$光启技术(SZ002625)$ 崔铁军：信息超材料在未来有着无穷的潜能

信息技术行业 教师

2023世界5G大会日前在河南省郑州市圆满落幕。中国科学院院士、东南大学毫米波全国重点实验室主任崔铁军解读了信息超材料的研发进展和应用潜能。

在5G标准的制定过程中，业界期待5G具备高速率、低时延、低功耗、广覆盖等特征。但在5G的商用过程中，特别是伴随着毫米波和MIMO技术的引入，5G在广覆盖和低功耗方面，还有很大的提升空间。崔铁军院士指出，6G给产业界展现的前景更为广阔，比如巨容量、巨连接、泛应用等，但要实现6G的美好愿景，除了传统方案的持续演进外，产业界更需要探索一些变革性与颠覆性技术，而智能超表面（信息超材料）就是解决6G挑战的途径之一。

“如果按传统方案推进6G，例如用更多的天线把MIMO从大规模MIMO变成超大规模MIMO，把毫米波应用到太赫兹，建更多基站，也还是存在成本高、能耗大等问题，所以在基本原理和硬件构建方面，我们在探索新的技术，一些变革性的技术。”

崔铁军院士介绍，“2014年，我们率先在全球提出全新的超材料概念，把它叫做‘数字编码超材料’，其特点是能把数字域的东西和电磁物理域有机地连接起来，通过不同的0/1在空间编码的排序调控电磁波，能够实现对电磁波的灵活操控。另一个好处是基于其数字编码超材料的定义，把有源器件融入超材料设计之中，使超材料从原来的静态变成一个动态，可以把传统的静态超材料对电磁波单一功能的调控变成实时可编程的材料。”

数字编码超材料一是在传统电磁场物理空间和数字空间建立一个天然的联系，二是把对电磁波的调控从静态调控变成现场可编程的实时操控，三是使超材料在操控电磁波的同时还可以处理数字信息，其研发成果引起了业界很大的反响。

目前，东南大学毫米波全国重点实验室建立了一套比较完备的信息超材料的体系，对信息超材料从通信领域、雷达领域到国防领域的应用都做了大量体系化的工作，也获得了国家自然基金委的大力支持。

崔铁军院士介绍，信息超材料在通信领域有很大的应用空间。目前该技术上实现了自主可控，自主提出的全新物理层，具有低功耗、现场可编程、易部署等优点。

2022年东南大学与中国移动一起进行了智能反射面对环境的调控，对环境信道的增强等实验，2023年把信息超表面（智能超表面）从原来钢铁结构推广到柔性薄膜上，做到光学透明，但是可以动态调控波束和波形的智能薄膜，这个薄膜可以贴在建筑物玻璃、高铁玻璃上，可以对信道进行动态调控，使电磁波的透射增强。据崔铁军院士介绍，该项目获得了2023年日内瓦发明金奖，并在亚运场馆进行了应用。

崔铁军院士还介绍了信息超材料与AI技术结合，基于AI的赋能，信息超材料有望成为极简架构、极便宜的智能超材料，做成一个“智能墙”，例如近场场景中，通过“灌入”不同的AI算法对房间内全景进行成像，并对屋内的人做不同性能的识别，比如监测脉搏、呼吸、手势等各类信息的感知探测，也可以实现对远场的智能感知和通信一体化。
未来，信息超材料还有望开发出更多的功能，发挥出更大的潜能。

来源：世界5G大会