颠覆式创新：把未来带到现在

 

　　面对这些颠覆式创新技术，很多人都觉得简直不可思议，甚至戏称这恐怕不是地球人设计的，为探明究竟，科技日报记者走进这些技术的源发地，并专访了留美博士、深圳光启高等理工研究院院长刘若鹏。

 

　　给人类航运交通注活力

 

　　“哇，飞的感觉真好，太酷啦”！一位女士试驾首次在中国发布亮相的光启马丁飞行喷射包时，不禁发出的啧啧赞叹。这是世界上第一款商业化、实用化的个人立式飞行器，曾被《时代》杂志评为2010年“50大最佳发明”之一，标志着个人飞行时代的到来。

 

　　在今年早些时候，光启通过技术投资并购的形式收购了新西兰的马丁飞行喷射包公司，又并购了加拿大新型飞行器生产商Solar Ship，研发制造新型运输平台“太阳能方舟”。

 

　　为何做出这样的举措？刘若鹏告诉记者，“光启致力于推动"改变世界的创新"，所以会以此目标在全球选择创新技术和有此能力的人才。”显然，这个远大的目标促使光启给人类未来航运交通注入新的活力。

 

　　来自新西兰马丁飞行公司负责飞行培训的项目副经理埃马努埃莱告诉记者，马丁飞行喷射包计划用于应急救援、军事和休闲娱乐等领域，由汽油发动机提供动力，可垂直起降、快速前进及降落在楼顶，在密林树丛等狭窄空间灵活作业，目前一次飞行至少可达30分钟，用经济的成本解决了传统直升机无法逾越的各类难题。同时，它是当今最安全的飞行器之一，外部采用碳纤维材料，内部配备零空速悬停系统、电传操作系统、无人飞行控制系统等先进技术，在紧急情况下，弹射降落伞可迅速开伞使飞行器安全着陆。

 

　　不久前，当西非国家处于埃博拉疫情蔓延危机时，传统的航空交通工具和人员无法抵达，“零能耗”太阳能方舟如及时雨一样，给当地空运投放了大量急需的医药物资，挽救了很多人的生命。这种新型“零能耗”飞行器采用混合动力，包括浮力气体（如氦气）、空气动力和太阳能，能够以低至普通固定翼飞机空运2.8%的价格提供货运服务，载荷从500公斤到30吨，续航能力最大达5000公里，而起降距离只有约一个足球场的长度。

 

　　最新系列产品“金刚狼”为水陆两栖型飞行器，还可吊挂标准集装箱，做到与物流系统的无缝对接。这种经济有效的空运方式填补了为机场、公路、铁路等基础设施达不到的偏远地区提供低成本货运和载人服务的空白，在非洲、加拿大、中国等地区将拥有巨大市场，据统计，近些年全球范围内对空中运输的需求将达到1万亿美元。

 

　　为全球网络互联辟捷径

 

　　光启有个1号空间库，也是新型空间飞行平台测试和组装基地，号称“阿波罗基地”。

 

　　走进1号空间库内，记者看到中央躺着长约40米、外形如同大鲸鱼的“云端”号。副院长栾琳介绍说，“云端”号犹如一个起空中通讯站作用的“高架铁塔”，是集通信、互联网接入、智慧观测、大数据收集和分析于一体的空中驻留平台，有望成为卫星通信和地面塔台、基站的有力补充和替代，它的应用将改变通信领域的现有格局。

 

　　今年2月初，光启在阿波罗基地对其成功试飞和进行了商业测试，包括在实测WiFi通信覆盖、对地监测和海事大数据获取等任务时，达到了预期效果。其中，高速的WiFi通信传输达到每秒117Mbps的高通量，在距离中心点40公里以外的地方，WiFi通信实测通量仍然达到每秒26Mbps，达到信息覆盖8000平方公里的设计预期（相当于深圳与香港的面积之和的两倍多）；视频监控设备完成了交通、地理等对地检测任务，地面分辨率最大达到0.02米，并实现了对车辆的动态跟踪。

 

　　“云端”号升空方式类型于垂直起降的直升机，不借助于跑道，浮力来自内部氦气。其通过一根光纤与地面骨干网的连接，实现大数据的高速无线传输。省去了以往为把地面传感信号连接在地下铺设大量光纤的复杂工程，未来将对实时大气空气质量、水和土壤等污染监测发挥重要作用。

