60%、50%、25%……
　　這組數(shù)據(jù)，分別是湖北光電器件在全國市場、激光設(shè)備在全國市場、光谷的光纖光纜在全球市場的占比。
　　“湖北武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)在光電子信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獨(dú)樹一幟”。從中國第一根光纖、第一個(gè)光通信國際標(biāo)準(zhǔn)，到首個(gè)400G硅光模塊、首臺10萬瓦光纖激光器、首條柔性折疊顯示屏生產(chǎn)線……如今，光谷“光芯屏端網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)規(guī)模加速向萬億級規(guī)模沖刺，成為我國參與全球光電子產(chǎn)業(yè)競爭的主力軍。
　　光電子信息產(chǎn)業(yè)為何有望率先實(shí)現(xiàn)突破？作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，光電子信息產(chǎn)業(yè)還可以開辟哪些新領(lǐng)域、新賽道？近日，長江日報(bào)云端會客廳圍繞相關(guān)問題，邀請中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)物理學(xué)院教授徐紅星，華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心特聘教授謝長生兩位嘉賓做客直播間。
　　中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)物理學(xué)院教授徐紅星（左一）和華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心特聘教授謝長生（右一），聚焦光電子信息產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和前景，做客云端會客廳。
　　上網(wǎng)速度“快不快”
　　關(guān)鍵就是光纖通信
　　華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心特聘教授、中國計(jì)算機(jī)行業(yè)協(xié)會信息存儲與安全專委會會長謝長生。
　　長江日報(bào)：如何理解光電子信息產(chǎn)業(yè)？這一產(chǎn)業(yè)是如何發(fā)展起來的？
　　謝長生：光電子信息產(chǎn)業(yè)，在廣義上，就是一種既包括光子也包括電子的光電融合的產(chǎn)業(yè)。
　　什么是光？光是一種普遍存在的物質(zhì)。對光的研究在2000多年前就開始了，墨子就曾研究過小孔成像的原理。因而光科學(xué)既是非常古老的學(xué)科，又是非常前沿的學(xué)科。從科學(xué)概念上，光具有波粒二象性，它既是電磁波的一個(gè)波段，又是一種可直線傳播的粒子，我們稱為光子，能夠承載能量和信息。所以光信息產(chǎn)業(yè)，就是以光子為載體的信息產(chǎn)業(yè)。
　　“光電子信息產(chǎn)業(yè)”里的“電”，是以電子為核心的產(chǎn)業(yè)，例如集成電路產(chǎn)業(yè)。這一產(chǎn)業(yè)，在當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)中占主導(dǎo)地位，以美國硅谷為發(fā)端，從基礎(chǔ)研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到制造，整條產(chǎn)業(yè)鏈基本由美國所控制。我國現(xiàn)在的很多“卡脖子”技術(shù)問題，也都卡在“電”這一塊。我國的整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)，從最上游的EDA設(shè)計(jì)軟件，到集成電路的設(shè)計(jì)生產(chǎn)、制造環(huán)節(jié)，再到以集成電路為基礎(chǔ)的系統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)），乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)都存在“卡脖子”問題。
　　光電子信息產(chǎn)業(yè)，就是原有的集成電路產(chǎn)業(yè)加入了光的元素。在光這一塊，我國的研究及產(chǎn)業(yè)，與國際上的差距是比較小的。國內(nèi)外都還處于蓬勃發(fā)展的階段，產(chǎn)業(yè)生態(tài)遠(yuǎn)沒有成熟和成型，有巨大的發(fā)展空間。這是一個(gè)新機(jī)會，尤其是對作為中國光電子重鎮(zhèn)、正在打造“世界光谷”的武漢來說，更要抓住機(jī)遇加快發(fā)展光電子信息產(chǎn)業(yè)。
　　徐紅星：“光信息”的概念自古就有了，像我國西周時(shí)期“烽火戲諸侯”的著名典故，本質(zhì)就是通過光來傳遞信息。后來傳遞信息的方式越來越多，例如電報(bào)、電話。實(shí)際上，電話的發(fā)明者貝爾也發(fā)明過一種“光電話”，雖然在當(dāng)時(shí)受到實(shí)際條件的限制，信息實(shí)際傳播的距離比較短，但是已經(jīng)有了“光信息”的概念。
