布局未来 深圳“追光”

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读特客户端·深圳新闻网2023年1月17日讯（深圳商报首席记者 王海荣）以光为媒，可见光通信与光计算技术被共同列为深圳市重点发展的八大未来产业之一。根据规划，未来10年到15年，它们有望跻身深圳市战略性新兴产业行列。深圳这座科创之城，正在加快打造可见光通信与光计算技术研发应用高地。



旭宇光电（深圳）股份有限公司可见光通信元器件芯片贴装和可见光通信元器件引线键合工艺站。

技术研究及产业化面临发展“窗口期”

人类身边无处不在的可见光，藏着许多超级技能。

光子是传递电磁相互作用的基本粒子，具有光速传播、抗电磁干扰、任意叠加等特性。可见光通信与光计算产业是利用光子来实现通信和计算的未来产业，包括可见光通信和光计算两大产业。

其中，可见光通信是一种利用人眼可见的光频段（波长380纳米-790纳米）实现通信功能的技术。与传统无线通信技术相比，可见光通信技术具有高速、节能、无辐射等特点，将有效突破无线电频谱资源匮乏的困局，有望成为6G关键候选技术之一，是未来移动通信的一个潜在补充。其在水下通信、军事环境、地铁、商场、大型赛事场所等具有潜在应用价值，同时在柔性可穿戴、车联网、低轨卫星具有创新应用潜力。

光计算则是以光子作为信息传输载体，基于光学单元构建的光学系统，通过必要的光学操作实现信息的处理或数据的运算。与传统数字电计算相比，光计算具有二维并行处理、高速度、大容量、空间传输、抗电磁干扰、大规模可拓展和可实时自重构等优点。其在人脸识别、网络诊断、物联网、虚拟现实、自动驾驶、智能遥感测绘、空间激光通信等领域具有潜在应用前景。

国外对可见光通信的研究始于19世纪。贝尔发明电话机的同时，也发现了光通信的存在。由于器件性能的特性和使用场景的限制，可见光通信的发展长期处于孕育期。

进入21世纪，随着LED的普及，可见光通信再度兴起，且不断取得了新突破。

从应用领域看，可见光通信产业化呈现三级梯队的发展态势。第一梯队室内网络是目前产业化的主要方向，已开展小规模的室内定位导航试点应用；第二梯队电磁频谱严控环境和某些特种行业应用是可见光通信的刚需场景，已形成试验系统，完成了相关测试工作，开始投入定向试点；第三梯队智能交通和车联网等其他创新应用还处于理论研究阶段，只出现了局部的试点探索。

与此同时，得益于大数据、人工智能等应用场景催生的算力需求，模拟光计算也进入快速发展阶段。从具体应用来看，大数据、人工智能和机器学习等应用是当前光计算发力的主要方向。光计算技术包括基于空间光的光计算系统、基于光纤的光计算系统和片上光计算系统。据了解，光计算的集成度较低，通过芯片化提升集成度和运行速度正日渐受到关注。

深圳多维度布局“未来光”

从全球发展格局看，可见光通信产业呈现日本、欧洲领跑，美国紧随，中国后程发力的态势。从2012年开始，中国在相关领域的专利申请数量爆发，一跃成为该领域申请量最多的国家。全球光计算产业发展则呈现日美领先，中欧紧随，多点开花的格局，我国居全球第二梯队。

近日接受采访，清华大学深圳国际研究生院副教授、博士生导师董宇涵介绍，可见光通信与光计算技术和应用在国内外已快速发展，由于应用领域和使用场景还需进一步明确，因此尚处于孕育期。如果将可见光通信与光计算涉及的芯片、器件、算法、系统等纳入产业范畴，可见光通信与光计算产业规模并不小，甚至可以说相当大。

