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作者：记者 张巧玲 郑千里
我们搞无线传感网一开始的时候就很注重需求牵引，面向国家重大战略和应用需求，开展无线传感网基础前沿、关键技术、应用开发、系统集成和测试评估技术等方面的研究。我们跟用户打成一片，根据用户反馈的意见，展开关键技术攻关，解决科研和用户需求“两张皮”的问题，同时在满足用户需求的过程中不断攻克关键技术。 ——上海微系统所副所长刘海涛 
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做好敏感的“远程神经末梢”
从上海浦东机场、2006年上海六***会，到上海智能交通、上海及宁波市的公共安全体系等的建设，再到今年10月的上海特奥会，中国科学院上海微系统与信息技术研究所(以下简称上海微系统所)在短短的7年间，就将其无线传感器网络的部分关键技术和设备深入到了一系列大规模的民用体系中，该所在嘉兴航运等建立的交通信息采集与传输传感网系统样机也已投入使用。 近日，《科学时报》记者从上海微系统所获悉，该所的无线传感网还被纳入上海世博会的应用计划，该所与上海市城市信息发展中心联合，由上海市科委支持立项的“智能交通传感网系统的研究”也已建立初步的应用示范。 无线传感网络是当代科学技术的热点也是难点之一，无线传感器网络由随机布设的大量多种类传感器节点组成，能够迅速组成自适应的网络拓扑结构，对分布式动态信息进行协同感知与处理，形成残缺、受限的自治综合信息系统，是人类的远程神经末梢。 上海微系统所在短短几年里不仅攻克了一系列关键技术，而且能在应用方面先行一步，其中的奥秘之所在，无疑为人们广泛关注。 “传感器网络是当代信息领域的前沿技术，现在可以解决的问题只是冰山一角，我们不应只停留在四大受限的前提下研究学术，传感网技术研究需要紧密结合需求。”在接受《科学时报》采访时，上海微系统所副所长、研究员刘海涛说。 无线传感网络要成为人类的远程神经末梢，首先，搞这项研究的科技人员本身，就要能够成为感应国家战略需求的敏感神经末梢。 中科院微系统所正是纵览世界科技风云变幻，及时把握住了瞬息即变的历史机遇。 |
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不仅要“感天下”，还要“判天下”
早在1999年，美国的移动计算和网络国际会议就指出：无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。美国橡树岭国家实验室则在2002年断言，IT时代正在从“Computer is the network”(计算机网络)向“Sensor is the network ”(无线传感网络)转变。 近年来，传感器网络研究几乎是呈爆炸式发展，美国的麻省理工学院、哈佛大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校、康奈尔大学、斯坦福大学等世界著名大学，以及包括Intel、Microsoft、IBM、DUST、Cros***ow在内的著名企业都纷纷开展无线传感网方面的研究。 早在远古时代，人们就已经懂得用烽火来传递战事等信息，“如果说保证信息的畅通是‘畅天下’、‘晓天下’，进入科技日新月异新时期的我们，还必须感天下、判天下。”上海微系统所所长、微系统中心主任封松林介绍。 “无线传感网方面的论文发表数量，近年来已经呈现几何级数的上升趋势。”封松林说，我国现代意义的无线传感网络及其应用研究几乎与发达国家同步启动，首次正式在1999年中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的信息与自动化领域研究报告中提出，并作为该领域的重大项目之一。 2001年，中科院领导适时抓住机遇，成立了微系统研究与发展中心(简称微系统中心)，旨在整合中科院内部的相关工作，成员单位包括上海微系统所、声学所、微电子所等十余家研究所和高校，突破研究所的局限和学科间的壁障，充分发挥中科院学科齐全的优势，强强联合。由中科院自筹资金，与用户相结合，联合中电集团、航天科技集团、高校等优势单位，与其他国家创新体系单元在创新价值链上，形成互补与合作的关系，共同推进传感器网络领域的攻关。 在上海市科委领导下，上海微系统所还牵头组建了传感网上海联盟，目前已有12家用户、企业、科研单位成员，初步形成产学研一体的组织，成为上海市反恐、环保、能源、交通等城市信息化建设领域传感网的研究、开发、生产、建设的主力军。 国内许多高校也掀起了无线传感网的研究热潮，清华大学、东南大学、中国科技大学、浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学等高校纷纷开展了有关无线传感器网络方面的研究工作。一些高科技企业，如华为、中兴等通讯公司，也加入了研究行列。 “无线传感网是信息技术的一次历史性机遇，美国《商业周刊》曾预测：传感网节点终端市场到2009年将达1000亿美元。传感器网络将形成巨大的新的制造、营运产业。对于这一重要的历史机遇，谁都不想失之交臂。我们跟踪这一新兴领域的国际前沿，同时根据国家需求，开展广泛的应用研究，开展有自己特色的传输体制、网络结构和应用模式的研究。” |
