之江实验室首次专场开放日 中学生对话各种“黑科技”

说起之江实验室,你会想起什么?顶尖的科学家团队、高精尖的实验设备、炫酷的“黑科技”……在大部分公众眼中,这个大名鼎鼎的省实验室,带着些许神秘的色彩。

之江实验室的科研人员在给青少年讲解机器人行走的原理

现在,请跟随我们的步伐,一起探寻前沿科技的精彩——

探秘地下17米

的实验室

坐落于杭州城西科创大走廊核心地带的之江实验室,是浙江建设高水平创新型省份和科技强省的一个符号。

“滴滴!”走进实验室的大门,一辆白色的无人驾驶导览车灵巧地从我们身边开过去。

“你们要去哪儿?我拿手机给你下一单。”一位工作人员拿出手机,轻点几下后,另一辆无人车就朝着我们驶来。

别看它个头不大,技术味儿却十足。工作人员介绍,整台车一共配备了近20个传感器设备,从而实现车身360度无死角的感知。后排座椅下舱体里藏着的一整套计算设备用于实现这些传感器信号的采集、同步、传输、分析、识别和融合,从而形成对周围环境的三维感知。

“从自动驾驶的软硬件,到刚才你看到的约车APP,都是我们自主研发的。”他骄傲地说。

随着手机点击启动,无人车慢慢加速,起步很稳当,毫无颠簸感。“无人车目前处于试运营阶段,每天会绕着园区跑6个小时,正式投入使用后会先在园区承担接驳功能。今后还将正式投放市场,包括机场、港口、码头等场景。”工作人员边走边说,带着我们来到了光动量实验室。

与常规实验室不同的是,光动量实验室竟然位于地下17米,同时每一个光学实验台都建在一个独立的地基之上。

“如此独特的设计,是为了抵抗环境扰动,满足高灵敏探测的需求。”量子传感研究中心高级研究专员傅振海说。

那么暗物质、引力波等前沿科学研究,以及深海深地探测等应用需求也能在该实验室拥有一席之地吗?那是当然,之江实验室基于光动量效应的极弱力测量装置性能指标居国际先进水平,力探测灵敏度达3.4×10-19N/Hz1/2,通俗来说,它可以探测的力,比托起一个细胞所需的力还要小8个量级。

你知道浙江“最安静”的地方在哪里吗?

与学生们一起迈进声学实验室的全消声室,我们感觉世界突然安静,耳朵像覆上了一层薄薄的膜。这里,就是浙江“最安静”的地方了。

参观一圈出来,科研人员们笑着介绍,全消声室是一个背景噪声极低、模拟自由场空间的测试环境。在这里声音几乎无反射。

让全消声室“静音”的秘密,就藏在铺满墙壁的吸声尖劈里。室内发出的声音会导入吸声尖劈内部并转化为热能吸收,没有了声波反射,声音自然就小了很多。通过对传统尖劈形状的改良,加上使用吸声效率更高的材料,之江实验室的全消声室比高标准的消声室更“安静”。

声学实验室,其实跟我们的日常生活息息相关。麦克风、音箱等声学传感器的校准测试,声纹识别、噪声控制等声学研究都需要在这里进行。

青少年参观之江实验室科技成果展

“黑科技”不是冷冰冰的

“这个机器人竟然去过马里亚纳海沟?”“机器人弹奏的钢琴曲也能这么自然!”在“有温度的科技”主题展厅,同学们看到各种各样的“黑科技”,纷纷惊叹。

科学深邃如星辰,却和每个人息息相关。此次开放活动,之江实验室集中展示了一批“有温度”的科技成果,让观展者感受到科技向善的力量。之前埋头从事科研工作的年轻人,也穿上实验室的深蓝色制服,当了一回向导,向来参观的观众们介绍。

