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增强“芯”动力 发挥创新源头作用——信研院承担国家重大科技专项的启示

刚刚过去的十一五是全面实施国家中长期发展规划纲要的五年,我国科技发展进入了重要跃升期,科技对经济社会发展的支撑引领作用不断增强。

这个五年,也是清华大学信息技术研究院(以下简称信研院)充分发挥自身技术优势和机制体制创新优势,积极投身国家科技创新体系建设的五年。五年来,信研院始终面向国家战略需求与科学技术前沿,紧密依托清华大学信息领域的四个一级学科(即计算机科学与技术、电子科学与技术、信息与通信工程和控制科学与工程),与国内外多家一流科技企业开展卓有成效的合作,承担了多项国家重大项目,在无线移动通信、数字电视技术、微处理器技术、海量信息处理技术等几大领域相继取得不同程度的创新与突破。特别是在承担核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品(以下简称核高基)新一代宽带无线移动通信网国家重大专项方面,信研院取得了一批重要的阶段性成果:掌握了一批支撑产业发展的关键技术,产生了一批具有自主知识产权的核心产品,形成了一支具有一流技术创新能力的科研队伍,培养了一批具有项目实践经验的创新人才。

关键技术自主创新应从开始

核高基重大专项聚焦的技术是电子整机和国防装备的核心与灵魂,是提升信息产业核心竞争力的根基所在。信研院抓住这一促进产业和学科共同进步的重大机遇,将清华大学的综合学科优势与满足国家重大需求相结合,承担了包括面向工业控制领域应用的信息处理与控制SoC”数字电视SoC芯片算法和样片测试众核处理器研究关键技术及应用性研究国产基础软件集成应用测试国产操作系统参考实验在内的多个科研项目。

数字电视 SoC芯片作为数字电视电路系统中技术门槛最高、附加值最高的部分,也是核高基高端通用芯片领域的重点支持方向之一。数字电视技术研究中心主任宋健与整个数字电视中心科研团队和同方股份一道承担了核高基数字电视SoC芯片项目。本数字电视SoC芯片项目的核心技术是地面数字电视DTMB解调技术,计划同时集成UTI技术和DVB-C技术,并在双天线分集接收、低复杂度实现、芯片低功耗设计等多个方面开展深入、系统的研究,目前已取得阶段性成果。

面向工业控制领域应用的信息处理与控制SoC”2008年的核高基专项中清华大学唯一一个牵头课题,这一针对工业控制领域的系统芯片研究经信研院2007年种子基金支持孕育而成,为此信研院与微电子所进行学科联合,共同成立了移动计算中心。据项目负责人李兆麟介绍,科研团队充分借助成员各自的优势,分析出我国在异构多核SoC技术和光纤总线技术等相关工业控制领域的共性需求,研制出了以应用为导向、具有自主知识产权的信息处理与控制SoC,单片集成了嵌入式CPUDSP等异构多核,同时还首次集成了100Mbps 光纤总线协议控制器以及其他工业用的标准外设接口,填补了我国在异构多核SoC技术和光纤总线技术等相关工业控制领域的空白。目前,该项目成果已获国家发明专利4项,发表学术论文近30篇,出版学术著作1本,获批光纤总线技术的国家标准和行业标准各1项。研制成果可推广到工业控制、通信、铁路等多个应用领域。

基础软件产品包括操作系统、数据库、中间件及办公软件等,目前国内已有相当多的软件企业开展研发,由于水平参差不齐且通用性不强,因此,对软件集成性能测试工具的研发具有较大的挑战性。戴桂兰带领的科研团队发挥Web与软件技术研究中心的研究优势,承担了国产基础软件集成应用测试项目。研究人员在对软件性能测试方法和技术开展深入研究的基础上,针对基础软件产品的质量特性、互操作性、集成能力、应用性能等方面展开攻关,突破了软件集成性能测试的关键技术,在性能监控、监控与测试任务分配等方面取得多项创新成果,形成了包括测试环境、系统、用例、规范和评价指标等在内的完整测试体系,并建成了针对国产基础软件集成应用测试的通用基础设施平台,这套具有自主版权的软件集成性能测试工具,将为国产基础软件的重大信息化应用提供有力支撑。

有力支撑新一代无线通信技术当功归融合

新一代宽带无线移动通信网重大专项中,信研院无线与移动通信技术研究中心(以下简称无线移动中心)充分发挥了多年研究积累和集团作战的优势,先后承担了 “TD-LTE基站预商用设备开发电波传播与信道建模技术研究超高速无线局域网无线接口关键技术研究与验证11个项目。

据信研院院务委员会副主任兼无线与移动通信技术研究中心(以下简称无线移动中心)主任王京介绍,该科研团队在无线及移动通信领域具有多年的研究基础,其前身是清华大学电子系的微波与数字通信技术国家重点实验室所属的931研究室,曾为我国第三代移动通信事业做出重大贡献。然而伴随着信息领域学科交叉融合及产业化程度的不断加深,原有人员规模过小、管理模式单一等问题制约了团队的进一步发展。2003年信息学院启动实体化改革后,成立了面向团队攻关和承担大型科研项目的信研院,王京带领的无线移动团队组成了信研院成立最早、规模最大的研发中心。在信研院创新的科研体制支持下,经过8年的发展,目前团队规模已壮大到26人,并积累了丰富的大项目研发经验,本次承担的新一代宽带无线移动通信网重大专项项目涉及技术研究、标准制定、设备开发、产业化和实用化等关键过程,广泛分布在产业链的各个环节。

