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WPS2026大会主旨报告 | 顶级专家云集!医疗、成像、显示、AI一次讲透

WPS2026大会主旨报告 | 顶级专家云集!医疗、成像、显示、AI一次讲透

你最近做过眼睛检查吗?医生用的那个可以看清眼底微血管的设备,叫OCT。你知道这是谁发明的吗?

你用手机拍照时,相机一秒钟能拍下千万像素的清晰画面,这背后是哪个天才的突破?你盯着手机屏幕刷视频,从苹果到三星再到华为,这些屏幕为什么越来越好,有什么材料创新的秘密?你看医学影像时,医生用AI帮助诊断肿瘤,这个AI的光学基础是什么?

这四个问题,背后是四个人。而他们,全都要来第七届世界光子大会了。

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医疗光学的颠覆者

从实验室发明到改变医学诊断:James Fujimoto的OCT故事

James Fujimoto

主旨报告主题:《光学相干断层扫描技术:发展历程、技术演进与未来展望》

先说第一位,他叫James Fujimoto。MIT电气工程系的讲座教授,塔夫茨医学院眼科兼职教授。

1990年代初,Fujimoto和同事Carmen Puliafito、Eric Swanson做了一件事改变了眼科医学。他们把一种叫”光学相干断层扫描”的技术从理论变成现实,说白了就是用光去扫描眼睛,能看清眼底每一层微血管的结构。这在之前是不可能的,传统眼科检查医生只能看表面。

OCT一出现眼科诊断就升级了。医生第一次能清楚地看到视网膜病变的每一个细节,对糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性、青光眼诊断都是革命级别的改进。

但发明只是开始。Fujimoto还想做一件事——把这东西从实验室搬到医院。2000年左右,他和Carmen Puliafito、Eric Swanson一起创办了Advanced Ophthalmic Devices,把OCT变成医生每天都能用的诊疗设备。2002年,Zeiss看到了这个东西的价值收购了公司。从那以后全世界眼科医生用的OCT十个里有九个是Zeiss的。

后来他们又想到一个新方向。血管能不能也用光来看清楚?2005年左右,Fujimoto和Eric Swanson、Mark Brezinski创办了LightLab Imaging开发血管内OCT。心脏病诊断立刻有了新工具,这家公司也被收购了进入了St. Jude Medical,现在是世界心血管器械巨头旗下的产品。

计算相机的革命者

从算法到硬件——David Brady的千万像素梦

David Brady

主旨报告主题:《阵列相机的多尺度设计》

第二位是David Brady。他现在是亚利桑那大学的光学科学首席讲座教授。

Brady的故事不一样。他专门研究一件事:怎样用数学算法改写相机的物理。传统相机你想拍得清楚就得用大镜头、贵镜头。但Brady想,能不能用聪明的算法让一个小镜头拍出大镜头的效果?

2012年他的团队做成了一个疯狂的东西——全球第一台千万像素(Gigapixel)相机。这不是分辨率突破,这是相机本质的改写。传统单镜头相机分辨率受光学极限制约,但Brady用了”孔径合成”的办法把多个小光学单元的信息融合最后输出千万级别的超清晰画面。

这意味着什么?意味着你可以用一个口袋大小的设备拍出以前需要巨大测绘级相机才能拍的照片。意味着无人机可以拍卫星级别的清晰度。意味着医学内镜可以看得更细致。

Brady没有停在这一个成就上。后来的方向他全都在探索——干涉超分辨、神经网络光学感知、压缩层析成像,应用到超光谱、高速、X射线、毫米波,每一个方向都在往前推。

更有意思的是他不只是论文作者。他创办了一个又一个公司去把这些想法变成产品。Aqueti、Applied Quantum Technologies、Centice、Blue Angel Optics——四家公司四个不同方向的产业化实验。2023年他拿到Optica的Emmett N. Leith奖这是光学界最高的荣誉。但比起奖项他更在乎的可能是这些产品改变了多少行业的工作方式。

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显示器件的创新者

从纳米材料到微LED——Lars Samuelson的材料赋能

Lars Samuelson

主旨报告主题:《创新材料技术赋能亚微米级蓝、绿、红三色microLED》

第三位是Lars Samuelson。

Samuelson早年在隆德大学做物理研究,后来去IBM加州研究中心做博士后。1988年回到瑞典后他做了一个决定:建立一个纳米科学中心。这个中心叫NanoLund。

现在NanoLund有多大?400多个研究人员。全球范围内这都是顶级规模的纳米中心。Samuelson聚集了一批全球最优秀的纳米材料科学家。

为什么?因为他看到了一个方向:纳米材料会改写整个电子和光学器件产业。

他们做什么?微LED。你可能听说过OLED屏幕,但微LED是下一代。OLED自发光但容易烧屏,微LED用的是子微米级的LED单元可以做得极小堆密集了就是超高分辨的屏幕。问题是怎样制造这么小的完美LED?材料怎样选?工艺怎样做?

