专访香港城市大学太赫兹及毫米波国家重点实验室主任陈志豪：以“勤”为舵 驶向6G“通感一体”未来

6G，第六代移动通信技术，正以其前所未有的速度和性能成为全球科技领域的焦点。相比5G，6G不仅在速率上实现10至100倍的飞跃，更将通信、感知、计算、人工智能、大数据等多维能力深度融合，为未来社会构建“实数融合、智慧泛在”的全新生态。

在香港城市大学，有一所成立了超过15年的国家重点实验室，凭借其强大的科研团队和世界级的顶尖设备，正在下一代通信技术领域取得许多具有原创性和突破性的发明成果。

“作为科研工作者，我们肩负着走在研究前沿的使命，因此，将研究重点聚焦于高频段领域，致力于在该领域实现探索与突破。”香港城市大学副校长、太赫兹及毫米波国家重点实验室主任陈志豪在专访中对记者表示。

陈志豪。资料图

打造世界一流的研究团队

香港城市大学太赫兹及毫米波国家重点实验室（下称“实验室”）是香港首个工程领域的国家重点实验室。自2008年成立以来，实验室始终站在高频通信技术研究的前沿，在太赫兹波与毫米波领域取得了一系列突破性成果，为全球6G通信技术发展提供了重要支撑。

陈志豪介绍，太赫兹及毫米波国家重点实验室成立前就已经组成了一支强大的科研团队。

陈志豪1980年代获得了美国俄亥俄州立大学电机工程学士及硕士学位、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校电机工程博士学位。后来，在西雅图华盛顿大学拿到了终身教授职位。为见证香港回归祖国，陈志豪在1996年回到了香港任教。

2008年，为了表彰实验室在天线、计算电磁学以及微波和毫米波电路领域的全球领先地位，科技部批准成立毫米波国家重点实验室(香港城市大学伙伴实验室)，伙伴为东南大学的毫米波国家重点实验室。10年后，实验室研究范围扩展至太赫兹频段，正式更名为“太赫兹及毫米波国家重点实验室”。

陈志豪表示，作为科学家和工程师，他领导的团队渴望解决人类面对的一些严峻挑战，通过开发新科技，提高人们的生活质量。

走进实验室，就可以看到陈列的大量不同构造的天线、芯片和毫米波电路。同时，实验室还配备了价值超数千万港元的各类天线和毫米波及太赫兹测量设备，以及用于精密加工的平板印刷系统等先进设备。

在带领记者参观实验室的研究成果时，陈志豪拿起一个造型特别的L型探针：“这就是我们实验室的陆贵文教授发明的天线，可以实现电容和电感互相抵消，把天线的带宽大幅提升。我们后来发现很多通信设备,无论是机站或是移动装置的天线正是借鉴了这一设计。”

据了解，L型探针馈源和磁电偶极子天线的发明是实验室的两项重大发明，它们都是约20年前发明的，相关专利早已过期。

陈志豪坦言：“虽然这些发明专利已经过期，我们对此还是非常自豪，因为许多大公司正在使用这些技术，这证明了我们实验室研究的前沿性。”

抢占太赫兹技术前沿

陈志豪指出：“太赫兹波和毫米波位于电磁频谱的不同频段。从概念上讲，两者并无区别。但由于不同频率的器件所使用的材料、制造工艺以及电磁波与物质的相互作用方式不同，因此应用场景也有所不同。简而言之，毫米波主要用于5G，而太赫兹波将用于6G及后6G更高频段。”

太赫兹技术是一种非常有潜力的新兴技术，在生物医学成像、生物传感和无损检测等领域有着巨大的应用前景。比如，它可以用来早期发现癌症组织，识别特定化学成分，甚至检测复合材料中的微裂纹和空气泡。

近年来，陈志豪带领的实验室研究团队，正致力推动太赫兹技术的发展，尤其在6G移动通信、成像和光谱工具方面的应用。

为了突破太赫兹成像系统的技术瓶颈，实验室科研团队成功研发了一种新型的太赫兹成像透镜。这种透镜采用了创新的径向梯度周期性超材料设计，能够在超高工作带宽下实现超分辨率成像，同时消除了色差和彗差问题。

目前，这项研究成果已经发表在国际知名期刊《Nature Communications》上，标志着太赫兹技术在成像领域的重大进步。未来，这项技术有望在医疗诊断、材料检测和其他高精度成像领域发挥重要作用。

