【AI新洞察 】 姚建铨：从全球激光市场的潜景看人工智能技术的发展

　　在2024全球湾区科技创新发展论坛上，中国科学院院士、天津大学教授、精密仪器与光电子工程学院名誉院长、激光与光电子研究所所长、天津市智慧物联信息技术研究院院长姚建铨发表了主题演讲——《从全球激光市场的潜景看人工智能技术的发展》，对激光技术的发展和团队取得的最新成果做了非常精彩的诠释，代表了激光技术国际最新的成果和最高的水平，并为激光产业和人工智能结合发展指明了方向。

　　当前，新一轮科技革命和产业变革加速发展，激光微纳技术、大数据、人工智能等新一代信息技术正在与制造业深入融合，不断改变着制造业的生产方式、组织方式和发展模式，数字化、网络化、智能化已经成为全球制造业发展的重要方向。姚建铨院士长期致力于激光技术的研究，在本次论坛演讲之初就向大家展示了中国近期在全球激光领域取得的重大成就。

　　中国近期在全球激光领域取得的重大成就

　　首先，美国的核聚变实验已经成功点火，而中国紧随其后，从美国的突破到德国万瓦级甚至数十万瓦级光纤激光器的问世，标志着世界激光技术迈入了一个新时代。大型激光器的功率可达数十万瓦，甚至百万瓦级的激光武器，而小型激光器如微纳激光器也展现出多样化的发展。因此，美国的成就引领了这一潮流，而中国和德国的千瓦级至百万瓦级光纤激光器也成了代表。

　　其次，光纤激光器在激光切割、激光焊接、3D打印以及微纳激光技术方面的应用，标志着我国进入了以激光材料加工为核心的智能制造新时代。智能制造领域广泛采用了人工智能技术。

　　第三，激光材料加工与人工智能、机器学习、材料科学、技术以及光电子技术的融合，形成了一个相互促进、相互融合的强大产业链动力。

　　第四，以深圳和广州为代表的珠江三角洲地区，以上海、南京、苏州、无锡、杭州为代表的长江三角洲地区，以及武汉、成渝等地区为主，济南、天津、西安、江苏、浙江、鞍山等地为辅，全国范围内形成了多地区共同发展的激光光电子产业热潮。

　　最后一点，激光与光电子技术，作为人工智能的伴生技术，在我国国民经济和国防建设的众多领域中，已经成为不可或缺的重要组成部分。从激光制造到中国制造2025，再到智能制造，以及微纳和精密材料加工领域，中国在新一轮科技革命中取得了迅速的发展。激光技术具有双重功能，既是一种强大的能量载体，也是一种信息载体。它可以作为最快的切割工具、最精准的测量仪器，甚至是亮度最高的光源。激光的应用范围广泛，从能够熔化金刚石到摧毁导弹和卫星，再到在人体细胞上进行生物医学应用。实际上，激光技术不仅无处不在，而且能够提供高功率、大能量，并作为信息传输的媒介，如光通讯。激光与其他技术的结合，已经催生了激光加工、激光通信、激光检测和激光医疗等交叉学科领域，为人类认识和改造世界提供了众多新工具。在化学领域，激光化学得以发展；在生物领域，激光生物技术应运而生；激光还被用于材料加工、医疗和武器系统。因此，我所从事的激光技术在国民经济和国防建设中扮演着极其重要的角色。

　　此外，从光学和物理相互作用的角度来看，激光技术的发展是不可或缺的。我们不能忽视其在激光器研发、激光加工、材料处理、激光医疗以及光学检测等领域的广泛应用，尤其是在国防和军工方面。

　　激光技术的最新进展及其应用

　　接下来，我将简要介绍激光器和材料加工的最新进展。这里展示的是我们研发的一些激光器，涵盖了从2019年到2023年的全球市场，数据显示激光产业每年以5%、8%甚至15%的速度增长，展现出强劲的发展趋势。我们列举了多种高功率激光器、激光装置以及激光微纳加工的原型机和整机产品。这些设备支持多波长、多脉宽以及各种功能，能够覆盖从1微米到五六微米的波长范围，包括红、绿、蓝等各种颜色的激光。因此，无论是激光技术本身还是其在不同原理和材料加工中的应用，例如激光清洗，都有广泛的应用实例和展示。