Samuelson的团队专门研究这个。他们做蓝色、绿色、红色微LED都要在子微米的量级上。这涉及半导体材料的精确工程、纳米结构的设计、生长工艺的创新。

最关键的是他没有躲在实验室里。QuNano AB、Glo AB、Sol Voltaics、Hexagem AB——一个接一个的公司每家都是把某个纳米材料的想法变成产品。

学术影响力呢?700多篇论文,h-index 92。全球被引用最多的1%学者就是这个级别。2021年他来到中国在SUSTech建立纳米科学研究所同时是瑞典皇家科学院院士、中国科学院外籍院士。一个瑞典人用中国的平台继续做全球最前沿的纳米科学。

AI赋能的突破者

光学遇上AI——Andreas Mandelis的热光物理新时代

Andreas Mandelis

主旨报告主题:《光学相干断层扫描技术:发展历程、技术演进与未来展望》

主旨报告主题:《基于深度学习时空扩散逆演方法的三维热光子超分辨与超高对比度成像》

最后一位Andreas Mandelis。他是加拿大一级研究主席,加拿大皇家学会院士。

Mandelis的研究听起来有点陌生:热物理、光声现象、光热现象、扩散波。但这些东西和医学诊断、材料检测都有关。

他的最新工作是这样的:用深度学习帮助光学成像超越传统的物理极限。传统光学成像分辨率受衍射极限制约——这是物理铁律你用再好的镜头也突破不了。但如果加入AI呢?

Mandelis的团队开发了一套新方法。简单讲就是让AI学习光和热在材料中怎么传播然后反过来根据测量数据推断出超分辨的图像。听起来复杂结果却很简单——三维热光超分辨成像甚至超对比成像。

这对医学诊断意味着什么?医生能看清更小的肿瘤、更细的异常。对工业检测呢?无损检测能发现更微小的缺陷。光学遇上AI物理的极限就开始松动了。

奖项堆起来就足够了——Killam奖、Keithley奖、Touloukian奖、国家技术创新奖还有2024年全球高排名学者的评选。他是美国物理学会、加拿大工程院、SPIE、AAAS的院士两次获亚历山大·冯·洪堡教授奖。

但这些荣誉对Mandelis来说可能不是最重要的。他真正在乎的是他的理论能不能帮助医生看得更清楚能不能让工业检测更敏感。这就是一个物理学家的坚持。

四个创新的交汇点

现在回过头来看这四个人看他们讲的四个方向。

医疗光学:诊断更清楚了。计算成像:感知更聪明了。显示器件:呈现更精细了。AI赋能:从被动观测变成主动智能了。

这四个方向并不是孤立的。它们形成一条完整的产业链。医疗诊断需要更好的成像,成像需要更聪明的算法,显示需要更好的材料,而材料和算法的结合最后被AI驱动。

医疗、成像、显示、AI,一个都不能少。在第七届世界光子大会这四个方向的最顶级专家聚在一起。

他们为什么要来?因为光子学已经不是单纯的物理学科了。它跨越了医疗、电子、材料、计算机科学。它改变了诊断方式改变了拍照体验改变了屏幕样子改变了图像理解方式。

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你为什么要来听他们讲?

如果你是医疗工作者你想了解诊断技术的最新前沿。如果你是消费电子工程师你想知道相机和屏幕的未来在哪儿。如果你是创业者你想看一个从实验室到产业化的完整路径。如果你是材料科学家或AI工程师你想看到你的工作如何改变整个光子学产业。

这一次他们不只是讲单个技术而是讲整个产业生态。从Fujimoto看实验室发明如何变成全球医疗标准,从Brady看算法如何改写硬件的定义,从Samuelson看基础科学如何走向创业生态,从Mandelis看物理如何与AI握手。从你的眼睛到你的手机屏幕再到AI视觉智能。这是一场光子学的完整演讲。

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