　　后來就有了光纖通信。“光纖”這個(gè)概念很早就有了，但由于光纖的損耗很大，通信距離受限，隨著光纖質(zhì)量的提高，實(shí)現(xiàn)用光纖來通信成為信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展到本世紀(jì)被廣泛應(yīng)用，光纖通信從研發(fā)到應(yīng)用的整個(gè)過程是一脈相承的。
　　光纖通信成為可能之前，必須有激光。激光和光纖通信構(gòu)成了現(xiàn)在信息社會的基本架構(gòu)。大家可能對這些沒有直觀的感受，但光纖通信可以做到高容量、快速地傳遞信息，例如現(xiàn)在大家要追劇、打游戲，要追求速度、容量和清晰度，依靠的就是光纖通信。
　　接著，就是光電集成技術(shù)的廣泛應(yīng)用和普及，就是說，有了光纖通信還不夠，我們還需要各種通信的應(yīng)用場景，需要進(jìn)一步提高通信的速度和效率，需要有大型的數(shù)據(jù)中心做支撐。
　　光計(jì)算、光傳感是最近發(fā)展起來的新技術(shù)，是適應(yīng)數(shù)字社會發(fā)展的需要。光計(jì)算對應(yīng)的是此前的電子計(jì)算。因?yàn)殡娮佑?jì)算的能耗、速度已經(jīng)遇到了發(fā)展瓶頸，而光計(jì)算（光電芯片）的運(yùn)算能力、運(yùn)算速度，會比電子計(jì)算有實(shí)質(zhì)性的提高，所以光計(jì)算這一領(lǐng)域發(fā)展是非?？斓?。另外，信息社會對智能傳感的需求也是非常旺盛的，光傳感是萬物互聯(lián)和智能社會的高效感知手段。
　　從產(chǎn)業(yè)的角度看，光電子產(chǎn)業(yè)無疑是非常重要的，不僅賦能通信，還賦能眾多產(chǎn)業(yè)，是這些產(chǎn)業(yè)能夠快速發(fā)展的重要條件和要素。例如激光雷達(dá)的普遍使用，就是無人駕駛的先決條件；在新能源、激光制造、智能建造等領(lǐng)域，都對光電子產(chǎn)業(yè)提出了很高的要求。
　　總而言之，光電子信息產(chǎn)業(yè)對國家的科技創(chuàng)新、對城市發(fā)展起到基礎(chǔ)性、奠基性、支撐性的作用。光電領(lǐng)域的發(fā)展也在不斷地改變我們的生活，一直都是推動人類社會和科學(xué)進(jìn)步的重要力量。
　　集成電路發(fā)展已接近“天花板”，光電子市場潛力巨大
　　中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)物理學(xué)院教授徐紅星（左一）和華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心特聘教授謝長生（右一），聚焦光電子信息產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和前景，做客云端會客廳。
　　長江日報(bào)：為什么說光電子信息產(chǎn)業(yè)是我們有望突破“卡脖子”技術(shù)難題的新領(lǐng)域？
　　謝長生：從集成電路純粹的產(chǎn)值來說，全世界大概有4700多億美元的市場規(guī)?！，F(xiàn)在集成電路的發(fā)展已經(jīng)遇到了瓶頸，摩爾定律接近天花板，從幾十納米到7納米、5納米，現(xiàn)在甚至到了2納米，再往下走，實(shí)現(xiàn)小于1納米的工藝非常困難。
　　相比集成電路，目前光電子的產(chǎn)值小一些，光電子器件大概有400多億美元規(guī)模，但是它的市場潛力非常大。在信息的獲取、處理、傳輸、存儲和表達(dá)5個(gè)環(huán)節(jié)上，光能夠解決很多電解決不了的問題，這里面有巨大的成長空間。
　　在光電子信息產(chǎn)業(yè)，我國有部分領(lǐng)域領(lǐng)先國外，同樣也有處于落后的部分。比如信息的獲取環(huán)節(jié)，全球排名前十的激光雷達(dá)企業(yè)中，有5家來自中國；在信息的傳輸方面，中國信科、華為都有領(lǐng)先世界的產(chǎn)品；在存儲、光計(jì)算、光顯示方面，我們也保持著一定的技術(shù)優(yōu)勢。
　　應(yīng)該說，現(xiàn)在我們和國際上基本處于相互競爭、相互追趕的態(tài)勢，差距并不大。趁著目前全球的光電子生態(tài)還沒有完全形成，我國有很大的機(jī)會在這個(gè)領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)突破。
　　長江日報(bào)：目前，我國光電子信息產(chǎn)業(yè)的區(qū)域布局是怎樣的？各自有哪些優(yōu)勢和側(cè)重？
　　謝長生：全國很多地方都在大力發(fā)展光電子信息產(chǎn)業(yè)，往往都發(fā)端于比較領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)。例如長春光機(jī)所、上海光機(jī)所、安徽光電所、西安光電所這幾家老牌的光電子領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)，推動了長三角、珠三角，長春、西安地區(qū)的發(fā)展。
　　還有深圳，雖然目前研究機(jī)構(gòu)比較少，但是產(chǎn)業(yè)環(huán)境比較好，特別是有以華為為代表的大量民營企業(yè)，在光電子信息產(chǎn)業(yè)上同樣十分領(lǐng)先。
　　研究機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)融合創(chuàng)新，是武漢“獨(dú)樹一幟”的密碼
　　長江日報(bào)：武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)的“獨(dú)樹一幟”體現(xiàn)在哪些方面？
