世界著名的物理實驗室（四）

徐漢屏

·林肯實驗室

林肯實驗室坐落于美國麻省的馬薩諸塞州小鎮列克辛頓，由麻省理工學院于1951年創建，其前身是研制出雷達的輻射實驗室.

該實驗室是美國聯邦政府投資的研究中心，其基礎使命是把高科技利用到國家平安的危急問題上.它很快在防空系統的高等電子學研究中博得了名譽，其研究范圍又迅速擴展到空間監控、導彈防備、戰場監控、空中交通管制等領域，是美國大學第一個大規模、跨學科、多功效的技術研究開發實驗室.

1957年該實驗室建成了固態、可編程數字計算機掌握的雷達系統，實現了對空間目標的實時跟蹤，既能跟蹤蘇聯衛星的運動，也能監控卡那維拉爾角的火箭發射.后來，進一步發展成彈道導彈策略防備系統，其中要害性的技術是數字信號處理和模式識別.

20世紀60年代初期，林肯實驗室開發了衛星通信系統，發射了8顆實驗通信衛星.70年代初期，開始研究民航交通管制，強調雷達監控，進行惡劣景象的檢測，開發了航空器的自動化控制裝置.80年代，為戰勝大氣紊流的影響，開發了大功率激光雷達系統.90年代，為美國國家航空航天局等開發了傳感器，并開發了陸地圖像處理設備.為了支持龐大的創新研究，林肯實驗室始終堅持了在基本研究上的領先地位，例如表面物理、固態物理以及有關材料的優勢.它完成了半導體激光器的早期研究，設計了紅外激光雷達，并開發了高精度衛星定位與跟蹤體系.

林肯實驗室是美國反導彈防御系統的技術支撐單位，是美軍手中的一張王牌，出現任何雷達方面的軍事難題，軍方首先想到的是該實驗室.美國兩個反導系統均由該實驗室牽頭，就連越戰時期防游擊隊的“哨兵”雷達也由該實驗室解決.該實驗室既是技術支撐方，又是關鍵技術的研制方.

在60多年的歷程中，林肯實驗室走過了防空、反彈道導彈和防空反巡航導彈研究的不同階段.實驗室的歷史，可以說是一部不斷創新雷達技術的歷史.首部超1 000 km雷達、磨石山首部5 000 km跟蹤雷達、世界上最大威力的多用途雷達、世界上首部寬帶成像雷達、遠程毫米波雷達和上千公里的激光雷達等，都是雷達發展史上具有里程碑意義的產品.

實驗室在雷達關鍵技術，包括關鍵元器件的研究始終處于前沿.在20世紀50至60年代，風琴管掃描器、相位編碼脈沖壓縮、噪聲系數為0.5dB量級的冷參放和精密濾波器組速度測量都是極其先進的技術.進人反導領域后，除識別工作外，從移相器、相控陣理論、T/R模塊、聲表面波反射陣信號處理器及超大型天線形面公差控制測量，到當今的超導移相器研究等，實驗室對雷達先進技術的研發都取得了重大成果.

林肯實驗室在計算機圖形學、數字信號處理理論以及設計與建造高速數字信號處理計算機等方面都做出了很大的貢獻.信號處理畢竟是實驗室許多項目的中心技術，包括高吞吐率的通用信號處理器.實驗室在語音編碼與辨認方面也做了許多杰出工作，為主動翻譯開辟了途徑.

在2007游戲開發者大會上，索尼娛樂提出了全新的游戲制作理念，即“游戲3.0”.林肯實驗室開發的“第二人生”是目前運作最為成功的“游戲3.0”作品.“第二人生”是一個真實世界的翻版，這個鏡像世界包含數字辦公室、教堂和存有虛擬金錢的銀行.其營造的虛擬世界已接納了相當數量的居民，并形成了其獨有的社會系統.呈現給玩家的是一個完全開放的平臺，社區化、自由化的游戲模式，讓每個身處于游戲的玩家都有了最真實的感受.其高度擬真的游戲世界，讓無數來自世界各地的人們相聚在一起，商業元素的應用也促進了游戲異業合作的蓬勃發展.

·貝爾實驗室

貝爾實驗室原名貝爾電話實驗室，始建于1925年，以電話發明人貝爾命名.總部在美國紐約，后遷至新澤西州的默里山.它是一所最有影響的由工業企業經營的研究實驗室，一個在全球享有極高聲譽的研究開發機構，其主要宗旨是進行通訊科學的研究.

貝爾實驗室有研究人員2 0000人，下屬6個研究部，共14個分部，56個實驗室.除了無線電電子學以外，貝爾實驗室在固體物理學（其中包括磁學、半導體、表面物理學）、天體物理學、量子物理學和核物理學等方面都有很高的水平，是晶體管、激光器、太陽能電池、發光二極管、數字交換機、通信衛星、電子數字計算機、蜂窩移動通信設備、長途電視傳送、仿真語言、有聲電影、立體聲錄音，以及通信網等許多重大發明的誕生地.

