外籍院士回到家乡上海 研发全光学类脑芯片
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外籍院士回到家乡上海 研发全光学类脑芯片

2019年06月04日 11:31:19
来源:上观新闻

近日,中国工程院外籍院士、澳大利亚科学院院士、澳大利亚技术科学与工程院院士顾敏全职加盟上海理工大学,出任校务委员会执行主席。此前,他辞去了皇家墨尔本理工大学副校长职务。与他一起回国入职上理工的,还有陈希、栾海涛、张启明3位青年科研人员,他们都是顾敏课题组的研究员。这个高水平团队的科研领域是光学工程,将在上理工重点研究类脑全光学计算,为集成光电路和人工智能产业提供新一代全光芯片。

“我是1977年考上大学的,我们那代大学生都有一个信念:读书是为了祖国富强,实现四个现代化。”顾敏告诉记者,“在国外这么多年,我一直没有忘记这个初心。”

博士赴澳取得众多成果

顾敏是上海人,老家在青浦朱家角。17岁那年,他考入上海交通大学应用物理系,成为我国恢复高考后的第一届大学生。本科毕业后,他进入中国科学院上海光学精密机械研究所读研,获得博士学位。

攻读博士期间,顾敏发表了一篇关于激光核聚变装置实验的论文。澳大利亚新南威尔士大学教授霍拉看到论文后很欣喜,因为这个实验证实了他的理论预言。于是,他邀请顾敏作为访问学者,到新南威尔士大学做课题研究。

1988年,经中科院上海光机所批准,这名优秀的光学青年赴澳访问。在新南威尔士大学,他第一次看到了鼠标和苹果电脑,感受到国内外科研条件的差距。不过,大学物理学得非常扎实的他,很快让澳大利亚科学家刮目相看。仅用5个月,他就搞懂了模拟激光核聚变的程序,并发现其中存在一个错误。意识到这个错误后,霍拉激动地与顾敏握手,希望他延长访问时间,并在新南威尔士大学做博士后。

此后,顾敏先后入职悉尼大学、斯威本大学、皇家墨尔本理工大学等高校,从事纳米光子学等领域的科研和教学工作。2009年,他带领团队取得一项重磅成果,以封面论文形式发表在英国《自然》杂志上。他们首次在聚合物材料上实现了五维光存储,比蓝光DVD多出两维,具有1.6TB(1TB=1024GB)存储能力。2013年,他们又取得突破,在聚合物材料上实现了9纳米线宽的特征尺寸,使一张大数据光盘的存储量相当于1万张蓝光DVD。2016年,他们的成果发表在美国《科学》杂志上,提出可以用“螺旋光”增加光通信的保密维度,为下一代超宽带、超大容量、超快速并行处理的光通信奠定了基础。

回上海与上理工签约10年

这些重要成果为顾敏带来了很多荣誉:澳大利亚两院院士、澳大利亚桂冠教授、国际光学委员会副主席、国际光学及光子学学会丹尼斯·盖博奖……然而,他一直没有忘记大洋彼岸的中国,一直记得他考上大学后发奋学习的初心:读书是为了祖国富强和民族复兴。

1999年以来,他先后入选“春晖计划”“长江学者奖励计划”“爱因斯坦讲席教授计划”等我国人才计划,并与国内同行合作承担了“973”和“863”计划重大项目。“什么时候全职回国?到哪里工作?这是我近年来经常思考的问题。”顾敏说。从2010年起,他与中国工程院院士、上理工教授庄松林展开合作,让这两个问题逐渐有了答案。庄松林是顾敏景仰的光学前辈,2010年两人交流后,就确定了一个合作研究项目,相关成果发表在《自然光子学》杂志上。经庄松林提名,顾敏2017年当选中国工程院外籍院士。此后,他开始着手准备回到故乡,到上理工执教。今年,他与这所高校签订了10年合同,除带领团队开展纳米光子学研究外,还将参与学校5年规划制订等战略管理事务。

“上海理工大学的前身是沪江大学,这所学校的第三任校长创办了社会学及商科。”作为上理工校务委员会执行主席,顾敏谈起了校史。在他看来,高校理工科专业应与商科充分交叉,为社会培养既懂“硬技术”又会“软技术”的创业型人才。所谓“软技术”,是指商务交流、企业管理等能力。具备这种能力的“理工男”才能说服投资人,通过创新创业来改变社会。

建议启动新一代芯片攻关

本着这种理念,顾敏在科研生涯中十分看重科技成果转化。他发明的双光束超分辨存储专利已转让给产业界,在大数据时代具有巨大的应用价值。目前,他正在与中国华录集团洽谈合作,探讨如何将存储量相当于1万张蓝光DVD的大数据光盘产业化。“如今,大数据存储的能耗越来越大,企业纷纷把数据中心建在电费低的地方。”庄松林说,“如果节能效果好、存储寿命长的大数据光盘实现产业化,有望解决这个瓶颈问题。”而顾敏的目标,是在未来建成绿色大数据中心,其用电完全由太阳能电池板提供。

在显示技术领域,顾敏团队正在与多家国内引领企业商谈合作。目前市场上的立体显示器只有10度视角,而他们做到了52度视角,可以让手机柔性屏具有裸眼3D效果。

这位外籍院士还有一个战略构想——将纳米光子学与人工智能结合,研发全光学类脑芯片。与传统的微电子芯片相比,光学芯片速度更快、能耗更低,运行时不会发热,是业界看好的新一代主流芯片。顾敏团队在光盘上创造的9纳米线宽世界纪录,为研发这种芯片提供了“领跑”技术。类脑芯片,则是要颠覆传统计算机及其芯片的冯·诺依曼结构,通过模拟人脑结构和运行机制,让计算机变得更智能,也更节能。

根据顾敏的构想,上海有必要建立一个有上百名员工的科研机构,组织纳米光子学、集成电路、人工智能等领域的研发人员联合攻关,力争在这个国际前沿领域取得颠覆性突破。

上理工人事处处长姚俭介绍,为支持顾敏团队探索前沿领域,校方将在未来3年投入2000万元科研经费,并为顾敏申报上海市高峰人才。随他回国的3位青年科研人员虽然没有国内人才“帽子”,但校方会给予他们B类人才待遇(在国家级和省部级人才之间),让他们安心在沪从事科研,并吸引更多的青年才俊加入这个团队。