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🔥 北京理工大学团队首创片上光谱计算架构，全球首款高光谱实时成像微系统发表于《科学》

还记得在光谱的世界里，真假石头一眼就能被识破吗？近日，北京理工大学科研团队传来重磅突破——他们首创片上光谱计算新方法，将原本依赖大型服务器才能完成的光谱解析，成功集成到便携设备中，实现了高光谱信息的现场实时处理。这项成果以"全球首款一体化在线实时高光谱成像微系统"为题，发表于国际顶级学术期刊《科学》。

所谓高光谱成像，就是在传统图像的空间维度之外，额外增加了一个光谱维度。一张高光谱图片的数据量可达数百甚至上千兆，对后端数据处理分析带来巨大压力。北京理工大学长聘教授边丽蘅表示，团队从软硬件两端协同发力，2024年率先在图像采集环节取得突破，将传统高光谱相机庞大的光路系统缩小到芯片级别；这一次攻克后端实时计算难题，通过挖掘光谱数据关联性减少重复计算，重新设计芯片架构运算单元。

一、跳出冯·诺依曼架构，开创类数据域并行计算

这项研究最核心的创新，在于彻底跳出了通用CPU/GPU的路径依赖和经典冯·诺依曼时分计算架构的束缚。研究团队开创性提出了"类数据域并行计算"方法，将完整光谱计算图直接映射到芯片硬件物理空间，构建分布式硬件算子构成的连续数据流通道，彻底消除计算流水线闲置气泡。

这意味着什么？以前高光谱数据需要从相机传到服务器、再传回地面站，整个过程耗时漫长。现在，数据在芯片上就能连续完成计算，实现"感知即解析、采集即决策"。审稿人评价这是一项"罕见的工程成熟度"成果，是"体系结构的深度优化"和"意义重大的技术进步"。

二、HyperVision：便携设备上视频级实时成像

依托这套原创架构，团队自主研发了全球首款一体化在线实时高光谱成像微系统——HyperVision。整套设备集成了自研光谱专用计算芯片HyperN和宽带光谱成像传感器HyperspecI，搭配大容量电池模组与高清显示屏，具备体积小、重量轻、功耗低、续航长、智能强等优势。

最重要的是，HyperVision无需外接供电、不依赖外部算力集群，就能在可见-近红外宽波段稳定输出视频级实时高光谱成像画面。这打通了高光谱成像从实验室理论到轻量化便携装备、实时在线感知应用的全链条，重新定义了机器视觉感知能力的边界。

三、空天遥感到精准医疗，应用前景广阔

边丽蘅教授指出，高光谱成像在原来的遥感卫星上应用非常广泛。当计算部分做成芯片化后，就不需要把数据传输到地面来做分析处理，而是在卫星上直接就能实时出结果。这一突破将为空天遥感、智能驾驶、智慧农业、精准医疗等战略新兴领域打开全新想象空间。

从鉴别真假文物到监测农作物病虫害，从卫星实时地质分析到手术中的组织成分识别，高光谱成像的实时化处理将为千行百业带来颠覆性变革。中国科研团队再次在世界顶级期刊上展示了原创性突破，让"感知即决策"从愿景变为现实。

综合央视网、财联社、中国新闻网报道 | 2026年9月2日