【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】1月28日，上海技術(shù)物理研究所“局域場(chǎng)調(diào)控智能紅外探測(cè)”榮獲2025年度中國(guó)科學(xué)院杰出成就獎(jiǎng)基礎(chǔ)研究獎(jiǎng)。該項(xiàng)成果瞄準(zhǔn)空天紅外探測(cè)海量數(shù)據(jù)原位智能識(shí)別的國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，發(fā)現(xiàn)了紅外光電響應(yīng)可重構(gòu)新效應(yīng)，提出了局域場(chǎng)精準(zhǔn)引導(dǎo)離子有序排布新機(jī)制，通過光、電協(xié)同在時(shí)空維度實(shí)現(xiàn)局域場(chǎng)指數(shù)突變與載流子精準(zhǔn)操控，破解了紅外感知–計(jì)算一體化與雙極性光電記憶難題，建立了紅外光電響應(yīng)可重構(gòu)加權(quán)計(jì)算方法，構(gòu)筑了“探測(cè)端光處理-計(jì)算端電識(shí)別”同質(zhì)集成新架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了紅外動(dòng)目標(biāo)精準(zhǔn)識(shí)別，引領(lǐng)了國(guó)際智能紅外探測(cè)領(lǐng)域的研究，為我國(guó)空天紅外探測(cè)跨代發(fā)展提供關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。成果被國(guó)際知名同行評(píng)價(jià)為“集成了探測(cè)、存儲(chǔ)和計(jì)算功能”“代表著先進(jìn)”“實(shí)現(xiàn)了高準(zhǔn)確率識(shí)別”等。
 

　　什么是局域場(chǎng)調(diào)控智能紅外探測(cè)？它與傳統(tǒng)紅外探測(cè)有什么根本不同？
 

　　可以把傳統(tǒng)紅外探測(cè)器理解為一臺(tái)“溫度錄像機(jī)”——它只忠實(shí)記錄場(chǎng)景中的熱分布，所有識(shí)別、分析和決策任務(wù)都留給后端的計(jì)算機(jī)完成。而局域場(chǎng)調(diào)控智能紅外探測(cè)，則是在探測(cè)器中植入了“會(huì)思考的微像元”。通過精準(zhǔn)調(diào)控像元內(nèi)部的微觀電場(chǎng)，這些“智能像元”能在信號(hào)產(chǎn)生的瞬間就對(duì)信息進(jìn)行初步篩選：增強(qiáng)關(guān)鍵目標(biāo)信號(hào)、抑制無關(guān)背景干擾，甚至對(duì)動(dòng)態(tài)變化和細(xì)微差異更加敏感。這相當(dāng)于將一部分計(jì)算任務(wù)前移至感知環(huán)節(jié)，讓探測(cè)器在“看見”的同時(shí)就開始“理解”，從而實(shí)現(xiàn)更高效、更節(jié)能、更敏捷的紅外智能感知。
 

　　這項(xiàng)研究是在什么樣的背景下啟動(dòng)的？目前取得了哪些代表性進(jìn)展？
 

　　當(dāng)前，傳統(tǒng)紅外器件性能已逐漸逼近材料與工藝的物理極限，僅靠提升靈敏度或降低噪聲，難以滿足未來復(fù)雜場(chǎng)景對(duì)實(shí)時(shí)性、低功耗和信息提取效率的高要求。團(tuán)隊(duì)開始探索一個(gè)根本問題：紅外探測(cè)能否從“先成像、后計(jì)算”走向“邊感知、邊計(jì)算”？由此，團(tuán)隊(duì)將創(chuàng)新焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向探測(cè)器內(nèi)部的局域場(chǎng)調(diào)控工程，希望通過器件物理層面的革新，為紅外感知的智能化開辟新路徑。經(jīng)過從概念驗(yàn)證、機(jī)理分析到器件優(yōu)化、系統(tǒng)集成的持續(xù)攻關(guān)，該方向已在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)領(lǐng)域嶄露頭角，相關(guān)成果相繼發(fā)表于《Science》(2021)；《Nature Electronics》(2021)；《Nature Nanotechnology》(2023)等權(quán)威期刊，標(biāo)志著我國(guó)在智能紅外感知領(lǐng)域已躋身國(guó)際前沿。
 