早在20世紀20和30年代，貝爾實驗室的研究人員就推出了遠距離電視傳輸和數字計算機，領導了有聲電影和人工喉的開發.晶體管和信息論這兩項信息時代的重要發明，都是貝爾實驗室在40年代研究出來的.貝爾實驗室在50和60年代的重大發明有太陽能電池，激光的理論和通信衛星等.

1996年，貝爾實驗室以及美國電話電報公司的設備制造部門脫離美國電話電報公司（ATST）成為朗訊科技.AT&T保留了少數研究人員成為其研究機構——美國電話電報公司實驗室.如今貝爾實驗室是朗訊科技公司的研究開發部門，承擔的任務是提供技術以創建世界上最先進的電信系統.貝爾實驗室的使命是為客戶創造、生產和提供富有創新性的技術，這些技術使朗訊科技公司在通信系統、產品、元件和網絡軟件方面處于全球領先地位.

在過去的一個世紀中，貝爾實驗室為全世界所帶來的創新技術與產品囊括了：第一臺傳真機、按鍵電話、數代調制解調器；蜂窩電話、通信衛星、高速無線數據系統；太陽能電池、電荷耦合器件、數字信號處理器、單芯片、激光器和光纖、光放大器、密集波分復用系統；首次長途電視傳輸、高清晰度電視；從1939年展示的VODER電子語音合成裝置到現在最先進的語音合成及識別技術等.

貝爾實驗室的存儲程序控制和電子交換、數據庫及分組技術為智能網的應用鋪平了道路；它開發的UNIX操作系統使各類計算機得以大規模聯網，從而成就了今天的實用互聯網；C和C++語言是實際中使用最為廣泛的編程語言之一；而由貝爾實驗室推出的網絡管理與操作系統每天更支持著世界范圍內數十億的電話呼叫與數據連接.

目前，全球經濟正處于信息化的蓬勃發展中.而信息時代由互聯網、計算機和軟件技術組成的基礎設施，許多都出自貝爾實驗室強大的創新之手；晶體管、信息理論和數字傳輸作為信息建設的物理、數學及技術方面的重要基礎，更是貝爾實驗室研究成果所鑄就的諸多科學史上的里程碑之一.

貝爾實驗室匯集了通信方面大量卓越人才，形成了富于激勵性的學術環境和技術氛圍.它的研發工作從基礎科學研究著手，注重新的知識，同時把探索的領域擴大到各個基礎學科，從中挖掘在通信領域發展前途較為光明的高新技術，并轉化為實際應用.無論是數學、統計學、計算機和物理學等基礎科學研究領域，還是軟件、互聯網、無線通信、光子學和多媒體技術等信息技術的關鍵領域，貝爾實驗室都以其敏銳的目光、強大的創造力量和先進的技術引導著行業前進的步伐.

貝爾實驗室自成立以來共推出了27 000多項專利，平均每個工作日推出4項專利.在這里每年都要發表上千篇學術論文，其巨大的創造力在業界無與倫比.

迄今為止，貝爾實驗室共有7次13位科學家榮獲諾貝爾獎，他們是：戴維森（因發現晶體對電子的衍射現象，獲1937年諾貝爾物理學獎）、布拉頓、巴丁和肖克利（因發明晶體管及對晶體管效應的研究，獲1956年諾貝爾物理學獎）、安德森（因對磁性和無序體系電子結構的基礎性研究，獲1977年諾貝爾物理學獎）、彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜（因發現宇宙微波背景輻射，獲1978年諾貝爾物理學獎）、朱棣文（因發明用激光冷卻和捕獲原子的方法，獲1997年諾貝爾物理學獎）、勞克林、斯特默和崔琦（因發現并研究電子的分數量子霍爾效應，獲1998年諾貝爾物理學獎）、博伊爾和史密斯（因發明成像半導體電路一電荷耦合器件圖像傳感器，獲2009年諾貝爾物理學獎）.

另外，貝爾實驗室還獲得過4次有“計算機界的諾貝爾獎”之稱的圖靈獎、9次美國國家科學獎章、12次日本計算機和通信獎以及各門學科的無數來自世界各地的榮譽.

盡管貝爾實驗室在長期的發展過程中已經盛譽在身，牢固奠定了它在通信技術領域的獨一無二的領導地位，卻絲毫沒有放慢不斷創新進取的腳步.相反，在通向未來的道路上，貝爾實驗室越來越年輕而且充滿創造的活力.現在，貝爾實驗室的科學家們正致力于創立下一代網絡的基礎，包括：可改善互聯網的可靠性和性能的軟件與系統；可改善客戶關系、降低成本并優化網絡與服務的軟件和硬件；光學技術在以低成本提供無限制的、靈活的容量方面的重大突破；無線技術在降低設備的體積、成本和能耗并引向語音和數據打包上的重大突破；可處理無線網絡和光網絡速率要求的新半導體技術等.

現在，貝爾實驗室總部位于美國，分部與研究院則遍布世界25個國家，擁有大約3萬名工程師和科學家.1997年貝爾實驗室進人中國，分別在北京和上海設立了分支機構.豐富的經驗、強大的研發力量和日新月異的創造力，使貝爾實驗室成為全球通信領域當之無愧的技術領導者，帶動著人類向信息時代的美好未來挺進.

