题组的伙伴们都记得2020年那个晚上。当专门设计定制的可见光发光源及接收设备,在实验室的水缸里完成正式测试,当从仪表屏幕上读到“20Gb/s”这个数字时,向来沉稳冷静的迟楠老师蹦起来,对学生喊着“Give me five!”,“啪啪啪”的响亮击掌声与喜悦声,在漆黑深夜的教学楼里格外清晰。
压力巨大,不敢稍停,是迟楠教授一直以来的工作状态。“当时一下子突破到20,主要因为我们把芯片的设计思路,从一维升到二维,原来是一个点对一个点的,现在用4x4阵列来布局,这个成了,意味着往这个路子上走对了,未来Lifi的速率发展,100Gb/s是目标,”迟楠说,“不过不能心急,我们的元器件需要进一步优化、阻抗匹配、电容安排,都需要精雕细琢,研究透了这些,再往5x5阵列、6x6阵列走……”兴趣,就是第一生产力,她常这么跟学生说。
迟楠教授手中的,就是那个“领跑”芯片。彭德倩摄
很多人好奇,迟楠是如何进入可见光通信这个领域的。她本科在北京邮电大学无线通信专业,成绩优秀,电磁场理论得了99分,物理97!当时,光通信领域的叶培大院士,耄耋之年,还给本科生上课。“我还记得,我们叫他叶先生,叶先生80多岁了,还满黑板给我们推导公式。”带着这份敬仰,也带着对这个领域的兴趣和努力,迟楠走进了这个特别的世界。“你的工作,恰好是兴趣所在,这是人生最圆满的事儿!”她说,每天8:30上班,下班不定时,有时白天忙完了行政工作,深夜继续搞科研。在她看来,这份事业,也是一种换道超车的努力,不敢稍有懈怠。
“我已经当了好多次奶奶了。”
在实验室里,一位青年研究人员正在埋头忙碌,那是迟老师第一位直博博士生张俊文,毕业出国后他去企业工作,2015年回来,跟着老师继续做研究。 他记得当时面试,老师问他,为什么要读博士,这个问题始终高悬于自己一路学习研究。
迟楠教授和学生们在一起。
作为一名女科学家,迟楠总觉得她有这样一个“优势”:在团队建设和教书育人方面,多了一份“母亲的情怀”。“我已经当了好多次奶奶了。”她笑着告诉记者。原来,多年教出来的学生很多都已成家立业生子,都会带着娃来喊迟楠老师“奶奶”。
与科学研究一样,她也越来越喜欢教师这个职业。“我觉得我真实体味到了‘人类灵魂工程师’这几个字的深刻含义,或许,这个职业是能改变一个人的人生轨迹的。”她至今记得,曾经有个学生,音乐特长生,大学里几门挂科,绩点都不到2.0,差点拿不到学位证。她就天天找他“唠叨”。到大四毕业时,这个“熊孩子”专门带着学位证来找她,笑着喊:“老师,我拿到了!”师生两人相互看着傻乐。那也是迟楠听过的最让她高兴的一句话。
2019年国庆节,她让学生们在群里谈谈看阅兵感想,没想到一个比一个说得好,“青年强,国家强,他们的思想高度都比我高!”她说。“看着学生一天天成长、进步,打心眼里觉得天底下最好的职业就是老师。”说到这里,迟楠教授露出了满意而欣慰的笑容。
来源:上观新闻
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