世界著名的物理实验室（四）

徐汉屏

·林肯实验室

林肯实验室坐落于美国麻省的马萨诸塞州小镇列克辛顿，由麻省理工学院于1951年创建，其前身是研制出雷达的辐射实验室.

该实验室是美国联邦政府投资的研究中心，其基础使命是把高科技利用到国家平安的危急问题上.它很快在防空系统的高等电子学研究中博得了名誉，其研究范围又迅速扩展到空间监控、导弹防备、战场监控、空中交通管制等领域，是美国大学第一个大规模、跨学科、多功效的技术研究开发实验室.

1957年该实验室建成了固态、可编程数字计算机掌握的雷达系统，实现了对空间目标的实时跟踪，既能跟踪苏联卫星的运动，也能监控卡那维拉尔角的火箭发射.后来，进一步发展成弹道导弹策略防备系统，其中要害性的技术是数字信号处理和模式识别.

20世纪60年代初期，林肯实验室开发了卫星通信系统，发射了8颗实验通信卫星.70年代初期，开始研究民航交通管制，强调雷达监控，进行恶劣景象的检测，开发了航空器的自动化控制装置.80年代，为战胜大气紊流的影响，开发了大功率激光雷达系统.90年代，为美国国家航空航天局等开发了传感器，并开发了陆地图像处理设备.为了支持庞大的创新研究，林肯实验室始终坚持了在基本研究上的领先地位，例如表面物理、固态物理以及有关材料的优势.它完成了半导体激光器的早期研究，设计了红外激光雷达，并开发了高精度卫星定位与跟踪体系.

林肯实验室是美国反导弹防御系统的技术支撑单位，是美军手中的一张王牌，出现任何雷达方面的军事难题，军方首先想到的是该实验室.美国两个反导系统均由该实验室牵头，就连越战时期防游击队的“哨兵”雷达也由该实验室解决.该实验室既是技术支撑方，又是关键技术的研制方.

在60多年的历程中，林肯实验室走过了防空、反弹道导弹和防空反巡航导弹研究的不同阶段.实验室的历史，可以说是一部不斷创新雷达技术的历史.首部超1 000 km雷达、磨石山首部5 000 km跟踪雷达、世界上最大威力的多用途雷达、世界上首部宽带成像雷达、远程毫米波雷达和上千公里的激光雷达等，都是雷达发展史上具有里程碑意义的产品.

实验室在雷达关键技术，包括关键元器件的研究始终处于前沿.在20世纪50至60年代，风琴管扫描器、相位编码脉冲压缩、噪声系数为0.5dB量级的冷参放和精密滤波器组速度测量都是极其先进的技术.进人反导领域后，除识别工作外，从移相器、相控阵理论、T/R模块、声表面波反射阵信号处理器及超大型天线形面公差控制测量，到当今的超导移相器研究等，实验室对雷达先进技术的研发都取得了重大成果.

林肯实验室在计算机图形学、数字信号处理理论以及设计与建造高速数字信号处理计算机等方面都做出了很大的贡献.信号处理毕竟是实验室许多项目的中心技术，包括高吞吐率的通用信号处理器.实验室在语音编码与辨认方面也做了许多杰出工作，为主动翻译开辟了途径.

在2007游戏开发者大会上，索尼娱乐提出了全新的游戏制作理念，即“游戏3.0”.林肯实验室开发的“第二人生”是目前运作最为成功的“游戏3.0”作品.“第二人生”是一个真实世界的翻版，这个镜像世界包含数字办公室、教堂和存有虚拟金钱的银行.其营造的虚拟世界已接纳了相当数量的居民，并形成了其独有的社会系统.呈现给玩家的是一个完全开放的平台，社区化、自由化的游戏模式，让每个身处于游戏的玩家都有了最真实的感受.其高度拟真的游戏世界，让无数来自世界各地的人们相聚在一起，商业元素的应用也促进了游戏异业合作的蓬勃发展.

·贝尔实验室

贝尔实验室原名贝尔电话实验室，始建于1925年，以电话发明人贝尔命名.总部在美国纽约，后迁至新泽西州的默里山.它是一所最有影响的由工业企业经营的研究实验室，一个在全球享有极高声誉的研究开发机构，其主要宗旨是进行通讯科学的研究.