太赫兹技术被认为是实现6G的关键因素之一。与5G相比，6G技术将带来更高的带宽、更低的延迟以及更强的连接能力，这对提升智能家居、自动驾驶汽车及虚拟现实体验等领域的应用至关重要。

在推进6G发展方面，实验室以“通感一体化”（ISAC）为研究核心方向，将通信与感知功能深度融合。2024年，实验室团队联合东南大学开发的平面人工等离激元神经网络（SPNN）平台，创新性地将人工智能与太赫兹芯片集成，实现了电磁信号的高效识别与处理，为6G智能通信系统提供关键技术支撑。

陈志豪指出：“在6G的发展中，通信感知一体化是一项关键应用。若要实现这一目标，设计的天线必须具备计算能力。因此，我们致力于为芯片及其他天线组件赋予一定的计算功能，从而使其能够快速感知周围环境的状态。”

勤奋成就卓越

《21世纪》：您的座右铭是“天道酬勤”。这种价值观是怎样促使您一步步走向目前的研究领域的？为什么选择在电气工程领域深耕？

陈志豪：中学时期，我有幸遇到一位毕业于麻省理工学院电气工程专业的数学老师。在他的悉心教导下，我对数学产生了浓厚的兴趣。而电气工程，尤其是应用电磁学，高度依赖数学知识作为支撑。大学和研究院阶段，我又幸运地结识了计算电磁学领域的顶尖专家，从他们那里汲取了丰富的知识与经验。正是在他们的引领下，我正式踏入了计算电磁学领域。

在求学过程中，我们常常需要编写程序、推导方程式，这是一项极具挑战性的任务。为了解决问题，我们常常熬夜钻研，仔细梳理程序中的关键要点。这段经历让我深刻认识到，若不付出努力，很难在学术上取得成果。“天道酬勤”这句座右铭，一直激励着我在学术道路上不断前行。

《21世纪》：在美国华盛顿大学获得终身教职并任教多年后，是什么原因促使您在1996年选择到香港城市大学工作？

陈志豪：1996年我选择回到香港，主要是希望亲身见证1997年“香港回归”这一历史时刻。最初，我计划1998年返回美国华盛顿大学。然而，在城市大学工作的两年间，我发现这里的同事十分友善，在诸多方面都能实现良好合作。当时学校的研究条件也十分优越，仪器设备先进。基于这些良好的工作体验，我坚信，只要团队齐心协力，在短期内就能在应用电磁学领域打造一支实力强劲的团队。综合考虑，我最终决定留在香港继续发展。

走在科研前沿领域

《21世纪》：太赫兹及毫米波国家重点实验室是香港首家在工程领域的国家重点实验室。太赫兹和毫米波的主要区别和应用方向有哪些？为什么实验室目前会主要集中研究这两个方向？

陈志豪：毫米波和太赫兹属于电磁场频谱中的不同频段。从本质而言，二者并无根本性差异。但由于不同频率的器件所使用的材料、制造工艺以及波与物质的相互作用方式不同，因此应用场景也有所不同。毫米波目前主要应用于5G通信领域，而更高频率的太赫兹则有望在未来的6G乃至后6G时代发挥重要作用。随着通信技术的发展，5G之后，6G的出现顺理成章，甚至后续还会有7G、8G等新一代通信技术。作为科研工作者，我们肩负着走在研究前沿的使命，因此将研究重点聚焦于高频段领域，致力于在该领域实现探索与突破。

随着频率升高，电磁波波长会相应变短，这对仪器的精密性提出了更高要求。值得庆幸的是，我们的研究得到了科技部、香港研究资助局和创新科技署的大力支持，得以配备全球一流的设备。例如，我们团队中的陆贵文教授发明的L型探针天线，在全球范围内产生了广泛影响。尽管这些技术诞生于约20年前，部分专利也已过期，但至今仍被许多企业应用于日常通信设备中。科研工作并非总是能带来直接的实际利益，但我们在前沿领域的探索成果，未来有望对民生产生积极影响，这也是我们科研工作的价值所在。

“通感一体化”是6G发展的关键

《21世纪》：近年来，您的团队和东南大学开展合作，在天线技术和创新太赫兹神经网络方面取得突破。这些创新研究成果对6G未来的发展有哪些重要作用？

陈志豪：在6G的发展中，“通感一体化”，即通信感知一体化，是一项关键应用。若要实现这一目标，设计的天线必须具备计算能力。因此，我们致力于为芯片及其他天线组件赋予一定的计算功能，从而使其能够快速感知周围环境的状态。