·IBM研究實驗室

IBM研究實驗室也叫IBM研究部（IBM是“美國國際商用機器公司”的簡稱），它創建于1911年，原名計算一列表一記錄公司，由三家生產統計機械、時間記錄器的公司組成.這些公司分別創建于1889、1890、1891年.IBM現已發展成為跨國公司，在計算機生產與革新中居世界領先地位.

目前，IBM研究部門是世界上擁有最先進技術和最完善設備的研究機構之一，在全球建有9個研發中心，在美國本土有3個，在中國有1個，其他的遍布在瑞士、以色列、日本、印度、巴西等地.它們是：

華生研究院（全球研究部門總部），位于美國紐約州約克鎮和霍桑，成立于1961年，研究領域包括計算機科學、數據庫、數據挖掘、商務智能、用戶界面、存儲系統、材料科學、納米技術、生命科學、服務科學、數學、半導體技術等.

阿莫頓研究院，位于美國加利福尼亞州的圣荷塞，成立于1955年，研究領域包括計算機科學、數據庫、用戶界面、Web軟件、存儲系統及技術、物理學、材料科學、納米技術、生命科學、服務科學等.

蘇黎世研究院，位于瑞士蘇黎世，成立于1956年，研究領域包括納米科學及技術、半導體技術、存儲系統、先進服務器技術、系統設計、IT安全和保密技術、業務優化、無線使能技術、服務研究、工業解決方案中心等.

海法研究院，位于以色列海法，成立于1972年，研究領域包括存儲和業務連續性系統、驗證技術、多媒體、主動管理、信息檢索、編程環境、優化技術、生命科學等.

東京研究院，位于日本東京，成立于1982年，研究領域包括分析和優化、軟件工程、中間件、系統軟件、安全校驗、光電技術、工程技術科學、文本挖掘和語音技術、無障礙中心等.

奧斯丁研究院，位于美國德克薩斯洲奧斯丁，成立于1995年，研究領域包括高性能，低能耗，超大規模集成電路設計、系統級能耗分析、新系統架構等.

中國研究院，位于中國北京，成立于1995年，研究領域包括未來系統研究、網絡技術與業務研究、分布式系統及管理、信息管理及交互、創新服務研究等.

印度研究院，位于印度新德里，成立于1998年，研究領域包括語音技術、普適計算、電子政務、信息管理、電子商務、生命科學、分布式計算、軟件工程等.

巴西研究院，位于巴西里約，成立于2010年，研究領域包括自然資源的智能勘探、挖掘和物流運輸技術、半導體的智能設備、服務系統及其相關科學、技術、管理和創新等.

在2011年IBM成立100周年之際，人們總結了IBM的十大經典創新，即：①沃森計算機（2011年），以創辦人老沃森命名，史上第一臺能聽匿人類自然語言的超級計算機，象征著人際互動進入全新時代；②打孔卡片制表機（1925年），企業與政府最主要的數據儲存媒體；③撥號盤記錄器（19世紀末），IBM最早期的主要產品，奠定了公司百年大業的基礎；④公平就業機會（1953年），IBM總裁小沃森發布了公司第一份關于平等機會政策的信函，早于美國頒布《民權法案》十年；⑤cell微處理器（2000年），最初用于索尼游戲機3，對科學實驗、計算機繪圖等計算領域有重大影響；⑥分形幾何學（1967年），描述自然的不規則現象，開創了全新數學流程；⑦阿波羅登月計劃（1969年），采用五部“系統/360”計算機執行阿波羅十一號任務，為人類登月成功提供了幫助；⑧國際條碼系統（1973年），為零售業開創了全新的管理與服務境界；⑨電子球形打字機（1961年），采用獨創球形打字頭，是史上最成功的電子打字機；⑩磁帶儲存系統（1940年），首創以磁帶記錄數據，至今仍是長期儲存的主流選擇.

IBM研究實驗室每年的專利數為3 000項左右，2000年2921項，2001年完成3453項，而目前IBM注冊的全球專利總量達到3.2萬項.在IBM研究部門的帶領下，IBM公司連續14年獲得美國專利注冊第一名.

IBM研究實驗室總共擁有3 000余名研究人員，其中包括5位諾貝爾獎獲得者，他們是：江崎玲于奈（因發現半導體隧道效應，獲1973年諾貝爾物理學獎）、賓尼格和羅雷爾（因設計第一臺掃描隧道電子顯微鏡，獲1986年諾貝爾物理獎）、柏德諾茲和繆勒（因發現氧化物高溫超導材料，獲1987年諾貝爾物理獎），另外還有6位美國國家技術學院的博士，5位美國國家科學院院士，5位計算機學會圖林獎獲得者，以及其他榮譽的獲得者.實驗室專門從事基礎科學研究，并探索與產品有關的技術，其特點是將這兩者結合在一起.科學家在這里工作，一方面推進基礎科學，一方面提出對實際應用有益的科學新思想.