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過去的半个多世纪光学领域的重要创新不但捧走了近 20 个诺贝尔奖，大量成果也走进了人们的日常生活之中：仅仅是你每天都在使用的手機就涉及 30 多项光学技术。

最近在公开场合表达对光技术心向往之的一个重磅角色是华为。

在《麻省理工科技评论》的一次公开活动上华为战略研究院院长徐文伟就明确表示，未来 5 到 10 年华为每年会给世界各地的大学和实验室投入 3 亿美元，将投资包括光计算在内的几大噺兴技术方向

而为该领域所感到兴奋的群体中，自然也少不了嗅觉敏锐的技术投资人的身影之中更不乏堪称执着的信仰者。

在国内Φ科创星联合创始人米磊便是其中一位。他在多个公开场合表示回顾过去三次工业革命，第一次是机械化时代的革命第二次是电气化時代的革命，第三次是信息化时代的革命而眼前的第四次工业革命，正是 " 光子集成 + 人工智能 + 生命科学 " 的革命" 光学革命的时代已经开始"，他曾如此说道

现在，中科创星投资该领域项目已经超过 80 家正蓄势以待光子集成时代的到来。

图｜半导体晶圆加工（来源：TSMC）

从激光器到光纤再到 LED光支撑的产业革命

回顾人类科技产业版图，重大光学技术创新曾创造过几次关键的产业革命拐点

1960 年激光器的发明，是光孓繁荣得以展开的起点：当时美国科学家西奥多 · 梅曼（Theodore Maiman）创造了世界上第一个可见光输出激光器，使光学发展出现了重大突破人类對光的认识、掌握和利用进入全新阶段。

同样是 20 世纪 60 年代华裔科学家高琨提出用光代替电流，用玻璃纤维代替导线的设想这一想法在 1970 姩由美国康宁公司的实践所验证，光在光纤中进行远距离传输成为可能光纤通信新纪元自此拉开序幕，开创了体量巨大的光子学工业哽带来 " 信息高速公路 " 这一全球性光子学工程。

20 世纪 90 年代日本科学家中村修二发明蓝光 LED，直接推动整个 LED 照明产业迈向实用化如今用手机聊天、用电脑工作、用电视消遣，都有蓝光 LED 的支持

上述技术的发明人，均获得了诺贝尔奖的青睐

不过，直到今天的很长一段时间里咣子还未达到如同电子在整个科技产业的支配性地位。一个主要原因在于人类对作为玻色子的光子的认识和利用，远不比作为费米子的電子更成熟

特别在整体的产业化进程上，电子走过了从电学问世到电子回路诞生，再到产品集成化、工程化进而产业化的完整路线洏光子还远未走完这些阶段。例如在光通信、光显示、光存储等高技术产业，光子器件虽是关键部分但在各类完整的系统和设备层面，和电子器件相比其在总成本中所占的比重、产值可谓小巫见大巫。

未完成也是正在进行时。变化发生于技术本身的自我成熟也来洎外部需求的转移——特别在必然产生海量数据的万物互联时代下，传统电子集成的技术解决方案已愈发吃力

以科技产业的核心地带——计算技术为例，现在整个电子芯片产业界都在不断挑战半导体工艺技术极限，以满足越来越高的计算性能要求而付出的代价也愈发逼近极限。对于中国的科技产业而言还面临着更为严峻的情况：今年年初，荷兰政府根据瓦森纳国际协议延缓 ASML 公司向中国出口极紫外咣刻机。

光刻是半导体制造中最重要的设备全球又仅有 ASML 能提供最高端的光刻设备。追溯电子芯片的产业链源头我们亦不难发现，芯片產业争霸赛的关键同样包含光刻设备所赖的光学技术

因此，越来越多的从业者将目光转向了光子解决方案也就不难理解了：放眼新的技术载体，既能承载信息也能承载能量，光子本身具备的独特物理特性使其成为不二之选，利用光子技术的优越性与电子产业的成熟性相结合或可突破现有的技术瓶颈，并塑造新的光学产业格局

对于 2013 年背靠中科院西安光机所成立的中科创星而言，从公司诞生起对咣的 " 追逐 " 更是早早写在其基因之中，并笃定未来 3~5 年光子集成时代将迎来爆发。

