田靜

2016年6月22日-24日召開的第四屆中國機場安全（安保）大會上，一臺由全球領(lǐng)先的移動寬帶網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)商華訊方舟科技有限公司（以下簡稱華訊方舟）自主研發(fā)的TAI-30亞太赫茲人體安檢儀首次公開亮相，獲得了與會代表及機場人員的高度關(guān)注，紛紛現(xiàn)場體驗該款先進設(shè)備帶來的震撼效果。同年9月，國內(nèi)首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的太赫茲主動式人體安檢儀在深圳寶安國際機場投入使用，使得安檢過程僅需2.8秒即完成人體360度立體成像，實現(xiàn)無輻射、無接觸安檢“秒過”通關(guān)。

這種震撼，來自于高新科技產(chǎn)品為我們的生活帶來的便利，更來自于這項達到世界先進水平的儀器所彰顯的中國智慧。

高分辨率人體識別設(shè)備

據(jù)了解，亞太赫茲是指頻率在30～100GHz的電磁波譜，由于其頻段與太赫茲頻段相鄰，且低于太赫茲頻段，因此被命名為亞太赫茲。亞太赫茲具有低量子能量、大帶寬、強穿透性等特點，在基礎(chǔ)科學(xué)、國民經(jīng)濟以及國家安全領(lǐng)域具有不可替代的應(yīng)用價值。與亞太赫茲相鄰的太赫茲波是電磁波譜中僅有的有待全面開發(fā)的頻譜資源，是世界發(fā)達國家爭先發(fā)展的核心頻譜戰(zhàn)略資源。2004年，太赫茲技術(shù)被美國評為“改變未來世界的十大技術(shù)”；2005年，被日本列為“國家支柱十大重點戰(zhàn)略目標(biāo)”；同年，我國由20多位院士參加的第270次香山科學(xué)會議，專題研討了如何在中國發(fā)展太赫茲科學(xué)技術(shù)，標(biāo)志著中國太赫茲研究戰(zhàn)略的啟動。

由深圳市政府及華訊方舟共同發(fā)起成立的深圳市太赫茲科技創(chuàng)新研究院，是國內(nèi)較早開展太赫茲研究與應(yīng)用的國際化、專業(yè)化的民營非盈利性組織，研究院成立以來，致力于搭建太赫茲領(lǐng)域國內(nèi)外溝通橋梁，跟蹤太赫茲前沿技術(shù)和科研成果，打造太赫茲科技成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)孵化的平臺。

為了國內(nèi)首臺太赫茲人體安檢儀的問世，華訊方舟太赫茲人體安檢事業(yè)部副總經(jīng)理及項目負責(zé)人祁春超博士帶領(lǐng)其研發(fā)團隊共40余人展開了專項攻關(guān)，歷時14個月，經(jīng)過艱辛的努力，終于突破了人體檢測與模式識別關(guān)鍵性技術(shù)難題，最終研制出主動式人體安檢儀——TAI-30亞太赫茲人體安檢儀。

TAI-30亞太赫茲人體安檢儀采用圓柱式主動三維全息成像技術(shù)，發(fā)射單元分別從不同角度發(fā)射低功率的亞太赫茲波信號對被測對象進行圓柱式掃描，接收單元采集被測對象反射回來的信號并對其進行重建，最終得到被測對象的三維圖像。亞太赫茲波功率密度不到0.13μW/cm2，遠低于國家環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB9175-88）規(guī)定的處于安全區(qū)的一級標(biāo)準(zhǔn)10μW/cm2，因此將其應(yīng)用于人體安檢儀時對人體細胞無害，可放心使用。同時此波段電磁波能穿透風(fēng)沙、塵埃、煙霧，并且可以透過普通衣物使藏匿物品成像。因為不同物質(zhì)對此波段電磁波的散射特性各不相同，TAI-30采用機器智能識別和人工輔助識別相結(jié)合的雙模式異物檢測技術(shù)，異物識別率可達99%，極大地提高了安檢的可靠性和安全性。

祁春超博士介紹說，傳統(tǒng)人體安檢設(shè)備最常見的是金屬安檢門和手持式金屬探測器，由于只能探測金屬物品、效率低下等因素，已經(jīng)不再適用于當(dāng)前人體安檢的發(fā)展需要。與之相比，TAI-30亞太赫茲人體安檢儀則具有以下優(yōu)勢：