　　中國科學(xué)院院士、武漢大學(xué)物理學(xué)院教授　徐紅星。
　　徐紅星：整體來說，光谷形成了基礎(chǔ)雄厚、生態(tài)豐富、創(chuàng)新氛圍濃厚的發(fā)展態(tài)勢，這是光電子信息產(chǎn)業(yè)“獨(dú)樹一幟”的具體所在。
　　武漢的光電子產(chǎn)業(yè)起步較早，光谷經(jīng)過近40年建設(shè)，產(chǎn)值規(guī)模邁向萬億元級別，整體的規(guī)模體量非常大。
　　光電子信息產(chǎn)業(yè)之所以能在武漢取得長足發(fā)展，首先是因?yàn)榛A(chǔ)深厚。包括武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢郵電科學(xué)研究院、中科院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院等科研單位，以及一批已有的和在建的國家級、省級實(shí)驗(yàn)室，為武漢光電產(chǎn)業(yè)打下了深厚的基礎(chǔ)。
　　其次，武漢的產(chǎn)業(yè)生態(tài)十分豐富。武漢的“光芯屏端網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)基本涵蓋了光電子信息的各個(gè)門類。武漢的激光器、激光加工、光纖、光電模塊、光電芯片、顯示屏等產(chǎn)業(yè)，在全國都具備一定的顯示度和產(chǎn)業(yè)特色。
　　這種豐富的生態(tài)逐漸形成了良好的創(chuàng)新氛圍。光電技術(shù)正快速拓展到各行各業(yè)。比如，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與武漢傳統(tǒng)的測繪專業(yè)優(yōu)勢相結(jié)合，把光電技術(shù)拓展到空天領(lǐng)域。
　　研究機(jī)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)相互促進(jìn)創(chuàng)新，這極大增加了武漢在科研和產(chǎn)業(yè)上保持領(lǐng)先全國、部分領(lǐng)先世界的機(jī)會。
　　謝長生：武漢在全國產(chǎn)業(yè)布局中有特殊的優(yōu)勢，在于它做到了將研究和產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，并且都保持了優(yōu)勢地位，這在全國城市里是比較少見的。武漢光電子領(lǐng)域科研和產(chǎn)業(yè)相互促進(jìn)，共生共贏是一個(gè)非常鮮明的特色，我們要繼續(xù)發(fā)揮這個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢。
　　武漢的光纖光纜在世界上名列前茅，在光器件、光顯示、激光器等細(xì)分領(lǐng)域處于國內(nèi)的中心位置。這與武漢早年的基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)突破有著很大的關(guān)系。
　　從研究機(jī)構(gòu)看，華中科技大學(xué)很早就在全國率先研制出高功率二氧化碳激光器，才逐漸孵化出武漢的激光產(chǎn)業(yè)，并輻射到全國，目前武漢的大功率光纖激光器、飛秒激光器在全國都是領(lǐng)先的。還有武漢郵科院，趙梓森院士領(lǐng)銜拉出國內(nèi)第一根光纖，才有了長飛光纖等國際領(lǐng)先的光纖光纜企業(yè)和國內(nèi)領(lǐng)先的光傳輸系統(tǒng)企業(yè)。還有武大遙感技術(shù)的研究，形成了全國領(lǐng)先的遙感產(chǎn)業(yè)。今天的武漢光電子信息產(chǎn)業(yè)，絕非一蹴而就，而是一個(gè)基于扎實(shí)的研究，逐步生長和發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)。
　　因此，為了實(shí)現(xiàn)光電子產(chǎn)業(yè)的未來的突破，我們還要繼續(xù)做好光電子的基礎(chǔ)研究，這是武漢也是全國發(fā)展未來光電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。以武漢光電國家研究中心為例，一組數(shù)據(jù)很有說服力：在全球十所知名光學(xué)機(jī)構(gòu)中，研究中心2008～2021年科學(xué)引文索引擴(kuò)展版論文總數(shù)、被引總頻次、ESI高被引論文數(shù)均排名第一，說明研究中心已位列國際光電領(lǐng)域基礎(chǔ)研究第一方陣。
　　武漢光電國家研究中心提出要頂天立地。頂天，首先就是要瞄準(zhǔn)世界光電科技前沿，做好基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，這是為解決一些未來技術(shù)的核心原理做研究，為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。立地，就要解決核心關(guān)鍵技術(shù)突破的問題，尤其是產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)上各個(gè)環(huán)節(jié)“卡脖子”的問題，未來我們都要在光電子新賽道上把這些瓶頸問題都解決掉。