　　將一個(gè)新物理機(jī)制轉(zhuǎn)化為可靠器件，過程中最大的挑戰(zhàn)是什么？團(tuán)隊(duì)如何突破？
 

　　最大的挑戰(zhàn)在于如何讓一個(gè)“物理上可行但工程上模糊”的新機(jī)制，變得可驗(yàn)證、可重復(fù)、可解釋。局域場(chǎng)效應(yīng)發(fā)生在微納尺度，極易與材料缺陷、工藝波動(dòng)等干擾因素混雜，導(dǎo)致早期實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)好時(shí)壞、難以捉摸。團(tuán)隊(duì)采取的策略是系統(tǒng)性理論構(gòu)建與跨維度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過設(shè)計(jì)多種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)合電學(xué)、光學(xué)等多維度表征手段，反復(fù)交叉印證，逐漸剝離干擾，厘清了局域場(chǎng)調(diào)控的真實(shí)作用邊界。在最困難的階段，當(dāng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論模型多次不符時(shí)，團(tuán)隊(duì)沒有急于求成，而是回歸問題本質(zhì)，通過深度集體討論，重新梳理研究路徑，區(qū)分核心機(jī)制與工程細(xì)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)了從“現(xiàn)象觀測(cè)”到“機(jī)理確認(rèn)”的關(guān)鍵跨越。
 

　　這項(xiàng)技術(shù)目前處于什么階段？未來有哪些值得期待的方向？
 

　　目前，團(tuán)隊(duì)正著力推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，致力于構(gòu)建覆蓋“智能探測(cè)器—智能讀出電路—智能視覺系統(tǒng)”的完整技術(shù)體系。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)持續(xù)深化光電傳感物理機(jī)制研究，探索不同材料體系與局域場(chǎng)調(diào)控模式的結(jié)合，進(jìn)一步釋放器件潛能。近期，團(tuán)隊(duì)在大尺寸智能光電材料與芯片制備方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果即將在《Nature Nanotechnology》發(fā)表，并受邀在《Nature Materials》撰寫該領(lǐng)域的綜述論文，系統(tǒng)展望智能紅外光電器件的未來發(fā)展趨勢(shì)。這些工作標(biāo)志著該方向正朝著規(guī)?；?、體系化應(yīng)用穩(wěn)步邁進(jìn)。
 

　　團(tuán)隊(duì)是如何凝聚并高效協(xié)作的？有哪些令人印象深刻的瞬間？
 

　　這是一支以青年為主力、平均年齡僅37歲的團(tuán)隊(duì)，采取“分組攻堅(jiān)、協(xié)同討論”的有機(jī)協(xié)作模式。研究所給予的長(zhǎng)期穩(wěn)定支持，尤其是鼓勵(lì)年輕人挑大梁的氛圍，讓團(tuán)隊(duì)能心無旁騖地投身于這類前沿探索中。令人印象深刻的往往不是某個(gè)單獨(dú)的突破瞬間，而是那些“連通時(shí)刻”——當(dāng)理論分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)需求在反復(fù)討論中相互咬合；當(dāng)多次失敗后，器件響應(yīng)第一次出現(xiàn)穩(wěn)定且符合預(yù)期的規(guī)律；當(dāng)團(tuán)隊(duì)從初期各有側(cè)重點(diǎn)逐漸凝聚共識(shí)，形成合力。這些時(shí)刻讓每位成員真切感受到，自己正在參與構(gòu)建一幅更大的技術(shù)圖景。
 

　　這樣的團(tuán)隊(duì)氛圍，給科研工作者帶來怎樣的成長(zhǎng)？
 

　　在這里，科研不是單打獨(dú)斗，而是在集體智慧中尋找共鳴。團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)“在不確定性中保持戰(zhàn)略定力”，不追求短平快成果，而是鼓勵(lì)從物理本質(zhì)出發(fā)，敢于探索、反復(fù)驗(yàn)證。成員們逐漸養(yǎng)成了系統(tǒng)性思維習(xí)慣：不僅關(guān)注器件本身的指標(biāo)，更會(huì)思考它在整個(gè)紅外感知鏈條中的價(jià)值，以及如何回應(yīng)真實(shí)世界的應(yīng)用需求。這種以問題為中心、以協(xié)同為支撐的科研文化，讓個(gè)人成長(zhǎng)與團(tuán)隊(duì)進(jìn)展同頻共振，也使得團(tuán)隊(duì)能在前沿領(lǐng)域持續(xù)產(chǎn)出原創(chuàng)性成果。
 

　　從跟隨到引領(lǐng)，從“看見”到“思考”，局域場(chǎng)調(diào)控智能紅外探測(cè)正悄然推開感知新世界的大門。