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需求牵引，问题不是不能攻克
“我们没有走一般学术研究的道路，而是先找到了市场用户，先满足应用，然后进入型号的研制。”封松林指出，高新技术的模式就是要跟大企业合作，要满足应用，真正应用到企业中去。 需求牵引正是他们成功的奥秘所在。 刘海涛说：“我们搞无线传感网一开始的时候就很注重需求牵引，面向国家重大战略和应用需求，开展无线传感网基础前沿、关键技术、应用开发、系统集成和测试评估技术等方面的研究。我们跟用户打成一片，根据用户反馈的意见，展开关键技术攻关，解决科研和用户需求‘两张皮’的问题，同时在满足用户需求的过程中不断攻克关键技术。” 封松林介绍了中科院在传感网发展方面的独到做法：“国外的研究热点往往有着与其经济发展情况相适应的需求背景，在公开发表的文献上很难发现其技术发展的原意，我们若不加分析地盲目跟踪，就有可能陷入到为学术而学术的陷阱。”中科院详细研究了国外的技术动态，在分析自身目前的技术水平与美国等发达国家之间的差距后，结合中国的需求，决定不完全跟进国际传感网的低速、短距离、大规模的发展方向，而是提出了适合我国特色的三级传感网体系构架。 上海微系统所以自己的远见和胆识，投资3000余万元建立了传感网测试平台、1000万元建设传感网试验平台。经过7年发展，上海微系统所目前已初步形成科研、开发和生产三级价值链：中科院以关键技术攻关为主，形成传感网平台，将成果转化到与地方共建的工程中心，已建成中科院嘉兴无线传感网工程中心、中科院上海微系统所宁波传感网工程中心。由工程中心根据具体的应用需求，把关键技术成果或平台进行二次开发，形成具有明确用途的产品或系统。工程中心及时推出技术成果与其他企业合作成立股份公司，已成立了嘉兴中科无线传感网有限公司，完成相关设备的制造，投放市场，形成了一条比较完整的价值链。 目前，上海微系统所已在无线传感器网络的MEMS传感器、芯片、节点、网络、协同处理等方面攻克多项关键技术和样机，在随机布设组网、多种分簇组网、网络体系构架、多种通信体制、虚拟MIMO等方面取得显著进展；在传感网的盲源分离、多目标协同识别、跟踪定位等领域的部分关键技术居世界先进水平，并针对国家重大需求，得到一定规模的重要应用。他们还承担了国家“863”目标导向类项目“大规模无线传感网节点嵌入式芯片设计技术研究”。此外，其无线传感网在上海市智能交通、嘉兴水运智能交通、动态北仑、上海市公安局等多个领域及用户中得到应用。目前，上海微系统所已拥有200余人的无线传感网科研团队。 |
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时不我待，抢占国际话语权
今年9月1日，上海轨道交通安全的公共安全技术防护标准开始强制执行。这是我国首个城市轨道公共安全技防标准，该标准正是上海微系统所作为主要技术单位参与编写。而以上海微系统所为副主编单位的国家城市轨道交通公共安全标准的制定工作也已启动。 “无线传感网的标准研究是重中之重，尤其是无线传感网的系列标准制定，是我国一次难得的拥有国际话语权并取得领先地位的重要机遇。” “没有高的技术壁垒，而且不会为国外专利纠缠，可从整体架构出发设计完整、全新的自主知识产权方案；作为传感网的基础，物理层通信方案和接口较为简易，而且相对独立，备选方案较多，国内已有相当的技术积累和芯片设计、生产能力；应用特定性强，且区域性特色明显，可充分利用对本国市场熟悉的优势；同时，我国市场潜力巨大……” 国际传感网的标准主要集中在传输与网络方面，但传感网首先是物理的网络，其次是通信的网络。而已有的无线传感网国际相关标准，如IEEE1451.5(无线传感通信接口标准)、Zig Bee 联盟、Z-Wave联盟、Cypress(Wireless USB传感器网络)等，形成了以Zig Bee 联盟为主、百家争鸣的局面。 “这给我国制定自己乃至国际标准提供了难得的机遇。”科学家们认为，“传感器网络作为物物互联的手段，必将改变人类未来的生活方式，给信息技术的新一轮发展带来难得的机遇。” 来源：中国科学院 |
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