 

　　在海事监控设备实时获取到深圳周边半径200多公里海域内包括中国、韩国、阿尔巴尼亚、白俄罗斯、马来西亚、丹麦、美国、塞浦路斯、利比里亚、马绍尔群岛、凯尔盖朗群岛等28个国家和地区的2103艘海上船舶的船号、船籍、经纬度、航向和航速等海事信息，相比传统平台，其监控海域面积增加了9倍。由此可见，“云端”号可以为港口提供跨时代的近海船舶监控、管理和运营服务，还可针对人烟稀少的地区或对投资敏感的地区，提供无线上网和数据推送等服务，为解决全球未能连接到互联网的问题开辟了一条捷径。

 

　　锁定并开发近太空资源

 

　　“太空中已有上百颗人造卫星，但是仍不能很好地对地球气象、海洋、地质和航空大数据进行观测和信息收集。为解决这一世界难题，2013年以来，光启凭借核心技术——超材料的优势，锁定开发迄今人类尚未涉足利用的临近空间（又称为近太空），即在航天空间（海拔100公里以上）和航空空间（20公里以下）之间的过渡区域。”刘若鹏说。

 

　　临近空间的气象与气候非常稳定，太阳能充足，高度为普通地球同步卫星轨道高度的1/1800，是一个可提供全天候高速率无线网络覆盖、高分辨率地理测绘、高空交通指挥、对地高精度监控、对天高清晰成像等科学研究和新型空间服务的理想区域。目前，对临近空间的开发利用是美国、日本等发达国家的重点研究领域。

 

　　今年6月，光启在新西兰南岛阿什伯顿放飞中国首个临近空间商用平台器“旅行者”号，完成了AIS、对地对空监测、空间环境探测、天地高速通信等商用载荷测试。“旅行者”号犹如“超低卫星”，未来可以在距地面20—30公里的临近空间提供全天候高速无线网络覆盖、高分辨率地理测绘、高空交通导航指挥、对地高精度监控、气象和农业大数据收集、对天高清晰成像、大载荷空间运输等科学研究和空间服务。2014年11月，光启与合作伙伴就放飞“旅行者”号签署备忘录时，中国国家主席习近平和新西兰总理约翰·基在场见证。

 

　　相比知名企业谷歌也正在做的同样事情，刘若鹏说，"旅行者"号可以理解为谷歌热气球的巨人版，但材料体系决定了两者的本质不同，谷歌用最传统的"塑料袋"，而"旅行者"号表面是光启自主研发的新型材料，可以耐住临近空间臭氧极强的腐蚀，所以体积更大、载重更多和飞得更高。并且，"旅行者"号不能简单称之为是一个氦气球，是一个非常复杂的航天器。”

 

　　而与同步卫星系统相比，临近空间飞行器具有通信距离短、传播损失低、延迟少且寿命长的特点，从而可大幅降低地面设施建设费用，减少对周围环境的辐射污染，其造价和产生的通讯资费比同步卫星平台和铺设光缆都更加便宜。

 

　　目前，光启启动了临近空间低成本载人旅游项目，开发测试具有超高安全性和舒适性的载人版“旅行者”号。刘若鹏说，“我们会让每个人都有机会体验超乎想像的近太空旅行观光。计划今年将进行动物实验，若一切顺利，会一程载6人，来回四五个小时游太空。”

 

　　掌握超材料领域话语权

 

　　近太空低气压、极大昼夜温差、强烈的紫外辐射和臭氧腐蚀等是对飞行器设计的巨大挑战，而令美国、日本等国家望尘莫及的是，光启克服了这些困难，这要得益于其看家本领之一——超材料技术。

 

　　超材料是一个仅有十几年历史的新兴学科，却三次被美国《科学》杂志评为人类最重大的十大科技突破之一，美国政府部门将其列为“六大颠覆性领域”之首，定义为“强力推进领域”，并被国防部高级研究项目机构，以及波音和丰田等跨国巨头争相投入研究与应用开发。

 

