致敬科技工作者 以堅(jiān)守創(chuàng)新托舉強(qiáng)國(guó)未來(lái)
今天是第九個(gè)全國(guó)科技工作者日，今年全國(guó)科技工作者日的主題是：“矢志創(chuàng)新發(fā)展 建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)”�？萍紡�(qiáng)國(guó)的建設(shè)離不開(kāi)一位位心有大我、至誠(chéng)報(bào)國(guó)的科技工作者的托舉。正是他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里的反復(fù)鉆研，在關(guān)鍵技術(shù)研究上的日夜攻關(guān)，才有了一次次創(chuàng)新和突破。
在中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所多模態(tài)人工智能系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，科研人員正在對(duì)人形機(jī)器人Q5進(jìn)行語(yǔ)言指令和視覺(jué)跟隨訓(xùn)練。
Q5是全尺寸具身智能人形機(jī)器人，它腿部強(qiáng)壯有力，有著出色的穩(wěn)定性和承重能力。Q5的特點(diǎn)是從大腦、小腦、脊髓等原理模仿人類(lèi)智力、行動(dòng)和協(xié)同能力，是面向多場(chǎng)景、高精度、長(zhǎng)續(xù)航作業(yè)需求研發(fā)的機(jī)器人。除了Q5人形機(jī)器人，這個(gè)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的人形機(jī)器人攻關(guān)團(tuán)隊(duì)還研制出了從Q1到Q4本領(lǐng)不同的系列人形機(jī)器人。
Q1是仿生高動(dòng)態(tài)機(jī)器人
Q2是多地形適應(yīng)機(jī)器人
Q3是高爆發(fā)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人
Q4是類(lèi)腦智能機(jī)器人
Q系列人形機(jī)器人攻關(guān)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者是中國(guó)科學(xué)院院士喬紅。
中國(guó)科學(xué)院院士、多模態(tài)人工智能系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 喬紅：人形機(jī)器人都是自由度（關(guān)節(jié)）比較多，但我們的機(jī)器人一直都沒(méi)有把上半身做得很輕，因?yàn)樗且鳂I(yè)的、干活的，所以沒(méi)有專(zhuān)門(mén)追逐要跑得快，跑得快也是我們的期望，現(xiàn)在也能跑2.2米每秒。
作為國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，2022年，多模態(tài)人工智能系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所組建，是我國(guó)首批批準(zhǔn)成立的全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。攻關(guān)人形機(jī)器人是實(shí)驗(yàn)室的重要任務(wù)。短短兩年多，喬紅團(tuán)隊(duì)從基礎(chǔ)研究原始創(chuàng)新積累出發(fā)，突破系列軟件和硬件核心技術(shù)，自主研制多臺(tái)Q系列人形機(jī)器人樣機(jī)，初步實(shí)現(xiàn)面向不同場(chǎng)景的技術(shù)驗(yàn)證示范。
喬紅認(rèn)為研制人形機(jī)器人面臨的核心問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)高性能，包括高通用、高精度、高可靠、高安全和高效率，這些問(wèn)題解決了才能實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑，更好地為社會(huì)服務(wù)。與很多研究團(tuán)隊(duì)不同，喬紅團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑選擇了一條更艱難的研究道路，那就是向人學(xué)習(xí)，從內(nèi)向外去模擬人，探索人類(lèi)實(shí)現(xiàn)高靈巧、高柔順、高智能行為的本質(zhì)機(jī)理。實(shí)現(xiàn)類(lèi)腦智能就是團(tuán)隊(duì)重要的研究方向。
喬紅：Q4就是類(lèi)腦的，類(lèi)腦最主要的特點(diǎn)是，第一個(gè)背后的感認(rèn)知決策，就是杏仁核，前額葉這些部分都是模擬人的；第二個(gè)是它的肌肉都是模擬人的，每一個(gè)電機(jī)加上非線(xiàn)性控制，剛好是一個(gè)肌肉，實(shí)際上是研究為什么人能夠高可靠、高性能地做事情。
從類(lèi)腦智能基礎(chǔ)研究原始創(chuàng)新出發(fā)，喬紅團(tuán)隊(duì)還打造了一個(gè)人形機(jī)器人共性技術(shù)大平臺(tái)，這就是“通用人形機(jī)器人大工廠(chǎng)”。在這個(gè)虛擬仿真大工廠(chǎng)，可以快速設(shè)計(jì)構(gòu)建人形機(jī)器人的硬件和軟件系統(tǒng)。
