科技日報北京8月28日電 光譜是光最重要的信息維度之一，被稱為“光基因”和“光指紋”。高光譜成像能同時獲取目標的多維光譜信息，是空天遙感、智能駕駛、環境監測、精准醫療等領域的核心感知技術。北京理工大學張軍院士團隊在國際上首次提出光譜專用計算原創概念，首創片上光譜計算全新架構，解決了高光譜成像在線實時解析難題，相關研究成果8月28日發表於國際期刊《科學》。

高光譜成像會生成海量數據，但現場採集原始數據、回傳后方服務器事后分析的傳統模式嚴重制約高光譜技術在動態復雜現場的落地應用。因此，迫切需要感知終端就地完成光譜重建、物質識別與信息研判，實現“感知即解析、採集即決策”。

團隊跳出通用CPU/GPU的路徑依賴和經典馮·諾依曼時分計算架構束縛，開創性地提出類數據域並行計算方法，將完整光譜計算圖直接映射到芯片硬件物理空間，構建分布式硬件算子構成的連續數據流通道，徹底消除計算硬件空轉等待時間，完成高光譜成像從“離線后置處理”到“片上原位在線實時計算”的跨越，開辟下一代集成化、嵌入式高光譜視覺系統全新技術路線。

依托這套原創架構，團隊打通了從理論探索、芯片研發到整機制備的完整工程閉環，接連攻克高密度數據流硬件加速、光譜專用計算芯片制備、輕量化AI光譜重建網絡等系列關鍵技術，自主研發全球首款一體化在線實時高光譜成像微系統——HyperVision。

HyperVision整機重量僅約950克，功耗僅25.3瓦，相比傳統GPU方案功耗降低一個數量級。其集成自研光譜專用計算芯片與寬帶光譜成像傳感器，搭配大容量電池模組與高清顯示屏，具備體積小、重量輕、功耗低、續航長、智能強等優勢，無需外接供電，不依賴外部算力集群，在可見—近紅外寬波段穩定輸出視頻級實時高光譜成像畫面。

團隊已經在智能駕駛、煙霧監測、無人機空對地成像等真實動態場景完成系統實測驗証。審稿人評價該成果為“體系結構的深度優化”“意義重大的技術進步”，具備“罕見的工程成熟度”。

2024年，張軍團隊攻克片上光學編碼難題並在《自然》上發表論文，本次成果又進一步攻克計算瓶頸。HyperVision打通了高光譜成像技術從實驗室理論到輕量化便攜裝備、實時在線感知應用的全鏈條，為空天遙感、智能駕駛、智慧農業、精准醫療等戰略新興領域和新質產業賽道打開了全新想象空間。 （記者張蓋倫）