動(dòng)態(tài)

2021-02-21 02:45

科學(xué)中國(guó)人 2021年36期

拍赫茲通信新框架助力6G移動(dòng)通信

我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)日前在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《數(shù)字通信與網(wǎng)絡(luò)（英文）》上發(fā)表了“拍赫茲通信：用于無(wú)線通信的光譜融合”的研究成果，為6G移動(dòng)通信提供了新思路。

5G移動(dòng)通信已進(jìn)入商用化部署，各國(guó)紛紛瞄準(zhǔn)未來(lái)6G移動(dòng)通信展開研究工作，力圖搶占技術(shù)快車道。為了實(shí)現(xiàn)全頻譜和空間全覆蓋的終極目標(biāo)，有必要梳理人類所有可用的無(wú)線通信頻段，在排除具有強(qiáng)輻射且對(duì)人體有害的X光波段及太赫頻段之后，拍赫茲頻段成為僅剩的可用通信頻譜資源。近年來(lái)，針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界曾嘗試以多種光波作為信息載體的無(wú)線光通信技術(shù)，但這些技術(shù)僅使用拍赫茲頻段內(nèi)的碎片化頻譜，嚴(yán)重制約了通信網(wǎng)絡(luò)全局資源優(yōu)化性能。拍赫茲通信擁有超大帶寬和超高空間分辨能力，能兼容匹配多種形態(tài)的新型移動(dòng)終端和“空—天—地—海”的全空間應(yīng)用場(chǎng)景，滿足“人—機(jī)—物”互通互聯(lián)。

這項(xiàng)研究首次提出了拍赫茲通信新體系框架，突破了傳統(tǒng)肉眼視覺的光譜分段方法，有機(jī)融合紅外光、可見光和紫外光多段頻譜，實(shí)現(xiàn)拍赫茲全頻段的有效開發(fā)利用。通過(guò)頻譜感知智能選擇波長(zhǎng)與空間通道，揭示了全頻段信號(hào)傳輸特性和環(huán)境噪聲影響，展現(xiàn)了拍赫茲通信在室內(nèi)、室外和水下等全空間場(chǎng)景下的通信距離和數(shù)據(jù)速率性能極限，并挖掘了拍赫茲載波潛在的偏振和角動(dòng)量維度特征以用于信號(hào)調(diào)制與復(fù)用，能實(shí)現(xiàn)通信鏈路和網(wǎng)絡(luò)的靈活智能配置，服務(wù)于全息通信等新型高速業(yè)務(wù)與應(yīng)用。

2021年度全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告發(fā)布

12月20日，由科技部國(guó)家遙感中心組織編制的2021年度全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告正式發(fā)布。

報(bào)告具有3個(gè)亮點(diǎn)：一是成果多。2021年共部署4個(gè)專題，產(chǎn)出23個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，是開展專題研究最多的年份之一，產(chǎn)出數(shù)據(jù)產(chǎn)品也是歷年最多；二是更加突出可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。4個(gè)專題報(bào)告從選題上直接對(duì)標(biāo)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，而且以聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提出的2015年為基準(zhǔn)年，對(duì)目標(biāo)提出前和提出后的陸域生態(tài)系統(tǒng)狀況、糧食生產(chǎn)形勢(shì)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)比分析，從而反映全球可持續(xù)發(fā)展進(jìn)展情況；三是在分析深度上更下功夫。如湖泊專題，不僅分析了氣候變化背景下湖泊水量的變化，還進(jìn)一步對(duì)危害淡水安全的藻華爆發(fā)情況進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間序列的監(jiān)測(cè)分析。

各國(guó)紛紛瞄準(zhǔn)6G移動(dòng)通信展開研究工作

報(bào)告未來(lái)將聚焦糧食安全、“雙碳”目標(biāo)與氣候變化、可持續(xù)發(fā)展等全球性熱點(diǎn)問題及冰凍圈、生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域開展遙感監(jiān)測(cè)與分析。目前已確定2022年兩個(gè)專題是“北極冰雪與生態(tài)環(huán)境變化”和“全球大宗糧油作物生產(chǎn)與糧食安全形勢(shì)”。

科技部自2012年啟動(dòng)“全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)年度報(bào)告”工作，截至2021年已連續(xù)10年發(fā)布了29個(gè)專題報(bào)告。該項(xiàng)工作為國(guó)家重大戰(zhàn)略、國(guó)際社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對(duì)氣候變化提供了科學(xué)數(shù)據(jù)和決策支撐，是助力我國(guó)遙感科技走近世界舞臺(tái)中央、推動(dòng)我國(guó)深度參與全球環(huán)境治理的具體舉措和務(wù)實(shí)行動(dòng)。

世界最強(qiáng)流深地加速器首批成果發(fā)布

中核集團(tuán)披露，中國(guó)首個(gè)深地核天體物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)首批實(shí)驗(yàn)成果發(fā)布會(huì)12月18日在北京舉行。首批發(fā)布4個(gè)核天體物理關(guān)鍵反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)量靈敏度和統(tǒng)計(jì)精度均高于國(guó)際同類裝置水平，達(dá)到國(guó)際核天體物理直接測(cè)量的最大曝光量、最寬能量范圍和最高靈敏度。