据了解，通过布局基础研究、技术攻关、成果转化、标准推进等，深圳正从多层次多角度推进可见光通信与光计算产业的理论突破和技术积累。

目前，深圳在基础研究方面支持可见光通信与光计算的半导体材料、硅光电器件、芯片设计、信号检测、通信协议、网络架构、精密加工等研究工作。在技术攻关方面支持企业牵头开展设备研发、系统集成、应用示范等攻关工作，贯穿从0到1、从1到N的全过程。

与国内其他地方相比，深圳发展可见光通信与光计算的优势十分明显。

董宇涵介绍，深圳新一代信息技术的产业规模名列前茅，电子信息产业基础雄厚，是全球重要的电子信息产业基地。与可见光通信、光计算相关的上下游产业链齐全，在芯片、光源和检测器等器件、系统集成等环节，集结了大量知名企业。

另一方面，深圳是新兴的现代化城市，智慧城市、智慧楼宇建设迫切需要可见光通信与光计算赋能信息网络基础设施。照明系统、电力线网络的升级改造，有助于可见光通信与光网络的推广应用。

未来产业是引领经济社会发展的变革性力量，具有显著“先发优势”。同时也强调立足深圳实际。董宇涵指出，可见光通信、光计算与网络通信、智能终端、超高清视频显示、半导体与集成电路、智能传感器等产业直接相关，还能够和宽带通信与新型网络、生物医药等产业实现有机融合。

在发展可见光通信与光计算科研方面，清华大学深圳国际研究生院是一支重要的科研力量。

据了解，清华大学深圳国际研究生院已牵头推出可见光通信与光计算的地方标准。通过北京、深圳两地联动共建的形式，清华大学参与相关国家标准、国际标准制定的人才和团队也在深圳可见光通信与光计算标准建设过程中发挥作用。

“强大的行业基础和完备的产业链条，让深圳具备前瞻谋划的实力，通过集聚创新资源，促进理论突破、技术研发、人才培育、产品生产、企业孵化，有望提前形成行业内的技术高地、人才高地，孵化经济新增长点。”董宇涵说。

此前，深圳市发改委曾发布一份针对可见光通信和光计算产业的研究报告，对产业未来发展方向进行了展望。

报告指出，实现可见光通信产业化还需要基础研究和应用探索齐头并进。深圳可大力引进具有技术能力和场景需求的产学研创新资源，鼓励产学研之间建立联合实验室，实现科技成果“沿途下蛋、就地转化”。

在发展光计算产业方面，报告指出，应围绕光学模拟计算和光学数字计算两大技术路线，重点突破光相干处理、光非相干处理、光计算、光互联、光存储、光子集成、光学神经拟态等关键技术，重点发展光计算芯片、数据处理技术及系统，开展光计算设备研制。充分利用光计算在高操作复杂度模型的物理实现方面的优势，与视觉成像、机器学习、人工智能、空间激光通信、水下激光通信、智能遥感测绘等应用场景匹配，构建以硬件与工艺、系统与架构、软件与算法为核心的“三位一体”的光计算产业生态。

产业联盟雏形初现

2022年11月6日，一场大会在南方科技大学国际会议中心举行。来自清华大学深圳国际研究生院、北京大学深圳研究生院、哈尔滨工业大学（深圳）、南方科技大学、鹏城实验室等高校、科研机构的代表，以及中兴通讯股份有限公司、康佳集团股份有限公司、创维集团有限公司、旭宇光电（深圳）股份有限公司等企业的代表共聚一堂。这是深圳市可见光通信与光计算产业联盟举行的首场筹备会议。

“没想到有这么多人关注这个领域的创新发展。”面对众多高校专家和企业代表，参加筹备会议的深圳市科创委科技重大专项处曾鑫鹏科长忍不住发出感叹。他表示，在制定未来产业发展规划时，需要做到脑中有数、心中有谱、手上有招。其中，“脑中有数”是指主管部门要清楚该领域的企业在哪里，有哪些科研热点，创新团队在哪里，创新人才在哪里；“心中有谱”是指要按照生态链思路，实施技术攻关、应用示范、人才团队建设，产业规划时也要做到有谱；“手中有招”是指利用重大专项计划，主动、系统地支持产业发展，梳理行业发展面临的共性需求，直接给予资助。在基础研究、人才储备方面，设立专项给予支持。同时，与其他部门以及区政府联动，多维度做好产业支持工作。