体验现场,视障志愿者陆林松双手触摸智能盲文学习机,通过机器上的盲文点位读出了教学机内置的盲文学习资料。

“有了这台机器,视障人士‘读书难’的问题就迎刃而解了。”说起这个话题,陆林松有些激动。

类人感知研究中心研究专员陶文韬说:“这台设备集成了视觉、听觉和触觉等技术,能够同步实现摸到盲文、听到语音等功能,促进信息无障碍建设。”在演示中,只要将电子版文本内容导入盲文学习机,视障人群就可以通过机器读出内容。

智能盲文学习机不远处,一台小型的PET/CT机旁边围了一圈参观者。

项目的科研人员向大家介绍,传统的医学影像都是靠放射性物质辅佐完成的。这套智能PET/CT医学影像系统的一个关键核心技术就是“低剂量PET成像”,能够在减少身体扫描50%辐射剂量、头部扫描70%辐射剂量的条件下,获取更清晰的PET图像和更强的小病灶检测能力。简单地说,就是用更少的辐射,获得更清晰的图像。实验室通过自研算法,不断提升国产PET/CT机的技术水平。

“先进的算法,极大地提升了医学成像的精度,这种为百姓带来福音的科技成果让我倍感温暖。”一位参展的观众感慨。

在一只白色的“狮子鱼”前,来自杭州市余杭中学和余杭区中泰中学的同学们驻足良久。这台仿生深海软体机器人形似一条鱼,大约为一张A4纸的长宽,被放在了一个透明玻璃盒中。

在水深11000米的“地球第四极”马里亚纳海沟,这个机器人顶着近1100个大气压,展开双翼“翱翔”在深渊,这让同学们惊叹不已:“机器人为什么能承受那么大的压力?”“它在海底是如何工作的?”

面对同学们的一个个问题,科研人员耐心解答,最开始是受深渊狮子鱼的启发,想要研制一种无需耐压壳保护就可承受深海静水压力的仿生软体机器人。几年前,深海软体机器人是一个崭新的科研方向,科研人员尝试着从已有的深海装备技术和软体机器人文献中找到一些共性点,开始探索。

“基于弹性软材料压力自适应的优势,不同于传统的‘铠甲式’抗高压深潜装备,我们将控制电路、电池等硬质器件融入集成在凝胶状的软基体中,并通过对结构和材料参数设计实现内部应力分布的调节,使软体机器人无需耐压外壳,便能承受万米级深海静水压力,并能大幅降低深海探测的难度和成本。” 科研人员给同学们详细解释了机器人的原理。

“一边听科研人员介绍,一边用学过的知识分析、探讨这些高科技的原理,我体会到了‘学有所用’的快乐与满足,也惊叹于科学家们的创造和付出。”余杭中学高三(11)班沈义博同学感慨道。

之江实验室研发的各类智能芯片

和“大咖”面对面

行走在之江实验室,随处可见科学家们围坐在一起,讨论各种前沿话题。对他们来说,学科间的交叉碰撞是创新的源泉之一。这样的交流活动,也贯穿于开放日的各个环节。

育种、天文、材料、基因、制药这些科学领域与智能计算相遇,将产生什么样的反应?之江实验室的七位科学家们共同为大家带来了一场数字反应堆跨界科普圆桌派。

“如同核反应堆能够以聚、裂变等形式,并通过一系列转换产生可利用能量,数字反应堆也能够通过数据‘聚、裂变’,实现智能计算在交叉领域的创新发展。”实验室总工程师赵志峰说,之江实验室智能计算数字反应堆,把数据和知识以最快的速度聚集起来,促进跨学科多行业多模态数据产生聚变式与裂变式应用,将成为新一代人工智能的重要基础设施。

基于学科交叉创新的考虑,让不同研究领域的人坐在一起,在开放式的交流中碰撞出创新的火花。“这里不仅有才华横溢的科研大咖,还有很多经验丰富的工程师,对我从事的科研方向的技术研究有很大的帮助。”一位参加开放日活动的研究人员收获颇丰。