喬紅：大工廠(chǎng)的邏輯就相當(dāng)于定制化，可以提要求，比如負(fù)載要多少，速度要多少，可以生成一個(gè)新的機(jī)器人系統(tǒng)。大工廠(chǎng)的好處就是軟件化，加速迭代過(guò)程，在這上面容易做積累，算法或者庫(kù)會(huì)越來(lái)越多，甚至可以把新的科研，比如高精度的部分放到里面，不用再去做硬件了，不用再做感認(rèn)知決策了，可以來(lái)試一下，就知道對(duì)不對(duì)，如果不對(duì)就要調(diào)參，這樣會(huì)極大提高科研效率，也能更好地服務(wù)社會(huì)。
目前，喬紅團(tuán)隊(duì)正在研制最新的Q6人形機(jī)器人。Q6是靈活度更高的機(jī)器人，單個(gè)手臂包含7個(gè)自由度（關(guān)節(jié)），通過(guò)提升關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍和負(fù)載能力，能夠讓人形機(jī)器人勝任更多的場(chǎng)景任務(wù)。
習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，世界科技強(qiáng)國(guó)競(jìng)爭(zhēng)，比拼的是國(guó)家戰(zhàn)略科技力量。國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家科研機(jī)構(gòu)是國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，國(guó)家戰(zhàn)略科技力量是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)、建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的主力軍和先鋒隊(duì)。
中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢(xún)研究院院長(zhǎng) 潘教峰：以中國(guó)科學(xué)院為代表的國(guó)家科研機(jī)構(gòu)是國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的主力軍，在國(guó)家科技創(chuàng)新當(dāng)中發(fā)揮著基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前瞻性的作用。院士學(xué)部制度建立70年來(lái)，1500多位優(yōu)秀的科學(xué)家入選中國(guó)科學(xué)院院士學(xué)部委員，在我們向世界科技強(qiáng)國(guó)奮斗的進(jìn)程中，更加需要以?xún)稍涸菏繛榇淼膽?zhàn)略科學(xué)家發(fā)揮科技領(lǐng)軍者的作用，帶領(lǐng)科研人員來(lái)攻堅(jiān)克難，解決一系列重大問(wèn)題。
高水平研究型大學(xué)也是國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分。在武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院智能導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)室里，李星星教授團(tuán)隊(duì)正在調(diào)試一臺(tái)搭載了北斗定位系統(tǒng)的導(dǎo)航小車(chē)。過(guò)去的8年，這位85后青年科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持不懈攻關(guān)北斗導(dǎo)航核心技術(shù)，終于解決了國(guó)際導(dǎo)航領(lǐng)域的“卡脖子”難題，讓衛(wèi)星定位從“半小時(shí)等待”邁入“幾秒鐘精準(zhǔn)鎖定”。
武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院副院長(zhǎng)、教授 李星星：現(xiàn)在衛(wèi)星的精度可以達(dá)到一兩個(gè)厘米，在中國(guó)區(qū)域可以做到一分鐘以?xún)?nèi)的厘米級(jí)定位，地面定位基本上靜態(tài)可以做到毫米級(jí)。
過(guò)去，衛(wèi)星導(dǎo)航要想實(shí)現(xiàn)快速且精準(zhǔn)的定位，只有兩種途徑：
一種精度高、但用時(shí)長(zhǎng)，需要15分鐘以上才能得到厘米級(jí)的精度；
另一種能在幾秒鐘之內(nèi)得到厘米級(jí)定位，但必須在旁邊建設(shè)基站。
美國(guó)GPS地面基站遍布全球，但中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的地面基站大多建在國(guó)內(nèi)。如何不依賴(lài)基站，提高北斗衛(wèi)星的全球服務(wù)性能？李星星想到利用低軌衛(wèi)星快速全球覆蓋的特性，讓衛(wèi)星群每天多次掃描地球。
李星星：衛(wèi)星的軌道越低，需要的衛(wèi)星數(shù)量就越多，信號(hào)衰減就越少，可以實(shí)現(xiàn)高精度的、精準(zhǔn)的、快速的、連續(xù)的導(dǎo)航服務(wù)。
以低軌衛(wèi)星為研究重點(diǎn)，李星星建立了高中低軌衛(wèi)星聯(lián)合定軌統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型，通過(guò)不斷改進(jìn)算法，系統(tǒng)僅依靠少量中國(guó)區(qū)域基站，便可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)精度的導(dǎo)航衛(wèi)星定軌，配合李星星提出的廣域精密定位方法，初始化時(shí)間從數(shù)十分鐘縮短至數(shù)秒，極大提高了北斗定位系統(tǒng)的精度與效率。
