博士后“揭榜”攻关,千米高空给地球做“CT”的“硬科技”诞生


长江日报大武汉客户端9月1日讯(记者刘克取 通讯员武仁轩)在武汉大学地球空间信息技术协同创新中心明亮的实验室内,博士后段志鑫正全神贯注地调试着一台造型精密的仪器——可编程高光谱激光雷达装备。他的目标很明确:让这台重量控制在5公斤以内的设备,未来能轻松搭载在无人机上,翱翔于千米高空,像给地球做“精细CT”一般,以毫米级的精度扫描地表的三维形态,并“透视”物体的内部属性与材质成分。

段志鑫正在调试设备。记者刘克取 摄

这项有望填补国内空白的技术,正从实验室加速迈向应用,而其起点,正源于武汉市在深入实施“楚材聚汉 共建支点”行动中,精心搭建的“英雄杯”博士后创新创业大赛“揭榜领题”赛道。大赛通过创新机制,聚焦打通产学研融合“堵点”,广泛征集产业需求端的“英雄帖”,搭建起连接企业技术难题与高校创新资源的桥梁。以“张榜”为号角,以“揭榜”为契机,引导段志鑫等博士后青年人才直面企业发展的关键技术难题,将创新智慧直接浇灌在产业发展的最前沿。

企业张榜求贤,博士后团队“揭榜”攻关关键技术

与常规赛道不同,武汉市首届博士后“英雄杯”创新创业大赛特别设置了“揭榜领题”专项赛——由企业提出亟须突破的关键技术难题,面向全国博士后团队公开“张榜”,寻求解决方案。

武汉市首届博士后“英雄杯”创新创业大赛“揭榜领题”专项赛对接现场。通讯员供图。

在遥感领域深耕多年的武汉珞珈伊云光电技术有限公司,敏锐地捕捉到了行业发展的瓶颈:传统激光雷达虽能获取三维信息,但缺乏对物体成分的深度感知;高光谱技术虽能识别物质,却难以兼顾高精度空间信息。两者结合,长期受制于设备笨重、数据处理效率低、成本高昂等难题,极大限制了其在智慧城市、精准农业等广阔场景的应用。痛点即机遇!珞珈伊云果断“张榜”——悬赏200万元,寻求“可编程高光谱激光雷达装备”的突破性方案,这也是大赛中发榜金额最高的项目。

“大赛为企业和像段志鑫这样的青年博士后人才搭起了一座精准对接的桥梁。”武汉珞珈伊云光电技术有限公司总经理吴安磊坦言,面对科研攻关和技术升级的迫切需求,单靠企业自身力量往往力有不逮,“揭榜领题这种形式,既发挥了企业作为创新主体的需求导向作用,又能在全国范围内高效调动博士后团队的科研攻关能力,是解决关键技术难题的有力途径”。吴安磊对项目寄予厚望,他表示这项技术一旦成功应用,将大幅提升城市管理和环境监测的效率与精度,其价值远非金钱所能衡量。

这张凝聚着产业期待的“英雄帖”,迅速吸引了段志鑫及其团队的注意。段志鑫是湖北人,2023年从南京大学博士毕业后,怀揣着对家乡创新发展的热忱,选择回到武汉成为一名博士后。“看到榜单,我们团队既感压力,更觉兴奋。这正是我们研究方向的强项,也是产业急需突破的‘硬骨头’。”段志鑫回忆道。

在武汉市精心搭建的“揭榜领题”平台上,段志鑫团队凭借扎实的前期积累和清晰的攻关思路成功揭榜,一个产学研紧密协同的创新联合体就此诞生。

锚定攻关重点,让激光雷达既轻便又“机灵”

段志鑫团队面临的挑战是多维度的:如何让“激光雷达”与“高光谱”这对“黄金搭档”实现真正的高效融合?如何让装备轻量化以适应无人机搭载?