贝尔实验室有研究人员2 0000人，下属6个研究部，共14个分部，56个实验室.除了无线电电子学以外，贝尔实验室在固体物理学（其中包括磁学、半导体、表面物理学）、天体物理学、量子物理学和核物理学等方面都有很高的水平，是晶体管、激光器、太阳能电池、发光二极管、数字交换机、通信卫星、电子数字计算机、蜂窝移动通信设备、长途电视传送、仿真语言、有声电影、立体声录音，以及通信网等许多重大发明的诞生地.

早在20世纪20和30年代，贝尔实验室的研究人员就推出了远距离电视传输和数字计算机，领导了有声电影和人工喉的开发.晶体管和信息论这两项信息时代的重要发明，都是贝尔实验室在40年代研究出来的.贝尔实验室在50和60年代的重大发明有太阳能电池，激光的理论和通信卫星等.

1996年，贝尔实验室以及美国电话电报公司的设备制造部门脱离美国电话电报公司（ATST）成为朗讯科技.AT&T保留了少数研究人员成为其研究机构——美国电话电报公司实验室.如今贝尔实验室是朗讯科技公司的研究开发部门，承担的任务是提供技术以创建世界上最先进的电信系统.贝尔实验室的使命是为客户创造、生产和提供富有创新性的技术，这些技术使朗讯科技公司在通信系统、产品、元件和网络软件方面处于全球领先地位.

在过去的一个世纪中，贝尔实验室为全世界所带来的创新技术与产品囊括了：第一台传真机、按键电话、数代调制解调器；蜂窝电话、通信卫星、高速无线数据系统；太阳能电池、电荷耦合器件、数字信号处理器、单芯片、激光器和光纤、光放大器、密集波分复用系统；首次长途电视传输、高清晰度电视；从1939年展示的VODER电子语音合成装置到现在最先进的语音合成及识别技术等.

贝尔实验室的存储程序控制和电子交换、数据库及分组技术为智能网的应用铺平了道路；它开发的UNIX操作系统使各类计算机得以大规模联网，从而成就了今天的实用互联网；C和C++语言是实际中使用最为广泛的编程语言之一；而由贝尔实验室推出的网络管理与操作系统每天更支持着世界范围内数十亿的电话呼叫与数据连接.

目前，全球经济正处于信息化的蓬勃发展中.而信息时代由互联网、计算机和软件技术组成的基础设施，许多都出自贝尔实验室强大的创新之手；晶体管、信息理论和数字传输作为信息建设的物理、数学及技术方面的重要基础，更是贝尔实验室研究成果所铸就的诸多科学史上的里程碑之一.

贝尔实验室汇集了通信方面大量卓越人才，形成了富于激励性的学术环境和技术氛围.它的研发工作从基础科学研究着手，注重新的知识，同时把探索的领域扩大到各个基础学科，从中挖掘在通信领域发展前途较为光明的高新技术，并转化为实际应用.无论是数学、统计学、计算机和物理学等基础科学研究领域，还是软件、互联网、无线通信、光子学和多媒体技术等信息技术的关键领域，贝尔实验室都以其敏锐的目光、强大的创造力量和先进的技术引导着行业前进的步伐.

贝尔实验室自成立以来共推出了27 000多项专利，平均每个工作日推出4项专利.在这里每年都要发表上千篇学术论文，其巨大的创造力在业界无与伦比.

迄今为止，贝尔实验室共有7次13位科学家荣获诺贝尔奖，他们是：戴维森（因发现晶体对电子的衍射现象，获1937年诺贝尔物理学奖）、布拉顿、巴丁和肖克利（因发明晶体管及对晶体管效应的研究，获1956年诺贝尔物理学奖）、安德森（因对磁性和无序体系电子结构的基础性研究，获1977年诺贝尔物理学奖）、彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊（因发现宇宙微波背景辐射，获1978年诺贝尔物理学奖）、朱棣文（因发明用激光冷却和捕获原子的方法，获1997年诺贝尔物理学奖）、劳克林、斯特默和崔琦（因发现并研究电子的分数量子霍尔效应，获1998年诺贝尔物理学奖）、博伊尔和史密斯（因发明成像半导体电路一电荷耦合器件图像传感器，获2009年诺贝尔物理学奖）.

另外，贝尔实验室还获得过4次有“计算机界的诺贝尔奖”之称的图灵奖、9次美国国家科学奖章、12次日本计算机和通信奖以及各门学科的无数来自世界各地的荣誉.

