当你惊叹于自动驾驶汽车流畅的避障，或陶醉于无人机集群精准的编队表演时，可能并未察觉，支撑这些智能场景的海量数据正在无数边缘节点间疾速奔流。然而，承载这些数据洪流的传统光通信设备，往往体积庞大、能耗高昂，犹如给灵巧的“飞鸟”绑上了沉重的“铅块”，严重制约了边缘智能的广泛部署。如今，这一困境有望被一枚硬币🪙大小的『芯片』破解。北京大学电子学院王兴军教授-舒浩文研究员团队及华中科技大学王健教授团队，在国际上率先研制出基于集成微光梳的轻量化相干光传输系统，将系统体积缩小约百分之一的同时，实现了令人惊叹的高容量传输。相关成果日前发表于《自然·通讯》。
“随着计算范式从‘中心化云端’向‘分布式边缘’演变，边缘节点(如基站、自动驾驶车辆、工业网关)需要更高的海量实时数据处理能力。光通信作为数据传输的‘大动脉’，其核心性能取决于激光的质量。传统集成光源往往面临噪声大、线宽宽的问题，限制了传输的精准度。”王兴军告诉记者。
面对这一矛盾，研究团队将目光投向了光梳——一种能同时产生大量频率极其均匀、稳定的激光“尺子”。团队创新性地利用自注入锁定技术，在一枚微型『芯片』上“雕刻”出了高品质的光频梳，并为其戴上了精密的“稳定器”，成功将激光线宽压缩至600赫兹以下，其相干性远超高性能商用激光器。凭借这把极度精密的“光尺”，团队在光纤里架起了“多层高架桥”，不仅单波长传输速率突破了1Tbit/s，更在多芯光纤中实现了215.04Tbit/s的总传输速率。
“然而，真正的革命性一步在于‘瘦身’。”论文第一作者、北京大学博士生韩君豪透露，为了满足边缘设备对“轻量化”的极致需求，团队大胆地去除了传统实验室中的庞大台式设备，取而代之的是只有“硬币🪙大小”的集成『芯片』与『半导体』光放大器。得益于微光梳本身极高的信噪比“底子”，这套『芯片』级系统成功扛住了性能考验。最终，一个体积仅为传统系统百分之一左右的微型化平台，在10公里传输中稳稳承载了5Tbit/s的聚合容量。
王兴军介绍，这种“高容量、低功耗、微型化”的传输系统，将成为未来低空智能、具身智能、绿色『数据中心』等诸多前沿领域不可或缺的“大动脉”，为我国在下一代高密度计算网络建设中构建核心优势提供了坚实的技术支撑。
新知解码
什么是边缘计算
以城市交通打个比方：云端计算就像把所有车辆都导向一个大型中心车站进行调度——虽然强大，但距离远、易拥堵。边缘计算则是把小型调度站直接建在各个街区路口。
进一步，智能汽车要识别突然从马路冲出的行人，如果先把视频传给云端『服务器』，等指令传回，事故早已发生。边缘计算就是让车辆或路边的基站瞬间完成判断和反应。它把计算能力从遥远的“中央大脑”下沉到我们身边的“神经末梢”——比如大家身边的手机、路灯上的传感器等。
这样不仅反应速度飞快，还能把大量琐碎数据(比如路灯监控视频)就地处理消化，只把关键结果(如“发现违章”)上传云端，极大减轻了网络和『数据中心』的压力。
(本报记者晋浩天采访整理)
