12月21日,湖北首条规模化国产光纤激光器自动化生产线日,氢燃料电池动力示范船“三峡氢舟1”号在宜昌三峡游客中心完成首航。
4月14日,在华中科技大学同济医学院附属协和医院金银湖院区质子医学中心里,技术人员正在质子治疗舱和回旋加速器室内安装调试设备。
习指出:“要加强重大创新领域战略研判和前瞻部署,抓紧布局国家实验室,重组国家重点实验室体系,建设重大创新基地和创新平台,完善产学研协同创新机制。”科学技术创新平台具有汇聚创新资源、推动企业创新、加快科技成果转化、促进产业升级等多种功能,是推进产学研用深层次地融合、协同创新的主要载体。今年以来,湖北发挥科教资源优势,高能级科创平台建设“快马扬鞭”,国家实验室、湖北实验室、重大科学技术基础设施、国家技术创新中心等重大科创平台加快建设,一系列“大国重器”、大科学装置开展研发,成为培育新质生产力的“苗圃”,持续激发高质量发展动能。
12月22日上午,华中科技大学光学与电子信息学院,李政言教授和他的团队早早来到实验室,开始了新一天的研究。记录超快激光脉冲在各类物质“赛道”上奔跑的过程,造出目前世界上最快的光场摄像机。这一年,李政言教授团队被湖北日报等多家媒体报道。“在光谷实验室的支持下,我们的科研成果已成功在工业上应用,相关产品填补了国内空白。”李政言告诉湖北日报全媒记者,在成果转化上,企业追求见效快、风险低,高校科研团队则瞄准前沿和未来,两者有着天然的矛盾。而光谷实验室为科研团队的研究提供种子基金,让高校科研团队和企业研发团队成为联合科研主体,让实验室技术和产业真正需求相结合。
激光也被称为“最快的刀”“最准的尺”,超快激光能在极短时间内获得巨大的单脉冲能量和极高的峰值功率,在晶圆、显示屏、蓝宝石、太阳能覆膜的切割以及新能源汽车电池原材料等高精度加工领域大有作为。然而,这束光具体长什么样?它是如何去切割加工的?一直没有准确答案。在激光加工中,因为不了解激光参数,需要工人不断地试错,以找到最合适的激光脉冲参数。今年,中国科协发布的光子领域15个重大科技问题中,“如何突破激光时空特性测试计量短板难题”就是其中之一。
近年来,全球超快光学领域发明了大量时间分辨测量技术,但多数方法主要测量不同时刻下某个物理量的演化,普遍缺少空间分辨能力。激光脉冲时空测量的难点在于,激光脉冲具有时空耦合,即时间和空间的变化会相互影响。过去,人们只能测量单个时间或空间维度,无法了解其时空分布的光场结构。
李政言团队的超快光场摄像机只需激光脉冲一次性作用于被加工的材料,它记录的是不同时刻材料反射光场的二维空间分布。这样,人们就能一次性得到激光脉冲和材料光学特性三维时空分布的“电影”。
在日常生活中,电影帧率一般为24帧/秒,最高可以达到120帧/秒。而超快光场摄像机,通过获取光场相位信息,实现了256万亿帧/秒的拍照帧率,可观测飞秒(10的负15次方秒)时间尺度内发生的事件。
李政言介绍,有了光场摄像机,如同为激光精密加工设备安装了一双“眼睛”。通过实时采集光信号,观察材料在激光照射下的反应,进而实现对加工工艺的改进。它还可以作为光场时空诊断设备,对激光脉冲进行“检验”,以提高激光器的品质。
今年,李政言教授团队还以较低的成本、较小的装置,将300飞秒的激光脉冲压缩到了50飞秒,更适合精密加工,目前已成功在华日激光应用。“从研究上,我们是可以压缩到30飞秒,甚至10飞秒以下的,但据我所知工业市场目前可能还不需要。”李政言介绍,以前,教授们和企业的追求是2个赛道,但光谷实验室聘用教授与企业开展联合科研攻关,科研成果有没有支撑产业发展成为考核重点。同时,企业和教授们对彼此的需求更了解、能相互理解、支持,最终我们将激光脉冲压缩到了50飞秒,做出了既打破国内空白、市场又需要的产品。
这一年,一批原创性科研成果在湖北光谷实验室涌现,众多“卡脖子”关键技术被一一破解。
陈炜团队创新采用反式钙钛矿太阳能电池工艺路线,兼顾电池效率、寿命、成本,相关成果已在Science和Nature Energy等国际权威学术期刊发表。
易飞教授团队是目前世界上极少数掌握光学传感器全链条核心技术与核心部件生产能力的团队。基于已有成果,团队可以根据客户需求定制模组,再特殊、浓度再低的气体也能被这个灵敏的“鼻子”捕捉到。
唐江教授团队开发出国内首款量子点短波红外成像芯片,部分成像性能国际领先,有望点燃潜在的千亿级消费蓝海市场。
“目前,湖北已有1家国家实验室,光谷实验室、珞珈实验室、洪山实验室、九峰山实验室等10家湖北实验室。”省科技厅相关负责人介绍,湖北实验室是跨领域、跨学科、协同创新综合科研平台,不光是学校科研院所,还包括企业、投融资平台,使这些成果能够尽快得到应用。如光谷实验室成立之初的定位便是以国家和湖北经济社会发展的重大战略需求为导向,以光电子技术与装备为主题,瞄准未来智能时代的高端芯片、光电融合、异质异构集成、智能感知、激光微纳加工等前沿科学与技术问题,解决“卡脖子”关键核心技术。