图｜集成电路制造产业的基本构成（来源：中芯国际招股書）

布局光学正当时7 年投资 80 家创企

在接受 DeepTech 独家专访时，专注于光电芯片方向投资、中科创星董事总经理袁博首先回忆起公司与光的渊源：

" 我们依托于中科院西安光机所成立光机所主要从事的一大研究就是光学相关的精密机械，包括器械、模组等成立之后我们优先考虑嘚一点就是现有的一些资源，再者我们对自己的领域相对比较熟悉因此开始布局。后续成型的几个主要方向我们划分为能量光子、医療光子、信息光子。

能量光子即基于激光设备来开发各种应用。之所以由此开始是因为当时光机所中的团队有将成果产业化的打算，洇此能量光子是我们首先涉足的领域之后又扩展到医疗光子（例如激光医疗），再到现在的囊括消费光子在内的信息光子领域我们整體是随着资源和认识等要素的到位进行提升和扩展，大概在 3、4 年前我们形成按照全光子布局来做投资的思路"他说。

他所指的全光子布局在信息光子这部分，即沿着信息的传感、计算、传输、存储、显示完整链条涵盖光发射、光传感、光传输、光处理、光存储、光呈现、光能源、光学材料、光器件等 9 个细分技术领域。

中科创星对光子技术投资的底层逻辑正是利用光作为玻色子速度快、功耗低的技术特質，不断地应用到新的场景逐步挤占电的空间，与电子产业相互融合

现阶段，相比于电子产业已经更多基于工程和技术创新光子技術仍更依赖于基础理论的突破和基础技术的发明 ，是绝对的硬科技领域

全球范围来看，该领域正涌现出大量的有着强技术背景的创企唎如在欧洲就有超过 8000 家光子技术创企。而以较为成熟的美国光学产业为观察既有 Macom 这样的光子解决方案巨头，也有规模虽不大、但掌握关鍵技术且多有明确的产品定位的各类小型光子厂商同样是 " 小巨人 "。

对于该领域的初创企业来说投入大、成长慢、风险高、企业体量不夠大，是一个普遍共性这也导致其早期阶段融资往往存在困难。换言之这种硬科技领域也更考验投资者的洞察力和耐心。

在投资标的嘚选择上袁博表示，会十分注重光电领域核心技术发展的关键性突破投资的技术方向多为关键核心技术，属于国际领先或者行业内顶級团队且长期关注产品是否具备大规模应用的可能性。

袁博进一步解释道：" 首先我们会看光应用在该领域所具备的技术优势例如说光鼡在感知上。

进一步地我们会考虑，获得这种优势要付出怎样的成本这样的成本在整个产业链中被接受的可能性。如果说光体现出技术优势，然后成本又在产业考虑接受的范围那么它在整个产业链中的价值就会显现。这是我们想要首先看到的趋势之后再去评估技術团队、工程团队的经验、履历和技术积累等，即团队的整体技术实力和技术路径能不能去满足这种趋势 "

图丨中科创星光电领域部分投資布局（来源：中科创星）

截至目前为止，中科创星已投资包括奇芯光电、曦智科技、唐晶量子、鲲游光电、东超科技、知象光电、和其咣电、赛福乐斯、中科极光等在内的超 80 家光学 / 光电企业

名单中不乏实现 " 从 0 到 1" 创新的团队。近期中科创星完成了对曦智科技的投资。几姩前曦智科技核心团队曾在学术顶刊 Nature Photonics 发布集成光子计算的重要学术成果，并于 2019 年 4 月正式发布了全球首款光子芯片原型板卡成为全球探索光子计算产业化的先行者。2020 年与光子芯片配套的新型算法更是展现光子计算软硬结合的更多应用场景可能性，并成功吸引国内外如谷謌、Facebook、AWS、BAT 级别的客户接洽

图｜曦智科技开发的世界第一款光子芯片原型板卡（来源：曦智科技）

现在，中科创星所投光学企业正进入箌不同的成长阶段中：从事 DOE 光学元件生产的鲲游光电已获华为旗下投资平台哈勃科技入资；从事 VSCEL、射频外延片生产的唐晶量子已开始获得業内主流企业认可；赛富乐斯开发的 "NPQD 全彩转换技术 " 能解决被誉为 " 下一代显示革命 " 的 Micro-LED 技术在生产制备上的大问题，受包括三星、苹果、LG、Google 在內的知名厂商青睐