旭宇光电算是可见光通信领域的一个“潜伏者”。这家2011年成立的企业长期深耕光学领域，是一家专注于半导体功能器件的研发、设计、制造、销售和服务的专精特新“小巨人”企业，曾牵头起草或参与制定6项国家标准、1项行业标准及深圳市17项LED团体标准。

“我们发现，伴随产业的升级，现在半导体发光二极管不是发光那么简单，从芯片、应用，都带来新的挑战。”旭宇光电董事长林金填认为，照明行业不仅体现节能环保，更要往“大健康”方向转型升级，解决“光健康”问题。比如往接近太阳光光谱方向发展，推广全光谱LED在智能家居、商业照明、工业照明、教育照明和景观亮化等领域，以及植物光照、深紫外消毒杀菌、红外安防及检测、医疗健康等领域的创新应用。

光应用的不断延伸，也给林金填抛出了新课题，他渴望得到来自行业联盟的技术支持。

他坦承，过去企业在新领域都是点对点的单打独斗，产业联盟带来的技术交流、人才对接服务让其期待。如果高校、研究机构能够指引方向，企业就能更加高效地去整合各方技术创新资源。

据了解，深圳市科创委已批准由著名高校和龙头企业共同筹建深圳市可见光通信与光计算产业联盟，并筹备注册相应的学会和协会，以此来团结和聚拢相关研究人员和研发工程师，形成人才和技术高地。

清华大学深圳国际研究生院是联盟的牵头筹建单位。在解释发起联盟的原因时，清华大学深圳国际研究生院信息学科首席教授、加拿大工程院院士张晓平表示，当前是可见光通信和光计算产业开展技术研究和器件攻关的重要节点，在推动产业建设过程中，需要构建一个完备的产业生态链，有效解决这些挑战。

记者注意到，此次产业联盟发起单位中既包括深圳众多知名高校和科研机构，也包括多家知名企业。

张晓平解释，中兴通讯深耕通信基础设施，在光通信、照明方面都有布局。康佳在显示、消费电子端非常成熟，同时布局了智能家居等新增长点。旭宇光电在LED光学研究领域也有技术积累。

他表示，深圳可以通过产业联盟、行业协会、学术学会等形成公共技术服务平台，有效组织高校、科研机构、企业开展协同创新，合作推进既有学术高度、又满足企业需求、符合产业发展趋势的行业标准的制定与完善。

“最终希望形成1+1大于2的生态效应，这是成立联盟的愿景。”张晓平说。

显然，逐渐浮出水面的联盟让研究机构与企业不再势单力薄，在这个生态链中，高校、科研机构与企业能够更好地各司其职。

“在深圳扶持可见光通信与光计算产业发展的大背景下，联盟的出现让企业更有信心、更有底气坚持做下去。一方面，企业有自己的研发团队，通过与高校、科研机构开展技术交流，更有勇气去创新。另一方面，企业有丰富的产业经验，拥有成熟的制造基地，在联盟中能够扮演技术承接者的角色，从而加快产业的健康发展。”林金填说。

政策助力未来产业“启航”

产业发展迎来政策助力。2022年6月，深圳市科创委、发改委、工信局制定发布了《深圳市培育发展未来产业行动计划（2022-2025年）》，提出推动正处于孕育期的可见光通信与光计算等未来产业发展，推动其在未来10年至15年内成为深圳战略性新兴产业中坚力量。

深圳有关行动计划明确，到2025年，在可见光通信与光计算产业领域，成为全国技术研发高地，培育一批“专精特新”企业，拓展若干个技术应用场景和迭代示范工程，实现基础研究、技术创新、应用拓展、产业集聚、人才汇聚、金融支撑的产业生态。

号角已吹响，深圳的“追光”之旅正在路上。来源：深圳商报