段志鑫形象地阐释他们的目标:“激光雷达擅长获取三维几何信息,如同看清骨骼轮廓;高光谱则能精准识别物体类别和属性,好比辨析组织成分。它们的深度融合,就像给地球做一次全面的‘CT扫描’,能实现‘1+1远大于2’的感知效果。”以农业监测为例,传统设备可能只能判断作物高矮疏密,而他们的装备不仅能精确探测作物的三维表型,还能“看懂”作物的种类、含水量、叶绿素含量等关键生化信息,为精准农业管理提供前所未有的决策依据。

段志鑫(左)与团队成员。记者刘克取 摄

数据处理的高效性是项目的核心壁垒之一。高光谱成像产生的庞大数据流中,充斥着大量冗余信息,严重拖慢了系统的实时响应速度。团队骨干周昊博士提出了“动态开窗”的巧思。“不同物质都有其独特的光谱‘指纹’,就像身份证。”周昊解释道,“我们通过编程,动态控制设备的感光范围,只针对性地采集目标区间的关键光谱数据,主动‘屏蔽’无关波段的干扰。”段志鑫补充道:“这就像我们只打开需要的窗户,大大减少了无效数据的涌入,将数据处理负荷直接降低了50%以上,让整个系统变得更‘机灵’。”

在“英雄杯”博创赛参赛期间,段志鑫团队得以与智能制造、光电子、生物大健康等领域的博士后深入碰撞,开展跨学科对话。这种交流激发了他们在装备轻量化上的关键突破。团队创新性地优化了传感器集成方案和整机结构设计,成功将高光谱激光雷达的重量压缩到5公斤以内,使其能够轻松搭载于普通的无人机平台,极大地拓展了应用场景的边界。“重量是决定它能否飞起来、飞得远的关键,”段志鑫指着精密的原型机说,“轻量化突破,等于为它插上了翱翔的翅膀。”

扎根武汉搞创新,研究视野从实验室看向市场

“参加‘英雄杯’,尤其是‘揭榜领题’赛,彻底转变了我的科研视角。”段志鑫深有感触地说,“以前在实验室,可能更关注理论突破和论文发表。但现在,我们做研究的出发点首先是:这技术能解决企业什么实际问题?市场真正需要什么?大赛提供的不仅仅是宝贵的研发资金扶持,更重要的是让我们找到了技术落地的精准切口和市场需求的第一手反馈。”在武汉市“政产学研用”协同创新生态的强力支撑下,段志鑫博士后团队的科研成果从实验室走向产业化的进程被显著缩短。

直面产业需求,也促使团队的研究方向更加聚焦和高效。目前,他们正紧锣密鼓地攻关“可编程高空间分辨率高光谱成像”“多视场毫米级激光雷达精准扫描”“激光雷达与高光谱紧耦合高效融合”等多项核心技术。研发进程捷报频传:目前,已在激光雷达精准测距技术等方面取得重要突破,成功申请发明专利并发表高水平论文。每一项进展,都向着最终解决企业提出的技术难题更近一步。

展望未来应用,段志鑫信心满满。这款正在孕育中的国产高端装备,预计将于明年正式面世,实现我国在该领域技术装备的自主可控。“交付生产后,它将在城市精细化管理、精准农业、生态环境保护等多个关乎国计民生的领域大显身手。”段志鑫描绘着蓝图,“我们的目标,是让‘武汉造’的尖端激光雷达装备,服务全国,走向世界。”

段志鑫团队的成长轨迹,正是武汉市深入实施“楚材聚汉 共建支点”行动结出的硕果。如今在武汉这片创新创业的热土上,博士后作为最具创新活力的青年力量,正被赋予更广阔的舞台——他们不再仅仅是实验室里的探索者,更是直面产业难题、勇闯科研“无人区”的解题人。他们的奋斗正加速推动着科研创新成果从“书架”走向“货架”,为武汉在支点建设中当好龙头、走在前列注入澎湃的青春动能。

【罗田甜】

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