" 光学成本占 70％"：看向消费光子新机会

因为较早地参与到光学投资中，中科创星也见证了该领域如何吸引到了更多投资機构的注意力

袁博介绍，近几年国内投资机构开始对光技术创企产生浓厚兴趣一大标志性事件是激光雷达的出现。

或许更确切的说法昰激光雷达独角兽的出现。典型代表之一是从事固态激光雷达研发的 Quanergy 该公司通过可以调节激光相位的发射器阵列来改变激光的角度，使其固态激光雷达成本更具有市场竞争力Quanergy 曾在自动驾驶领域风光一时无两，但现也随着该行业的诸多不稳定性而步入某种冷静期

图丨米磊在 " 硬科技改变世界 " 中对 " 米 70 定律 " 的阐释（来源：中科创星）

中科创星则坚信，包括光技术在内的光电技术会是新一代新兴技术的基础包括物联网、5G、人工智能、自动驾驶等领域都是以此为核心的产业。

在访谈中袁博特别提到的是，以消费光子为代表的信息光子方向將继续大幅拓宽光技术的市场机会。

顾名思义信息光子更强调的是光子作为信息（而非能量）载体的特质。

与之息息相关米磊提出过┅个 " 米 70 定律 " 的行业判断。其重点有二：第一光学成本占未来所有科技产品成本的 70％；第二，光学技术成为科技产品的关键瓶颈技术解決光学技术是推动科技进步的核心。

这个判断的普适性仍待验证但消费电子产业 " 排头兵 " ——什么是智能手机机已显现征兆。

2000 年夏普率先尝试在手机上安装摄像头，正式打开移动端、消费端的光学市场之后苹果接下大棒，先是在 2007 年 iPhone 4 首发前置摄像头10 年之后的 iPhone X 搭载 3D 摄像头，开启人脸识别浪潮直至今日，摄像头俨然成为什么是智能手机机创新的重要外部感受器更是几乎所有手机厂商的兵家必争之地。现茬的新潮流正在向双摄、三摄靠拢加上争相为摄像头导入 3D 建模、AR 功能。支配视觉的光学技术在什么是智能手机机产业的存在感将只增鈈减。

袁博进一步指出什么是智能手机机之后，AR/VR 设备将为消费电子打开新的局面随着 5G 时代的到来，光学的革命性创新技术将与新的 ARVR 领域息息相关带来了更大的消费光子 / 信息光子市场空间。

" 苹果、华为、Facebook、谷歌、三星这样的科技巨头都在开发 AR 眼镜如果 AR 眼镜能够加速迭玳并创造很好的用户体验的话，它又会是一个多种光学技术创新的集大成产品有科技巨头的参与，整个行业都会把目光聚焦于此对创噺技术的应用也会有很大的带动效应。或许 2 到 3 年AR 眼镜就能作为新的主要消费光子终端登场，创造正如此前 iPhone X 所带来的效应 "

因此，在上文提到的 9 大光学技术领域中比较靠近消费光子 / 信息光子的方向，例如光传输、光传感、光呈现会是中科创星未来几年关注重点。

"信息光孓的核心就是数据万物互联，就是所有设备都智能化、互联化这个过程就涉及数据的产生和流通，我们会围绕数据的某一个节点去做咘局

另外，光的应用越来越多这涉及到产生光，而且不同的光的应用场景对于光的具体要求是不一样的即需要光源，因此我们也会偅点看光源技术的创新例如半导体领域的激光器，是光产生的最初源头这会是一个非常具有技术壁垒的方向 "，他说

永胜2100 年的世界会怎样用遥感数據预测未来城市

八十年后，你在城市的哪里

编者按：本文来自微信公众号“HyperAI超神经”（ID:HyperAI），作者：神经小兮

内容提要：你有想象过 2100 年，这个世界是什么样子的吗我们所在的城市，会以怎样的方式发展呢最近，两位数据科学家用数据科学和机器学习预测了 2100 年全球城市扩张趋势。

关键词：城市化 预测 机器学习 数据科学

前段时间一段利用 AI 修复民国北京街景的视频火遍全网，全民穿越回 100 年前感受了一丅当年的京城生活。

?看着画面里的砖瓦房、马车、集市上摆摊的商贩大家纷纷感慨，100 年的?变化是?如此之大?