以消防员救援场景为例，以往消防员在火场中主要依靠对讲机进行通讯。当他们身处烟雾弥漫的环境时，无法直接观察到周围是否存在人员或障碍物。而借助通感一体化技术，消防员可以实时感知周边环境，这对于保障救援人员的安全至关重要。

自动驾驶领域也是“通感一体化”的重要应用场景。目前，光学方法虽可用于感知周边环境，但在大雾等极端天气条件下，由于光学手段穿透性不足，其效果会大打折扣。此时，太赫兹或毫米波等电磁波技术就能够发挥作用，实现可靠的环境感知。这充分凸显了通感一体化技术在未来自动驾驶领域的重要应用价值。

《21世纪》：目前许多自动驾驶车辆已采用毫米波雷达。您认为，若未来技术发展到使用太赫兹，是否会有更显著的优势？

陈志豪：从目前来看，太赫兹在自动驾驶应用中存在优势和挑战并存的情况。当前，太赫兹应用于自动驾驶面临的一个关键瓶颈是其在大气中的吸收损耗较快，导致传输距离受限；相比之下，毫米波在汽车防撞方面能够实现更远的传输距离，因此现阶段更具优势。

然而，如果未来能够有效提升太赫兹的能量，增加其传输距离，太赫兹在自动驾驶中的优势将十分明显。因为太赫兹的分辨率与波长、频带相关，频率越高、频带越宽，其感知效果就越好，这将使自动驾驶更加安全可靠。所以，提升太赫兹的输出功率，是当前需要重点攻克的技术难题。

大湾区科技创投环境大幅改善

《21世纪》：技术落地离不开产业支持。您怎么看待目前团队研究成果的应用前景？是否有计划和工业界合作研究技术的落地？

陈志豪：在开展科研工作的同时，我们也十分关注研究成果的转化，期望其能够转化为实际生产力。为此，我们积极与工业界展开沟通与合作，探索将科研成果推向市场的有效途径。不过，科研成果的转化不仅取决于我们的主观意愿，还需要企业家、工业家和投资方的共同参与。

如今，香港本地企业家以及内地企业家，对创新科技的投资意愿大幅增强。我们相信，在这样的大环境下，未来几年科研成果转化的速度将得到大幅提升。

科研工作有时与实际应用存在一定距离，但通过加强与工业界的交流，我们发现研究成果更易为工业界所接受，应用场景也更加明确。因此，进一步增加交流机会，对科研团队和工业界双方都具有重要意义。

香港各大学汇聚了众多顶尖科研人才，只要各方紧密协作，就能够高效地将科研成果转化为生产力，这不仅有助于香港的经济发展，对整个粤港澳大湾区的发展也将起到积极推动作用。

《21世纪》：太赫兹及毫米波国家重点实验室在产学研合作、人才交流等方面和广东省有哪些合作？您对粤港澳大湾区跨区域科研协作有哪些建议？

陈志豪：太赫兹及毫米波国家重点实验室与大湾区其他国家重点实验室保持着密切合作，签署了多项合作协议，且合作并非仅停留在协议层面，而是积极推进具体的合作项目。

例如，我们与澳门在芯片设计的国家重点实验室展开合作。我们研发的天线具有良好的应用场景，并且可以通过软件调控天线性能。为了契合未来6G的发展需求，我们将研究频率从毫米波提升到太赫兹，并尝试将这些研究成果集成到芯片中。

澳门的实验室在低频领域研究成果突出，而我们在高频天线技术上具有优势。双方可以通过合作，成功将毫米波天线转化为太赫兹并嵌入芯片。未来，这些技术有望通过便携设备，如智能手机，应用于6G通信领域。

此外，我们还通过广东省和香港特区的合作，依托不同项目，联合相关企业，共同申请项目。目前推进的重点项目，都是根据大湾区企业的实际需求设计的。

值得一提的是，我们的毕业生也在科研成果转化和区域协作中发挥着重要作用。例如，广州有一家由我们的毕业生创办的大型基站天线公司，我们与该公司合作，成功承接了广东省的项目。双方围绕公司实际应用需求，共同开展技术研究。这是我们与大湾区内企业开展协作的典型案例。