自动驾驶革命的到来

2017年光学前沿会议的四大核心主题之一为“自动驾驶领域的光学和光子学”，于9月19日上午召开。美国Luminary科技公司的联合创始人之一、首席技术官Jason Eichenholz在会议上发表了关于自动驾驶汽车中先进激光雷达技术的演讲。

图注：Luminary公司首席技术官Jason Eichenholz。

“自动驾驶”代表任何能够自动控制加速和刹车的汽车，也代表完全无人操控的全自动系统。而Luminar公司则致力于研究后者。尽管自动驾驶技术在计算和机器视觉方面已取得了巨大进步，但对于能够实现完全自动驾驶的激光雷达技术的研究仍旧止步不前。

Eichenholz在演讲中着重强调了自动驾驶技术的下一步研究工作，以及Luminar公司为生产出实用性激光雷达所制定的一系列技术要求包括：保持200米的安全距离、对人眼无害的激光器、每秒捕捉数百万个点并保持10fps的帧率、以及在雾天和其他恶劣天气下安全行驶的能力。

Eichenholz概述了一些Luminar公司在研究激光雷达技术中已采用的技术：选用对人眼无害的1550nm砷化铟镓（InGaAs）激光器、使用InGaAs线性雪崩光电二极管，以及在视野内扫描激光信号而非使用探测器阵列。

在演讲的最后，Eichenholz分享了他对激光雷达技术的看法。他认为激光雷达并不是适合所有技术需求的解决方式，其他的车载系统如摄像机系统，同样是整个汽车生态体系的一部分，但激光雷达技术是实现自动驾驶的必要条件。

我们倡导科学的方式是有效的吗？

在2017年光学前沿会议上，美国科学促进会（AAAS）的首席执行官Rush Holt表示，由于目前政治环境的多极化和不确定性，越来越多的科学家们向决策者和公众传达科学工作的重要性，然而这往往会适得其反。

图注：AAAS首席执行官Rush Holt。

民意调查显示，世界上90%的人们均认为科学非常重要。但目前存在一个令人担忧的被称为“事实背后”的世界，例如，公众不了解移民限制对科学竞争力的潜在影响。Holt认为这个问题主要由科学家造成，因为他们更注重传播事实和结果，而不是科学研究的过程。“我们过度执着于事实，认为在没有不确定性的情况下科学更加可信”，然而不确定性和研究中不断测试和修正的过程恰好揭示了科学的核心。

Holt表示，以一种试验性的、自我修正的以及充满不确定性的方式来传播科学，更能够提高公众对科学家的信任感，但其中仍存在道德层面的问题。他强调：“我们没有考虑到科学传播的道德观念与行为准则。科学无论对于科学家还是普通人来说，都是非常强大的。我们一直否认公众对科学的理解，这种做法是缺乏职业道德的。”“科学素养”的目标不应只是事实数据的转移，而是引导普通人“像科学家一样”思考。

如果科学家只是简单的向公众灌输事实，而没有考虑到公众对科学研究过程的需求，这不仅是一种无效的知识传播方式，也会破坏政策制定过程，并最终对社会造成伤害。因为社会需要理解并感受世界正面临的诸多挑战以及科学解决这些问题的想法和思考过程。“我们的挑战在于寻找到能够传播更多科学道理的方式。”

商业领域的量子科技

2017年光学前沿会议包含三场“远见者”（Visionary Speakers）主题演讲，其中之一关注了随着量子科技的实际应用而出现的商业与政治方面的问题。演讲人为德国TOPTICA公司联合创始人之一、美国光学学会（OSA）会士Wilhelm Kaenders。他表示，当今量子领域的发展“从科学的角度来看是非常显著的”，但其应用除了提供一些商业机遇，还出现了许多战略和国家利益相关问题。

图注：Wilhelm Kaenders发表关于量子科学和商业的演讲。

目前，物理学界与工业界正在从对量子态的理论认识以及量子系统的早期实验转向寻求主动控制及使用精密量子特性，例如量子叠加、量子纠缠以及量子相干性。因此，在新的层面上使用量子力学控制量子现象成为了目前研究的热点。

除了商业公司，各国政府同样大力支持量子科技的研究并投入大量资金。Kaenders特别指出英国政府针对量子科学做出的战略承诺。这项承诺起源于多年前由2004届OSA主席Peter Knight发起的《量子宣言》（quantum manifesto），在数十年的整体战略时期内，对教育、国家实验室做出了巨大贡献。Kaenders还列举出其他政府对于量子技术研究而做出的努力。例如，欧盟建立的“量子科技旗舰”（quantum technologies flagship），以及加拿大的“量子谷”（Quantum Valley），新加坡、荷兰、丹麦、德国、美国以及中国在近期内均展示出量子技术在航空航天方面的应用。

Kaenders表示，在众多国家政府表现出对量子科技的热情时，需要尽快确定量子领域在国际背景下的标准问题。对于一个国家而言，量子科技过于复杂，因此量子科技的研究需要全球性的努力与合作。

数据中心光学互联的前景展望

如今，对移动数据的需求正在创造一些深刻的技术挑战，推动产生新的光学架构和解决方案。IBM公司的光学通信与高速测试经理Marc Taubenblatt在“远见者”演讲中对数据中心的发展做了总结。他认为，未来数据通信的难题在于具体的硬件解决方案，未来的网络可能会集成到专用系统中，使得网络架构与任务的需求相匹配。

图注：IBM公司的Marc Taubenblatt。

美国沃森研究中心的报告指出，数据中心的工作负载正以每年21％的速度增长，机器学习和机器对机器（M2M）的流量也在迅速增长。其中有大约77％的M2M流量集中在少数几个数据中心，该统计强调了以往的设备互连解决方案由于功耗暴增而无法实施。

解决问题的关键是数据中心的交换机。更有效的光链路封装能够减轻电力危机，而使用光学开关代替电子开关能够消除大功率电光转换。Taubenblatt展示了IBM正在使用硅光子技术构建可重构光开关的工作。他还建议未来的网络架构需要考虑各种“认知工作负载”，网络流量依赖数据中心内高度可并行化的流量来处理峰值数据流。而新兴的高负载应用，如机器学习和图形分析可能需要随机访问非常大的内存集。

Taubenblatt总结称：“数据中心的通信需求是非常通用的。但事实是，这些不同的工作负载实际上具有不同的通信需求。未来的网络可能更多地利用光开关和快速控制算法来处理它们，以将特定类型的工作负载与最适合处理的硬件和架构相匹配。”

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来源： https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2017/september/prospecting_the_coming_automotive_revolution/

来源：https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2017/september/in_advocating_for_science_are_we_communicating_t/

来源： https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2017/september/quantum_technology_the_business_side/

来源： https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2017/september/optical_interconnects_in_data_centers_what_s_next/

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