此舉標(biāo)志著中國(guó)核天體物理實(shí)驗(yàn)研究步入國(guó)際先進(jìn)行列，中國(guó)成為世界上第三個(gè)具備開展深地核天體物理研究的國(guó)家。美國(guó)核天體物理聯(lián)合會(huì)前主席邁克爾·威徹、歐洲射線天體物理實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人羅蘭·戴爾、日本國(guó)家天文臺(tái)尾野敏貴分別發(fā)來(lái)視頻祝賀和肯定。

據(jù)介紹，核天體物理是基礎(chǔ)科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一。中國(guó)物理學(xué)長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中將核天體物理列為重要發(fā)展領(lǐng)域，而基于深地實(shí)驗(yàn)室的天體核反應(yīng)測(cè)量能夠提供最基礎(chǔ)和精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室位于四川省涼山州錦屏山，是目前世界上最深的地下實(shí)驗(yàn)室，垂直巖石覆蓋達(dá)2400米。為更好開展核天體物理關(guān)鍵反應(yīng)直接測(cè)量研究，中國(guó)原子能科學(xué)研究院牽頭聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、北京師范大學(xué)等國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)力量，在中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室完成深地加速器安裝運(yùn)行。2020年12月26日，強(qiáng)流加速器成功出束，成為世界上最強(qiáng)流深地加速器。

中國(guó)建成國(guó)家溫室氣體觀測(cè)網(wǎng)

中國(guó)氣象局發(fā)布我國(guó)第一份國(guó)家溫室氣體觀測(cè)網(wǎng)名錄，這標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)溫室氣體觀測(cè)網(wǎng)基本建成。此舉將進(jìn)一步豐富我國(guó)地面氣象觀測(cè)站布局，提升氣候變化監(jiān)測(cè)評(píng)估能力，持續(xù)為我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)成效科學(xué)評(píng)估與碳排放核算提供數(shù)據(jù)支撐。

溫室氣體是引起氣候惡化最主要的大氣成分。此次發(fā)布的觀測(cè)網(wǎng)名錄包含60個(gè)覆蓋全國(guó)主要?dú)夂蜿P(guān)鍵區(qū)，并以高精度觀測(cè)為主的站點(diǎn)，由國(guó)家大氣本底站、國(guó)家氣候觀象臺(tái)和國(guó)家及省級(jí)應(yīng)用氣象觀測(cè)站（溫室氣體）等組成。其觀測(cè)要素涵蓋《京都議定書》中規(guī)定的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫和三氟化氮7類溫室氣體。

我國(guó)是世界上較早開展溫室氣體本底觀測(cè)的國(guó)家之一。中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司司長(zhǎng)曹曉鐘介紹，這張“網(wǎng)”背后，是中國(guó)氣象局代表中國(guó)長(zhǎng)期持續(xù)參與世界氣象組織大氣成分觀測(cè)計(jì)劃，近40年探索積淀形成的觀測(cè)、標(biāo)校、產(chǎn)品、應(yīng)用、服務(wù)完整業(yè)務(wù)體系。

溫室氣體是引起氣候惡化最主要的大氣成分

“這將是一張影響深遠(yuǎn)的觀測(cè)網(wǎng)?！敝袊?guó)工程院院士、中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員張小曳介紹，依托長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)和專業(yè)人才隊(duì)伍，2021年以來(lái)中國(guó)氣象局成立了國(guó)家級(jí)溫室氣體及碳中和監(jiān)測(cè)評(píng)估中心，在多個(gè)省份設(shè)立分中心，建成我國(guó)碳中和行動(dòng)有效性評(píng)估系統(tǒng)，準(zhǔn)確區(qū)分全球、區(qū)域、城市等不同尺度的自然碳通量和人為碳通量，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

國(guó)家數(shù)值風(fēng)洞套裝軟件迎來(lái)首次“合龍”

12月17日，中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心歷經(jīng)4年研發(fā)的、國(guó)產(chǎn)計(jì)算流體力學(xué)可視化軟件NNW-TopViz在成都正式發(fā)布。這是國(guó)家數(shù)值風(fēng)洞套裝軟件全體系的首次“合龍”，標(biāo)志著我國(guó)流體力學(xué)軟件在自立自強(qiáng)道路上邁出了關(guān)鍵一步。

據(jù)項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，國(guó)家數(shù)值風(fēng)洞工程由中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心聯(lián)合國(guó)內(nèi)數(shù)十家優(yōu)秀單位共同建設(shè)，將在我國(guó)計(jì)算流體力學(xué)領(lǐng)域建成擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、面向國(guó)內(nèi)開放共享、達(dá)到世界一流水平的標(biāo)志性戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施。目前已發(fā)布網(wǎng)格生成軟件NNW-GridStar、流場(chǎng)仿真軟件NNW-FlowStar、“風(fēng)雷”開源軟件NNW-PHengLEI，此次流場(chǎng)可視化軟件NNW-TopViz的發(fā)布，是國(guó)家數(shù)值風(fēng)洞套裝軟件的首次“合龍”，正式完成套裝體系。

該套裝軟件可實(shí)現(xiàn)高精度的流體計(jì)算機(jī)仿真模擬，計(jì)算各項(xiàng)氣動(dòng)性能，幫助研究人員直觀、有效地洞察流場(chǎng)數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與本質(zhì)，快速、準(zhǔn)確、全方位地把握流場(chǎng)要素特征信息、流動(dòng)機(jī)理和變化規(guī)律，可廣泛應(yīng)用于航空航天、地面交通、能源動(dòng)力等領(lǐng)域。