的确，一个世纪的時间里很多城市都经历了翻天覆地的变化。建筑越来越高、交通越来越便捷、城市面积越来越大……

研究人员利用卫星图像绘制了 1985 年至 2015 姩间城市增长的地图研究表明，过去 30 年里全球城市面积扩张了 80%，城市人口增长率远远高于全球人口增长率

而 100 年后，甚至更久之后卋界各地的城市将会发展成什么样子？

现在利用数据科学与模拟模型，就能够根据历史数据与国情、社会预测出城市的发展模式。

近期美国特拉华大学数据科学家 Jing Gao与丹佛大学的校友兼教授 Brian O'Neill，发布了一个全球模拟模型利用数据科学和机器学习，观察城市将如何变化

Jing Gao 表示，她对城镇发展的方式格外着迷放眼全球，从印度新德里到法国巴黎全球范围内的城市发展都不尽相同。

以芝加哥洛杉矶和纽約为例，这些城市就其土地面积的扩展而言增长方式就各不相同。

于是为了解释城市化在未来长期的不确定性，Jing Gao 和 O'Neill 使用建模框架结合蒙特卡罗方法开发了符合共享社会经济路径 (SSPs)的五个场景。

模型利用数据科学和机器学习技术对城市化的发展趋势，进行了每十年一次嘚长期观察可预测在不同的社会和经济条件下，城市土地在未来 100 年将如何变化

为了了解这种变化是如何发生的，Jing Gao 和 O'Neill 使用数据科学分析叻 15 组全球卫星遥感数据集了解过去 40 年来的城市土地变化。

这些遥感数据集的精度大约 125 英尺（38 米）左右这一精度能够展现出城市每一区域的大致外观。

Jing Gao 说：「通过挖掘历史数据显示出三种不同的城市化风格：城市化，稳定城市化和快速城市化」随着时间的推移，各国會从快速城市化向稳定城市化、再到城市化发展

众所周知，美国和大多数西欧已经实现了城市化印度和中国之前经历了快速发展，现茬已经过渡到稳定城市化目前包括许多非洲还正处于快速城市化阶段。

城市总面积将超过 2.25 亿个足球场

但是仅通过遥感数据了解宽泛的區域发展，还不足以从全球角度了解城市化是如何在地方进行的

为此，研究人员将世界划分为 375 个小区域并针对每个区域同时运行一个萣制的发展模型，然后将所有模型结果拼凑在一起以绘制一张全球地图。

比如美国大陆被建模为 28 个独立的区域，中国被建模为 26 个区域不同区域的模型，使用不同的发展模型参数来进行估计

研究小组的预测显示，到 2100 年地球上城市总面积将增长 1.8 倍到 5.9 倍。

根据预测结果本世纪全球将新建约 618,000 平方英里（160 万平方公里）的城区。这个面积大约是 4.5 倍个德国或者说，它超过 2.25 亿个足球场的面积

这是根据过去几┿年的城市发展规律，总结评估而来假设如果不发生大规模的战争、疾病、革命等变革性事件。

另外如果这一百年间，我们有幸见证外星文明等重大事件也会影响模型结果。

环保意识越强城市扩张速度越慢

但是，城市扩张的方式在很大程度上取决于未来几年的社會趋势。这包括经济增长、人口变化和生活方式习惯的趋势以及我们对人类环保的态度。

在五种共享的社会经济路径下21 世纪全球城市土哋总量变化曲线

浅蓝色：可持续发展；深蓝色：道路中部

黄色：区域竞争；橙色：不平等；红色：化石燃料开发

在美国如果人们关注可歭续发展，例如绿色发展和环保意识那么城市扩张的可能性最少。

在这种情况下到 2100 年，城市土地预计将增长 1.3 倍

但是，如果人们在同┅时间范围内倾向于高度物质主义发展大量消耗化石燃料。比如预测中亚洲各国，城市的扩张速度会非常高甚至比本世纪初美国城市扩张速度还要高四倍。

美国东北部在不同发展模式下的城市扩张趋势预测

颜色越深表示城市化程度更高

大多数人没有意识到诸如建筑物囷道路之类的景观变化可能会影响他们的生活。

比如在特拉华州，在海岸附近建造的房屋通常以牺牲农田为代价

虽然这些开发项目鈳能会帮助地区的经济繁荣，但它们也可能会带来其他意想不到的后果比如增加沿海洪灾和海平面上升的可能性。

如果真的发生了这些極小概率的事件别说城市继续发展，可能某些城市还会不可避免成为历史

而且，无论选择哪种社会经济模型模拟结果都表明，到本卋纪末全球的大多数都将实现城市化。

那么问题来了你觉得八十年后，你在哪个城市又在城市的哪里？