除了國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家科研機(jī)構(gòu)、高水平研究型大學(xué)，科技領(lǐng)軍企業(yè)也是國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分。全球首款量產(chǎn)的135英寸TFT基Micro-LED商用顯示屏就誕生在位于成都高新區(qū)的辰顯光電有限公司。
維信諾Micro-LED技術(shù)負(fù)責(zé)人、成都辰顯光電有限公司總經(jīng)理 黃秀頎：這款產(chǎn)品歷經(jīng)了8年的研發(fā)時(shí)間，到現(xiàn)在推出全球最新的135英寸TFT基Micro-LED（顯示屏）。它的特點(diǎn)，亮度非常高，而且色彩非常細(xì)膩，還原度很高。但是這塊屏是拼接出來(lái)的，上面總共有2400萬(wàn)顆LED發(fā)光點(diǎn)，大的135英寸里面有200片屏，每個(gè)屏還要把它組裝成箱體，這里有25個(gè)箱體�？梢愿鶕�(jù)客戶(hù)的需求定制大小，只要把箱體拼上去就可以無(wú)限擴(kuò)展，現(xiàn)在拼縫控制的是幾十個(gè)微米量級(jí)，大概就是頭發(fā)絲直徑的五分之一。
微米級(jí)的Micro-LED被認(rèn)為是下一代主流顯示技術(shù)。與現(xiàn)在主流的液晶顯示和OLED顯示相比，它兼具二者優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又突破了二者的技術(shù)瓶頸。它不需要背光源，亮度更高、能耗更低，畫(huà)面色彩更鮮艷，對(duì)比度更強(qiáng)，更加護(hù)眼，同時(shí)不易老化、使用壽命更長(zhǎng)。特別適合高品質(zhì)家庭影院和展覽展示等場(chǎng)景大尺寸商業(yè)顯示。但Micro-LED技術(shù)難度極大，全球范圍內(nèi)新型顯示龍頭企業(yè)都在積極布局Micro-LED技術(shù)，競(jìng)爭(zhēng)激烈。八年前，中國(guó)新型顯示領(lǐng)域科技領(lǐng)軍企業(yè)維信諾前瞻布局，成立Micro-LED項(xiàng)目組，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所博士畢業(yè)的黃秀頎受命擔(dān)任技術(shù)攻關(guān)負(fù)責(zé)人。
攻克Micro-LED顯示技術(shù)，巨量轉(zhuǎn)移是最大的攔路虎。巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)是指將大量微米級(jí)的LED芯片從生長(zhǎng)基板上高效、精確地轉(zhuǎn)移到目標(biāo)驅(qū)動(dòng)基板上，以構(gòu)建高密度、高質(zhì)量的顯示陣列。這一過(guò)程涉及數(shù)十萬(wàn)乃至上千萬(wàn)顆LED芯片的轉(zhuǎn)移，極具挑戰(zhàn)性，是Micro-LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵所在。
經(jīng)過(guò)四年的科技攻關(guān)，黃秀頎團(tuán)隊(duì)終于研發(fā)掌握了獨(dú)特的印章巨量轉(zhuǎn)移和激光類(lèi)巨量轉(zhuǎn)移相結(jié)合的技術(shù)路徑。2020年，在成都市高新區(qū)的大力支持下，維信諾孵化成立辰顯光電，開(kāi)始Micro-LED技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2024年底，辰顯光電成為中國(guó)大陸首個(gè)實(shí)現(xiàn)Micro-LED技術(shù)量產(chǎn)和規(guī)�；虡I(yè)應(yīng)用的企業(yè)。
黃秀頎：我們有一面專(zhuān)利墻，到目前為止已經(jīng)申請(qǐng)了1100多件專(zhuān)利，背后代表了我們這幾年解決了上萬(wàn)個(gè)技術(shù)問(wèn)題，差不多三天就申請(qǐng)一件專(zhuān)利，這些高質(zhì)量的專(zhuān)利可以確保未來(lái)能夠保護(hù)我們的技術(shù)領(lǐng)先地位，現(xiàn)在已經(jīng)在主導(dǎo)制定全球第一份Micro-LED顯示的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)了。
中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢(xún)研究院院長(zhǎng) 潘教峰：總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)要強(qiáng)化國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，強(qiáng)調(diào)建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略人才力量是重中之重。在實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)，建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程中，就需要更多這樣具有強(qiáng)烈的家國(guó)情懷、強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)的戰(zhàn)略科學(xué)家和領(lǐng)軍人才，引領(lǐng)帶動(dòng)全社會(huì)為實(shí)現(xiàn)宏偉目標(biāo)而奮斗。