　　比如武漢現(xiàn)在已經(jīng)可以生產(chǎn)飛秒激光器，還要實(shí)現(xiàn)時(shí)間更短、能量密度更高的阿秒超快激光器，把原理搞清楚，做出試驗(yàn)樣機(jī)，才能為下一代超快激光器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。將光電成像技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，可以探索大腦的奧秘，還可以發(fā)展各種新型的生物醫(yī)學(xué)儀器和設(shè)備產(chǎn)業(yè)，這個(gè)市場非常之大。研究多維光信息技術(shù)，對未來大容量光通訊和光存儲產(chǎn)業(yè)將起到極大的促進(jìn)作用。研究新的光電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，新的發(fā)光材料和顯示技術(shù)，新的對光敏感的智能織物，探索新的傳感技術(shù)，都可以發(fā)展出全新的光電大產(chǎn)業(yè)。我們還要及早規(guī)劃光電子產(chǎn)業(yè)的生態(tài)，從光電集成設(shè)計(jì)工具軟件ODA，到生產(chǎn)與制造的核心技術(shù)和裝備，再到光電測試儀器等薄弱環(huán)節(jié)，我們都要做好布局。
　　一方面是基礎(chǔ)研究，一方面是核心技術(shù)的突破，只有把基礎(chǔ)打牢了，才會在武漢現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上培育出更新更大更強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)來。
　　光電子是未來新賽道，越來越重要
　　長江日報(bào)：面向未來，光電子信息產(chǎn)業(yè)會開辟哪些新賽道，塑造哪些新優(yōu)勢？
　　徐紅星：從未來看，光電子信息產(chǎn)業(yè)會占據(jù)越來越重要的位置。
　　首先，光電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，會給精密制造領(lǐng)域帶來革命性的變革。傳統(tǒng)的精密機(jī)械制造會逐漸被光學(xué)制造代替，整個(gè)制造業(yè)會在未來實(shí)現(xiàn)精密化、智能化。從實(shí)際效果上看，通過光學(xué)精密制造和加工，能夠減少對環(huán)境的損害，并且極大提高加工質(zhì)量和效率，這也是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。光在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，會改變我們對制造的傳統(tǒng)觀念。
　　在生命健康領(lǐng)域，類似于光學(xué)在精密制造領(lǐng)域的應(yīng)用，也可以用于加工人體器官，但需要更精密的控制和加工技術(shù)?，F(xiàn)在的激光技術(shù)在美容、視力矯正、手術(shù)等領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用得比較多了，將來它的應(yīng)用范圍會越來越廣，對我們生命健康的影響會越來越大。另外，光學(xué)用于疾病檢測和診斷、健康監(jiān)測等會越來越多。未來隨著信息量、數(shù)據(jù)量增大，光電集成能發(fā)揮的作用將更明顯。
　　在光通訊領(lǐng)域，未來通訊對效率和容量的要求越來越高，這使得傳統(tǒng)的光電產(chǎn)業(yè)要提高標(biāo)準(zhǔn)、提高質(zhì)量，要更好符合這些發(fā)展新趨勢的要求。比如激光通訊，6G大容量通訊，以及未來智能駕駛領(lǐng)域的車路協(xié)同，實(shí)現(xiàn)更快更安全應(yīng)用。
　　智能傳感將是一個(gè)非常新的賽道，是智能社會的基礎(chǔ)，基于眾多光電設(shè)備和傳感技術(shù)（例如激光雷達(dá)就是其中一種），加上各種光學(xué)手段的相互結(jié)合，未來將催生更多新興的光電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。
　　在未來，比如建筑行業(yè)，看上去好像和光學(xué)沒有關(guān)系，但智能光學(xué)傳感技術(shù)可以把建筑的三維模型、空間分布、地下管線分布等立體構(gòu)型，通過光學(xué)傳感實(shí)現(xiàn)建模和數(shù)字化呈現(xiàn)。這種方式就是現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界的結(jié)合，可以更好地提高建筑水平。
　　再看量子通信，實(shí)際也是光通訊，是基于現(xiàn)有的光電設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，但需要光纖和光電集成器件達(dá)到量子通信的使用標(biāo)準(zhǔn)。通過量子通信，我們可以構(gòu)建一個(gè)更安全、更高效的通信網(wǎng)絡(luò)，這對傳統(tǒng)光電產(chǎn)業(yè)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，既是新要求也是新機(jī)會。
　　未來，還會有更多光電技術(shù)應(yīng)用到生活、產(chǎn)業(yè)的方方面面，會構(gòu)成一個(gè)非常基礎(chǔ)的新賽道，例如最近發(fā)展很快的太空探索，光電技術(shù)都會發(fā)揮很重要的作用。
　?。ㄩL江日報(bào)記者吳曈 常少華）