　　在激光材料加工和激光清洗方面，我们有各种仪器，包括手持式和台式设备，它们适用于多种用途，并在工业加工中实现了众多应用。我展示了激光清洗的多种设备，它们在现场使用中表现出色，为工业加工提供了许多解决方案。在生物医学领域，激光技术的应用同样广泛，特别是在激光医疗、体外光谱诊断和内窥镜技术方面。这些技术在各个科室中都得到了广泛应用，尤其是在光学成像、光生成像、多光显位和拉曼成像等领域。从2021年以来，医疗器械市场的情况也令人鼓舞。我所领导的学科团队在激光器研发方面做出了大量工作，尤其是在医疗内窥镜、光谱分析和体外诊断方面。由于病毒的广泛传播，激光技术也被用于病毒检测，这方面的应用非常广泛。

　　我领导的学科组还在激光海洋应用、海洋监测、激光成像、水下通讯和声纳成像方面取得了显著进展。我们特别关注利用激光进行水下通信和探测的技术。这里展示的是我们学生制作的一些实验装置。我们还利用激光技术检测构件内部的空洞、裂纹和缺陷。激光致声技术是一种先进的技术，能够将激光携带的信息转化为声音信号，用于传输、成像和导航。在理论分析和实验研究方面，我们已经完成了多项工作。从2018年到2022年，我们先后完成了两项中央军委前沿创新项目，在国防建设中为海洋应用做出了贡献。鉴于地球表面71%的面积是海洋，中国作为一个海洋大国，拥有350万平方公里的海洋面积和1.5万公里的海岸线，海洋探测监测的重要性不言而喻。我们利用激光技术所做的工作得到了社会的认可。

　　在超声检测和水下通讯方面，我们也进行了大量研究，包括发射和接收技术的比较研究。我们快速浏览了海洋传感技术、制造和材料加工方面的情况。激光清洗技术方面，我们与企业合作，在汽车轮胎模具检测清洗方面取得了显著成果。我们的学生研发的产品已经出口到泰国等国家。因此，我们不仅致力于制造对人类和社会有价值的产品，还致力于将尖端技术和知识普及到全社会，并传承给下一代。为此，我对我国激光领域提出了一些建议，包括加强顶层设计、基础研究、学科建设和产业融合。

　　低空经济崛起：无人机技术与多学科融合的未来展望

　　近期，低空经济及其相关技术领域备受关注。其发展势头强劲，产业链和市场更是前景广阔，特别是在救援、防护、监测、物流和旅游等领域。在国防方面，低空经济也展现出其重要性。我个人对多无人机系统的管理、监测和通信等方面充满兴趣，并正与相关单位合作，致力于低空无人机通信系统、定位系统和空域管理的研究。我们也在与全国多个单位以及深圳的相关机构寻求合作。

　　在最近的一个会议上，我提出将激光无人机技术、人工智能通信以及天文环境等多个学科领域相结合，并在波段上整合传统电子波、红外和激光技术，以实现高速宽带和低延迟的测量、通信和控制协同。在空间应用方面，我们追求近、中、高空间的立体化技术、网络和系统，直至产业化的最终应用。我坚信，在未来一到三年内，国内将兴起以低空经济为标志的新经济形态。珠江三角洲和长江三角洲地区将走在前列，无人机的广泛应用将极大地丰富人们的生活，成为极为重要的发展领域。

　　“居高声自远，非是藉秋风。”期待未来深圳市在激光技术，海洋技术和低空经济方面继续保持先锋地位，将领先技术产业化，为国家做出光辉的榜样。我相信全国也将形成一个新的高科技发展状态。