借助于开放日活动,交流范围也在不断扩大,更多人有机会和科学家、研究人员面对面,一起探讨和科学相关的话题,给他们打开新世界的大门。

围绕“新一代人工智能与智能机器人发展”这一主题,开放活动的 “之江讲坛·探客对话”人气很旺。中国工程院院士、之江实验室人工智能领域首席科学家潘云鹤一出场,他标志性的笑容,就引得“迷弟迷妹”们欢呼。他表示,当前人类正经历一次新的科技与产业变革:数智化,而数智化变革是在信息—物理—人类社会的三元空间中进行的。

互动环节,杭州高级中学的一名男生问潘云鹤:“自己喜欢人工智能方向,但又心有迷茫,担心自己无法坚定信念,请问科学家是如何找到自己研究方向的?”

潘云鹤听了这个问题有些欣慰,思考片刻后回答:“大胆地向人工智能这个方向前进!”他说,每一位科学家都是这么一步步走来的,自己是如此,未来的大学生也应如此,如此才不辜负自己的热爱。

“这不是李轩吗?同学们赶紧过来,这是你们的学长。”在实验室见到自己曾经的学生,余杭中学的张彬老师很激动,语气中也颇有些自豪。

2011年,李轩从余杭中学毕业,考上哈尔滨工业大学的物理学专业。2020年,他来到之江实验室,从事太赫兹通信研究——太赫兹波,很可能成为6G通信的基础。

看到老师和学弟学妹们,内向的李轩也打开了话匣子,“好久没回母校了,没想到在工作的地方见到你们。”

同学们对李轩研究的领域充满了好奇,也对未来有些期待。“高考加油!”分开时,李轩和每位同学击掌,给他们鼓劲。

“学长的榜样作用,使我的人生目标更加清晰。我要打好基础,希望他日学有所用,为祖国科技事业一展所学。” 余杭中学高三(10)班武曦锟回学校后在日记中写道。这次特别的经历,让同学们受益匪浅,科学的种子已然萌芽。

和科学家“聊天”很难吗

和科学家“聊天”并不是件容易事儿。

在之江实验室开放日活动上,我荣幸地担任了“数字反应堆跨界科普圆桌派”环节的主持人,与七位之江实验室科研人员围绕智能计算,以及之江实验室科学装置——智能计算数字反应堆“聊了个天”。

提前一周左右,我分别与之江实验室工作人员,及七位嘉宾进行了前期沟通,定下活动中要向公众分享的重点及要点。在这个过程中,发生了许多动人而难忘的细节。例如,活动的嘉宾之一张金仓老师是之江实验室智能计算平台研究中心计算材料方向专家。在我们初步探讨了可以分享的重点内容后,即便要求现场脱稿,他也很快认真准备了分享稿及PPT,将文件发给了作为主持人的我,并询问对内容的意见。后来,因为活动时长、科普方向调整等原因,他还易稿数次。而每次易稿,他都会第一时间与我同步新的版本。

与他沟通的这些细节,让人深深感受到一名科研人员的认真与严谨,我甚至可以想象,他在攀登科研高峰的路途中一定也是这般敬业。

活动头一天,所有嘉宾汇聚现场,进行了预先彩排。第一轮是分享、第二轮是交流、第三轮是回答观众提问,完整的流程“经历”了一遍,心里有底多了。

智能计算到底有多大“威力”?材料研发需要对不同元素、不同工艺进行组合实验,优中选优;生物育种要通过海量的基因测序,“大海捞针”般地寻找“天选之种”;天文探测则需要对中国天眼“FAST”等天文观测设备采集的数据进行深度挖掘,在千头万绪中找到隐秘的线索……围绕智能计算与数字反应堆,大家也都聊得意犹未尽。

结束后,我才发现,虽然开场我还是有些紧张,但原来和科学家“聊天”也没有想象中那么难。

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