無傷害——亞太赫茲人體安檢儀工作頻率為毫米波頻段，從微觀效應(yīng)來看，其光子能量低于4meV，而電離生物組織所需要的光子能量通常要達到16eV，因此遠不能使生物組織或細胞電離，因此，對人體無傷害。從宏觀效應(yīng)來看，該款設(shè)備經(jīng)過中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院檢測的實際值是0.13μW/cm2，理論值是0.03μW/cm2，不及手機輻射功率（400～800μW/cm2）的萬分之一。

功能強大——與傳統(tǒng)金屬探測器相比，TAI-30亞太赫茲人體安檢儀不僅可以對金屬物品進行檢測，還能夠?qū)Ρ粰z測對象攜帶的塑料、陶瓷以及液體等非金屬物品進行有效探測和識別；TAI-30采用主動成像技術(shù)，與被動式相比其信噪比更高，所得信息量大，成像清晰；由于采用圓柱式掃描，可以實現(xiàn)360度三維成像，確保對被檢測對象進行全方位檢查。

服務(wù)人性化——TAI-30亞太赫茲人體安檢儀的檢測方式為非接觸式，被檢測對象只需在指定位置靜止站立2秒鐘左右即可完成安檢，避免了搜身式安檢以及長時間排隊給檢測者帶來的不便。

祁春超博士說，該檢測儀的電磁波輻射功率為日常使用手機的萬分之一，其功率極低；成像分辨率5毫米左右，該尺寸與一只螞蟻大小差不多，即比一個螞蟻大的物體都能被辨識。未來可廣泛用于機場、海關(guān)、高鐵、地鐵等領(lǐng)域?！澳壳埃搩x器已在國內(nèi)申請40余項發(fā)明專利，且正在向美國申請12項國際發(fā)明專利?！?/p>

可以說，這臺太赫茲人體安檢儀的問世，標(biāo)志著我國在太赫茲安檢領(lǐng)域已達到國際領(lǐng)先水平。但目前基于標(biāo)本庫的不完整性，這臺設(shè)備只能自動識別出70%的攜帶物，隨著數(shù)據(jù)庫的充實，將來完全可以實現(xiàn)接近100%的智能識別。

太赫茲技術(shù)將得到多元化發(fā)展

自TAI-30亞太赫茲人體安檢儀在深圳寶安國際機場試用以來，得到機場工作人員和旅客的好評。試用過程中，TAI-30亞太赫茲人體安檢儀成功地檢測出刀具等違禁品以及其他金屬探測器無法檢測出的非金屬攜帶物。目前，祁春超博士帶領(lǐng)研發(fā)團隊正在對儀器軟件做進一步完善，并積極開展亞太赫茲人體安檢儀的推廣與培訓(xùn)工作。隨著相關(guān)工作的不斷推進，亞太赫茲人體安檢儀有望取代現(xiàn)有的旅客安檢門，實現(xiàn)更加安全而高效的安檢。

當(dāng)然，太赫茲技術(shù)的優(yōu)勢絕不僅僅體現(xiàn)在安檢上，祁春超博士介紹說，太赫茲是一種頻率介于0.1～10THz之間的電磁波。20世紀中后期被命名為太赫茲，之前稱之為遠紅外射線。其處于電子學(xué)和光子學(xué)交叉的頻段，具有電子學(xué)長波波段的波動性，同時還具備短波波段粒子性的特性，所以近10年到20年期間被廣泛地研究和得到應(yīng)用。

尤其是其獨有的寬帶寬特性及“指紋譜”特性，可用于物質(zhì)成份鑒定及無損特性檢測。適用于毒品的成份鑒定、食品中的違禁藥劑的檢測、中西藥成份鑒定及易燃易爆的檢測。同時，該特性使得太赫茲技術(shù)可以在通信領(lǐng)域獲得較大的傳輸速率。比如：目前的5G傳輸速率是100Mbps。但從理論上來說，采用太赫茲技術(shù)可達到10Gbps，基本上一整個圖書館的數(shù)據(jù)下載的速度不到1秒鐘。

如今，祁博士團隊正在和廣州地鐵、中廣核合作開發(fā)在線監(jiān)控的太赫茲時域光譜系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實時顯示人體成像及檢測水與土壤中的微生物。

我們有理由相信，在祁春超博士的帶領(lǐng)下，科研團隊必將挖掘出太赫茲技術(shù)更多的潛在能量，為我國科技發(fā)展助力，為創(chuàng)新強國夢助力！