光明日報北京1月4日電（記者晉浩天）想象一下，機器的“眼睛”不僅能像人眼一樣廣闊掃視，還能瞬間鎖定關鍵目標，進行精細“凝視”……或許，這將不再是科幻情景。北京大學王興軍教授-舒浩文研究員團隊、香港城市大學王騁教授團隊及上海交通大學周林杰教授團隊成功研制出一種受人類視覺機制啟發的集成仿生激光雷達，首次在調頻連續波這種“相干探測”的激光雷達上，實現了具有自適應“凝視”能力的芯片級4D成像，為實現更智能、更高效、更靈活的下一代機器視覺打開新大門。這項成果日前于國際期刊《自然·通訊》在線發表。
“隨著自動駕駛、具身智能與低空智能系統等的迅猛發展，機器視覺亟須從‘能看見’升級到‘看得清、看得快、看得全’。激光雷達作為核心傳感器，其性能提升卻陷入困境。傳統技術路徑依賴在空間維度上‘堆疊’更多探測通道以提升角分辨率，這導致系統復雜度、功耗和成本呈指數級增長，逼近工程極限。”王興軍告訴記者。
對此，研究團隊將目光投向了自然界最精妙的視覺系統——人眼。人眼并非在全視野都保持最高分辨率，而是通過“外圍視野+凝視焦點”的高效協作機制，在有限能耗下實現了卓越的視覺感知。受此啟發，團隊思考：能否利用相干激光雷達技術的高靈敏度優勢，讓系統也具備類似的“凝視”能力，將寶貴的探測資源動態、集中地投入最關鍵的區域？
基于這一思路，研究團隊創造性提出“微并行”激光雷達新架構，并成功研制出原型系統。該架構的核心創新在于，以前想看得更清，往往只能靠“增加通道數”來提升性能，此次團隊用波長/頻率的靈活調度來“分配注意力”，讓調頻連續波激光雷達把“精力”用在最重要的地方。實驗結果表明，該系統在局部感興趣區域內實現了高達0.012°的角分辨率（相當于在百米距離可分辨硬幣直徑尺度的細節），并兼顧了大視場覆蓋與高精細成像需求。
“更重要的是，得益于相干探測的高動態靈敏度，該研究首次演示了基于集成光梳的實時并行4D成像系統。”王興軍說，這意味著，系統不僅能獲取高精度的三維幾何信息，還能利用多普勒效應直接解析目標的瞬時速度信息，真正實現了時空四維數據的同步采集。這種對速度的直接感知能力，是傳統激光雷達難以企及的。
研究團隊進一步展示了該激光雷達與可見光相機協同工作的能力。通過多模態融合，可為激光雷達點云“上色”，補足其難以獲取的顏色等外觀信息，從而生成更豐富、更明確的四維場景，極大提升機器對復雜環境的理解與解釋能力。
王興軍表示，該集成仿生架構具備優異的可擴展性和芯片級集成潛力，為研制小型化、低功耗、高性能感知模塊提供了全新的系統級解決方案。它不僅為下一代智駕、智能機器人等前沿領域提供了更強大的“視覺”支撐，也為未來空天地一體化感知網絡的建設奠定了重要的技術基礎。
《光明日報》（2026年01月05日 08版）
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