　　何为超材料？“超材料，即人造物质，”刘若鹏说，“从技术角度讲，超材料是材料逆向技术，我们面对某种需求或任务定制的自然界不存在的物质，如同洞悉掌握了“造物主”创造物质、设计材料“基因”的密码或配方一样。元素周期表有100多种元素，而超材料会有500多亿种可能性。”

 

　　他介绍说，今天的超材料产品实现了飞越式的进步，实现对电磁波调控的同时，还具有传感、探测、通信、自我健康管理等多种先进功能，并且具备超高强度，能经受高温、撞击、耐腐蚀等一系列严苛条件考验，如光启的超材料产品经受了近百次高达1000千伏的雷击而安然无恙。

 

　　“在超材料技术开发及工程应用这个领域中，资料显示，光启拥有专利技术占过去10年全球相关领域专利申请量的86%以上，那么它如为何能够快速走出从研发到尖端商业应用之路，与国外的竞争对手相比，又处于怎样的位置？”记者问。

 

　　刘若鹏答道，以前的科学发展都是以不同学科为脉络发展的，难免条块分割，把人的科研空间限定在一定狭窄的区域中，而在超材料的研发中尤其不囿于学科的分割和局限，学科之间的相互交融往往不只是简单叠加，而是起了“化学反应”，如计算机技术+微纳加工技术交叉并不等于纳米材料科学，而是诞生了超材料学科。

 

　　他说，“在超材料这个领域，其实我们已研发跟进15年了，汇聚了一批各学科的尖端人才，充分融合电子信息领域、生物光子领域、数理统计领域等学科的各种先进技术，取得的原创成果也颇具创新特色。”2009年1月，刘若鹏率领他的团队向世人宣告微波隐身材料的诞生，在《科学》杂志刊登了第一作者是刘若鹏的相关论文，在世界引起了轰动。在同一领域进行研究的英国伦敦大学帝国学院理论物理学家约翰·彭德里爵士预期，军方可望在5年内利用这种技术，来避免船舰和坦克被雷达的微波探测系统发现行踪。

 

　　打造颠覆式创新生态系统

 

　　“一家公司有一项创新技术走在世界前列已是很了不得，而目前光启每一项创新技术的共性都是颠覆性地开拓了崭新的领域，似乎没有什么对手可言。同是创新，你认为光启的独到之处在于哪里？”科技日报记者问。

 

　　刘若鹏答道，目前，人们通常意义上理解的产学研其实是“学—研—产”，是以“学”来主导新的技术变成产品，然后让企业配套做规模化的生产，但这实际上是个极大的误区，很多国家都做得不好。大部分成功的产学研是以“产”牵引“学”、“研”，因为企业有着明确的目标和长远期望，再牵引学校、科研机构做一些产学研相关的工作，这种“产—学—研”模式的价值实际上是最大的。

 

　　他指出，“严格意义上讲，光启不是一家公司，而是一个颠覆式创新的生态系统，是提供创新能量的体系。评判创新的标准，不是看在实验室里的科研成果（有的甚至未来的应用还很渺茫）来论高低，而是以逆向创新的思维，满足迫切需求为先，运用现有的技术设计材料研发产品解决现实中的问题。在7月20日光启全球创新者大会上，光启发布了衡量创新体系标准的颠覆式创新操作系统1.0，其中重要的一条就是要以"做改变世界的产品"为终极目标，否则就不做。”

 

　　在以“三发”一体化为研发模式，遵循市场经济规律和科技创新规律，光启将“科学发现、技术发明和产业发展”结合起来，以新兴前沿技术为研发方向，实现创新与产业化无缝连接的体系。与此同时，它还特别实施了知识产权的战略管理，快速实现从源头创新到科技成果转化的底层技术专利覆盖。截至目前，光启团队在《科学》、《物理学快报》等世界顶尖期刊及国际会议上发表多篇论文，专利总量超过2600件，初步搭建起核心专利池，让中国在超材料领域拥有了绝对的技术优势。同时，抓住快速大规模产业化的契机，率先筹备制定超材料技术及制品相关标准，规避超材料产业贸易技术壁垒，抢占超材料产业的国际竞争制高点。

 

　　在“Hello Future”光启全球创新者大会上，这一个个颠覆式创新科技令观众脑洞大开、叹为观止，可谓开启了一场愉悦神奇之旅——仿佛活在了未来的某一天。