“TD-LTE基站预商用设备开发项目由无线移动中心副主任粟欣率团队承担。该团队结合这一标准的基站预商用设备开发,开展了TD-LTE基站间多点协作关键技术研究。据介绍,目前该项目在TD-LTE系统同步技术、基站协作系统协作波束成型和协作节点的透明式传输方法等方面已取得一系列研究成果,先后申请发明专利8项,为我国从3G4G的平滑过渡提供了有力的支持。

除公众无线通信领域以外,针对专用无线通信领域的研究信研院也走在了前列。2010年,粟欣带领的团队代表清华大学率先提出的基于BradioBroadband Radio:宽带无线)的专用宽带无线接入系统及技术,成为中国通信标准化协会制定的我国三大宽带无线接入规范之一的核心支撑。以此为基础,团队承担了重大专项中宽带无线接入技术测试与评估环境开发项目,针对其开展了基于专网应用的宽带无线接入的业务模型、信道模型、链路级及系统级公共评估方法的研究,并通过建立宽带无线接入链路级和系统级公共评估平台,完成了一系列与宽带无线接入关键技术有关的评估工作。目前,已支持在中国通信标准化协会立项制定行业标准1项,申请发明专利2项,发表学术论文6篇。

电波传播与信道建模技术研究是重大专项第一批启动的项目之一,由无线移动中心肖立民带领的团队承担了其中分布式MIMO信道的测量与建模工作,研制完成了支持6GHz以下2个频段4X4分布式MIMO信道测量平台,研发了相应的测量数据分析软件,并对分布式MIMO信道建模方法和信道模型开展了研究。目前,已向中国通信标准化协会和未来移动通信论坛提交标准化提案3项,申请发明专利4项,发表论文6篇。据项目负责人肖立民介绍,对MIMO信道的测量与建模研究,将贯穿于下一代无线通信系统的研发、部署、优化和运行全过程中,该项目可为未来无线与移动通信系统提供理论和实践依据,对通信技术的研发与应用起到基础性和先导性作用。

超高速无线局域网无线接口关键技术研究与验证专项课题产生于移动互联网数据井喷式增长、移动运营商急需新一代WiFi来应对数据流量爆发的大背景下。该项目负责人、无线移动中心李云洲提到,基于用户需求和技术发展趋势,国家及时地设立了该项目,以期在新一代无线局域网的国际标准和芯片方面取得突破。目前,该项目在相关重大需求、相关技术标准、WiFi芯片设计等多个层面展开布局,围绕着IEEE 802.11n的演进标准——802.11ac的标准提案和关键技术开展工作,争取在IEEE802.11ac标准中取得核心知识产权,预期解决密集用户区WiFi效率低下问题,初步解决芯片研制的实现瓶颈,以突破关键技术为起点,推进技术的标准化,最终达到提升产业化能力的目的。

重大专项科研攻关需探索机制创新

2009年科技部颁发的《国家科技重大专项管理暂行规定》中明确指出:重大专项是为了实现国家目标,通过核心技术突破和资源集成,在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程。可以说,每一个国家科技重大专项的顺利实施,除科研水平因素外,还需要承担单位的机制体制提供强有力的组织保障,信研院的自身定位及其现有科研管理体系很好地契合了这一要求。

事实上,清华大学成立信研院的目的之一,就是要探索适于凝练题目、凝聚队伍、凝结成果的重大项目培育、组织和转化机制,创造益于学科交叉融合、催生技术创新的氛围,为科研人员和研究生提供发挥才智、实现价值的良好条件。

成立8年来,信研院注重发挥学科交叉的重大项目组织平台和技术创新支撑平台作用成为其重要特色。作为重大项目组织平台,信研院先后与信息学院内相关院系开展紧密合作,共同开展跨学科重大专项攻关。2006年,信研院管理服务团队通过了ISO90012008质量管理体系认证,在重大专项立项、跟踪管理和结题等关键环节为科研人员提供更加完善的支撑和服务。在人才队伍建设方面,信研院配合国家重大专项需要,鼓励学科交叉团队建设,在人才引进、项目预算个性化服务等方面提供全力支持。同时,以用户协作网形式在清华信息国家实验室建立电子测试平台,为重大专项提供大型设备共享。

十一五开局之前,信研院先后设立了种子基金“FIT基金,并制定了《信研院科研管理办法》、《信研院种子基金管理办法》和《信研院FIT项目征集办法》等相关管理制度,明确了基金支持方案和原则。

这一记组合拳收到了成效。十一五期间,经过种子基金“FIT基金的支持孵化,一些原本并不大的项目团队经过积累和锻炼,科研攻关能力得到明显提升。截至2008年,种子基金支持的项目中, 3项申请到核高基新一代宽带无线移动通信网国家重大专项;“FIT基金支持的项目中, 2项申请到了国家重大专项。

针对新一代宽带无线移动通信网专项中涵盖技术领域广、产业链环节多的特点,信研院形成了以新一代移动通信网为主,宽带无线接入系统为辅,短距离无线互联为补充,传感器网络为信息获取的新手段,将各部分有机结合构成泛在网络

核高基”“数字电视Soc芯片算法和样片测试项目研发过程中,信研院特殊的机制体制同样起到了作用,具体合作模式为:由清华大学完成算法与产业化共性技术的研发并进行技术转移,由同方股份完成芯片设计和产业化推广,最终由终端和运营企业采用。

来自清华新闻网428日电

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/4209/2011/20110428154702606851497/20110428154702606851497_.html

【发布时间:2011-05-06】【浏览次数:1635】