重大科技创新平台,是突破科学前沿和关键核心技术的“实力担当”,也是支撑产业高质量发展的“坚实底座”。“着力强化重大科技创新平台建设”,习的殷殷嘱托,激励湖北各重大科技创新平台继续向“高能级”挺进。国家实验室、省实验室、重大科研设施、国家级、省级技术创新中心……一批高能级创新平台紧密结合区域社会经济需求,正在形成多点开花的全方位战略布局,放大了高校、人才、技术等创新资源的集聚裂变效应,形成了全新的创新体系,迸发出更多创新活力。
光谷、珞珈、江夏、洪山、江城、东湖、九峰山、隆中、三峡、时珍等10家湖北实验室,聚焦国家战略和湖北产业技术创新需求,坚持创新体制机制,主动融入政产学研金服用“北斗七星”转化体系,通过单聘双聘、全时全职及承担项目等方式引进各类人才近2600余人,聚焦优势领域凝炼38个研究方向开展技术攻关,揭示玉米和水稻趋同选择规律、我国首台十万瓦级超高功率工业光纤激光器等一批重大科技成果不断涌现。
深部岩土工程扰动模拟国家重大科学技术基础设施等一批大科学装置陆续开工,锚定全球规模最大最具国际影响力目标的脉冲强磁场实验装置将改造升级,武汉科创中心正加紧构筑全球前沿科技重要策源地。
高能级科创平台,是突破科学前沿和关键核心技术的“实力担当”,也是支撑产业高水平发展的“坚实底座”。如今的湖北,越来越多的高能级科创平台迸发出磅礴的创新活力,将科研“动能”转化为产业高质量发展“势能”,有力支撑高质量发展。
2023年7月,武汉人工智能计算中心被科技部授予“国家新一代人工智能公共算力开放创新平台”,这是华中地区首个获批建设的国家级人工智能开放创新平台。国家新一代人工智能公共算力开放创新平台建设是《新一代人工智能发展规划》的重要内容,依托人工智能行业技术领军企业,以应用需求为牵引,促进人工智能与实体经济深度融合,为科技创新和产业智能化转型提供人工智能普惠算力,积极参与我国人工智能算力网络建设,更好地服务我国人工智能创新与经济社会持续健康发展。同时获批国家新一代人工智能公共算力开放创新平台的9家单位分布于北京、珠海、成都、杭州、西安等城市。
作为国家级智算中心、超算中心及全国一体化算力网络的重要枢纽节点,武汉人工智能计算中心、武汉超算中心“双中心”持续致力于联合生态伙伴,打造围绕新型算力的多样性创新解决方案,促进AI+HPC技术在医疗、交通、制造、科研等多行业、多场景的融合应用,构筑共享共赢的产业生态,推动全国大型算力的协同调度与高效计算。
2023年8月,湖北时珍实验室正式揭牌。该实验室由湖北中医药大学牵头组建,依托武汉市人民政府建设,中国工程院院士、国医大师、北京中医药大学教授王琦担任实验室主任,是第10个湖北实验室。实验室聚焦人口老龄化和老年健康,设立李时珍老年病学术思想与养生文化系列研究、湖北省老年人群体质与治未病健康管理研究、老年慢病发病规律与干预机制研究、老年大健康产品开发、老年健康特色的道地药材可持续发展研究等五个方向,着力解决中医药产业发展的瓶颈问题,提升中医药创新水平。
据了解,湖北省目前拥有中药资源4457种,中药材种植面积500余万亩,资源数量居全国第五位,产量居全国第七位,全国知名道地药材16种,国家地理标志产品43个,全省规模以上中药企业162家,已形成相对完备的中药材种养殖和加工体系及产地市场。全省现有国家中医临床研究基地、国家中医药传承创新中心、国家中医疫病防治基地、科技部工程中心、教育部重点实验室、教育部工程中心等省部级以上科研平台87个。
2023年9月,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心工程技术团队成功实现20MW全球最大单机功率风力发电机转子的整体充磁,成为全球唯一能对兆瓦级永磁风力发电机全系列机型整体充退磁的技术团队,使我国风电绿色制造实现里程碑式高水平发展。针对过去“先充磁后组装”的制造技术,国家脉冲强磁场科学中心李亮教授团队在国际上首次提出大型永磁电机“无磁装配—整体充磁”方法,并在湘潭电机有限公司和中车永济电机有限公司等多家单位成功应用。该方法在提升永磁电机电气和机械性能的同时,大幅提高生产效率和生产安全性,降低了生产成本。
在实现快速充磁的同时,整体充退磁技术还具备低能耗快速退磁能力。依照国家能源局多个方面数据显示,截至今年6月底,我国风电装机总容量将达3.89亿千瓦,而在风电装机容量持续不断的增加的同时,早期投运的风电机组也将迎来大规模“退役潮”,因此该技术在退役永磁风电机组的绿色再制造方面也具有广阔应用前景。