| 单位名称 | 北京理工大学 | 大赛年份 | 2023年 | ||||
| 大赛届次 | 第18届 | 奖项 | 金奖 | ||||
| 发明人姓名 | 张晓，钟浩哲，曹良齐，信念，周茜，张瀚之 | ||||||
| 技术领域 | 其他领域, | ||||||
| 应用行业 | 科学研究、临床诊断、生物探索 | ||||||
| 项目类别 | 专利 | ||||||
| 专利类型 | 发明 | ||||||
| 专利情况 | 申请号 | 申请日期 | |||||
| 专利号 | 授权日期 | ||||||
| 计算机软件著作权证书登记号 | |||||||
| 项目简介 | 1. 发明目的、基本思路、与现有技术对比有什么改进与创新 1.光计算技术： 目前关于光谱信号大数据流的高速全光处理的研究在国际上还处于起步阶段，是光信息领域的研究热点，具有重要的科学意义和应用价值。本项目提出一种针对光谱信号进行高速全光运算的方法，被称为：光计算，它可突破传统光谱信息处理手段的速度瓶颈。在光计算系统中，待处理信号经过光计算光路即可完成预设运算。因此，光计算无需“光-电”或“电-光”转换，彻底摆脱了传统方法中探测器阵列的积分时间和计算机运算速度等因素对数据处理速度的制约。 2.光计算的应用： 光学相干层析成像(OCT)具有高分辨、非接触、灵敏度高等优点，已经在临床诊疗与科研中获得了广泛应用。随着OCT成像速度的提升，其光谱数据量骤增，再加上电子计算机的发展受到物理原理上的限制，导致运算速度提升缓慢，因此光谱数据的高速处理成了OCT技术发展的瓶颈。光计算作为一种新型超高速光学信息处理途径，可用于生物成像的光谱大数据流的实时处理与特征提取，是未来高速光谱域成像的核心科技之一。本项目研制的基于光计算的OCT系统已实现世界上最快的光谱信号处理速度，达到千万次每秒，超过基于电子计算机的传统方法，为实现高速全光信号处理提供了全新的道路。 |
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| 2. 已取得的社会及经济效益,如:产值、利润、节约能源及改善环境等方面 1.本项目利用光计算系统解决光谱大数据流的实时高速处理问题，给出了一种区别于传统电子计算方法的新途径。根据光在色散介质等元件中的传播特性，实现了一种可灵活选取冲激响应函数的光计算系统。这种光计算系统只需选取特定运算的冲激响应函数，即可实现该运算，并达到了千万次/秒的国际领先速度。基于光计算的光谱数据处理系统在高速光谱成像、快速光谱分析等方面具有实际价值。 2.不同于传统思路，光计算方法处理光谱数据的过程不需要“光-电”的转换，是一种全光的方法。这样做的优势之一就是避免了光电转换过程中对信号引入的电噪声，保证了处理结果的信噪比和准确性。 3.由于使用具有计算功能的光路，光计算方法可以高速处理光谱海量数据，最后直接实时输出处理后的结果，且几乎不会因为处理数据而造成延迟。所得光谱数据高速处理系统处理速度达千万次/秒级别，是国际速度领先的光谱数据处理系统。 4.光计算方法在高速OCT成像中有重要应用。基于光计算的OCT不但能实现世界领先的成像速度，而且还能进行色散矫正进而获得最佳的分辨率。 5.光计算为生物、医学等领域中光谱数据流的高速处理提供了新的方法和思路，具有重要科学意义和应用前景。 |
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| 项目进展阶段 | 小批量试用 | ||||||
| 备注 | 本项目的同行评价情况和成果参见附件PPT和PDF文件。包括：光计算相关研究在国际高水平SCI期刊上发表7篇论文，获得2项国家发明专利授权，并在学术会议上作邀请报告4次。相关成果荣获中国创造学会创造成果奖、全国高校教师自制实验教学仪器设备创新大赛一等奖（全国仅13项一等奖）。由于在光计算方面的突出工作，张晓获得“清华大学优秀博士后”称号（获奖比例为10/1700）、北京理工大学“教书育人”表彰。 | ||||||