【产通社，1月13日讯】北京大学（Peking University）官网消息，王兴军教授-舒浩文研究员团队、香港城市大学王骋教授团队及上海交通大学周林杰教授团队在Nature Communications在线发表题为“Integrated bionic LiDAR for adaptive 4D machine vision”的研究论文。研究团队提出并验证了一种受人眼视觉机制启发的集成仿生FMCW激光雷达新架构，首次在芯片尺度上实现具备“凝视”能力的自适应并行4D成像系统，并进一步通过与相机协同感知实现4D-plus机器视觉表达，为“高分辨率、低功耗、高灵活性”的下一代智能感知提供了新路径。

激光雷达作为主动式光学传感器，其性能上限与系统代价的矛盾日益突出。激光雷达的工作本质可以视作对连续物理世界的数字采样，采样点密度以及可获取的信息维度（如距离、速度、反射率等）决定了感知精度与信息表达能力。然而，传统架构提升分辨率往往依赖全视场“堆更多通道、堆更高采样点频”的粗放式扩展，导致光电器件数量、后端高速电子学的带宽与采样处理需求同步攀升，从而在成本、功耗与复杂度上快速逼近工程边界。本质上，这是一条依赖空间维度高密度通道堆叠来提升角分辨率的扩展路径，其边际效益逐步递减而代价持续提升。

对于FMCW激光雷达而言，上述矛盾更为突出。FMCW具备高精度测距、强抗干扰能力，并可同步获取距离与速度等多维信息，但相干链路对光源线宽、调频线性度与相位稳定性提出更严格要求，使单通道链路复杂度与实现成本显著高于非相干方案。也正因如此，行业中常见的“通过空间维度高密度堆叠通道来提升角分辨率”的扩展路径在FMCW体系下更难直接复制，其边际代价更早显现，系统在器件规模、封装堆叠与热管理等方面的工程负担也更难持续承受。相比之下，人眼之所以能够在有限能耗下实现高视敏度，关键在于其并不追求全视场均匀的最高分辨率，而是通过“外围视野+凝视焦点”的机制，将高采样密度按需集中到最重要的区域，以更高的资源利用效率获得更优的感知收益。因此，如何在有限通道预算下构建类似人眼“凝视”的自适应资源分配机制，在提升采样效率的同时获得更高有效分辨率，构成了可扩展高分辨率相干感知的关键科学问题。

为此，研究团队提出“微并行”新架构，并在此基础上研制并验证了具备动态凝视能力的并行FMCW激光雷达原型系统，验证了高分辨率成像不必再单纯依赖空间维度的高密度通道堆叠，而可以通过波长/频域的可重构资源调度实现更高效的分辨率扩展。实验结果表明，系统在局部感兴趣区域内实现0.012°的角分辨率，并在同一系统中兼顾大视场覆盖与高精细成像需求。更为关键的是，薄膜铌酸锂电光频梳与可宽谱调谐外腔激光器的结合，使系统在架构层面实现了“视场覆盖能力”与“局部分辨率需求”的解耦：外腔激光器提供大范围视点移动以保证全局覆盖，电光频梳则在目标区域按需提升采样密度，从而实现“看得广”与“看得清”的协同优化。

在此基础上，研究团队进一步演示了首个基于集成光梳的实时并行4D成像系统。在获取三维几何信息的同时，系统可同步解析目标速度与反射率信息，并与可见光相机开展多模态融合，实现点云上色，从而补足激光雷达难以直接获取的颜色外观信息，提升场景可解释性与语义表达能力，形成面向智能体任务的4D-plus场景表征。上述验证表明，该架构通过“凝视”资源分配提升有效采样效率，并将芯片级可重构并行通道作为核心能力支撑，为相干激光雷达走向可扩展、小型化、低功耗的集成化系统方案提供了系统级路径。

查询进一步信息，请访问官方网站http://news.pku.edu.cn/jxky。（Robin Zhang，产通数造）    （完）