尽管贝尔实验室在长期的发展过程中已经盛誉在身，牢固奠定了它在通信技术领域的独一无二的领导地位，却丝毫没有放慢不断创新进取的脚步.相反，在通向未来的道路上，贝尔实验室越来越年轻而且充满创造的活力.现在，贝尔实验室的科学家们正致力于创立下一代网络的基础，包括：可改善互联网的可靠性和性能的软件与系统；可改善客户关系、降低成本并优化网络与服务的软件和硬件；光学技术在以低成本提供无限制的、灵活的容量方面的重大突破；无线技术在降低设备的体积、成本和能耗并引向语音和数据打包上的重大突破；可处理无线网络和光网络速率要求的新半导体技术等.

现在，贝尔实验室总部位于美国，分部与研究院则遍布世界25个国家，拥有大约3万名工程师和科学家.1997年贝尔实验室进人中国，分别在北京和上海设立了分支机构.丰富的经验、强大的研发力量和日新月异的创造力，使贝尔实验室成为全球通信领域当之无愧的技术领导者，带动着人类向信息时代的美好未来挺进.

·IBM研究实验室

IBM研究实验室也叫IBM研究部（IBM是“美国国际商用机器公司”的简称），它创建于1911年，原名计算一列表一记录公司，由三家生产统计机械、时间记录器的公司组成.这些公司分别创建于1889、1890、1891年.IBM现已发展成为跨国公司，在计算机生产与革新中居世界领先地位.

目前，IBM研究部门是世界上拥有最先进技术和最完善设备的研究机构之一，在全球建有9个研发中心，在美国本土有3个，在中国有1个，其他的遍布在瑞士、以色列、日本、印度、巴西等地.它们是：

华生研究院（全球研究部门总部），位于美国纽约州约克镇和霍桑，成立于1961年，研究领域包括计算机科学、数据库、数据挖掘、商务智能、用户界面、存储系统、材料科学、纳米技术、生命科学、服务科学、数学、半导体技术等.

阿莫顿研究院，位于美国加利福尼亚州的圣荷塞，成立于1955年，研究领域包括计算机科学、数据库、用户界面、Web软件、存储系统及技术、物理学、材料科学、纳米技术、生命科学、服务科学等.

苏黎世研究院，位于瑞士苏黎世，成立于1956年，研究领域包括纳米科学及技术、半导体技术、存储系统、先进服务器技术、系统设计、IT安全和保密技术、业务优化、无线使能技术、服务研究、工业解决方案中心等.

海法研究院，位于以色列海法，成立于1972年，研究领域包括存储和业务连续性系统、验证技术、多媒体、主动管理、信息检索、编程环境、优化技术、生命科学等.

东京研究院，位于日本东京，成立于1982年，研究领域包括分析和优化、软件工程、中间件、系统软件、安全校验、光电技术、工程技术科学、文本挖掘和语音技术、无障碍中心等.

奥斯丁研究院，位于美国德克萨斯洲奥斯丁，成立于1995年，研究领域包括高性能，低能耗，超大规模集成电路设计、系统级能耗分析、新系统架构等.

中国研究院，位于中国北京，成立于1995年，研究领域包括未来系统研究、网络技术与业务研究、分布式系统及管理、信息管理及交互、创新服务研究等.

印度研究院，位于印度新德里，成立于1998年，研究領域包括语音技术、普适计算、电子政务、信息管理、电子商务、生命科学、分布式计算、软件工程等.

巴西研究院，位于巴西里约，成立于2010年，研究领域包括自然资源的智能勘探、挖掘和物流运输技术、半导体的智能设备、服务系统及其相关科学、技术、管理和创新等.

在2011年IBM成立100周年之际，人们总结了IBM的十大经典创新，即：①沃森计算机（2011年），以创办人老沃森命名，史上第一台能听匿人类自然语言的超级计算机，象征着人际互动进入全新时代；②打孔卡片制表机（1925年），企业与政府最主要的数据储存媒体；③拨号盘记录器（19世纪末），IBM最早期的主要产品，奠定了公司百年大业的基础；④公平就业机会（1953年），IBM总裁小沃森发布了公司第一份关于平等机会政策的信函，早于美国颁布《民权法案》十年；⑤cell微处理器（2000年），最初用于索尼游戏机3，对科学实验、计算机绘图等计算领域有重大影响；⑥分形几何学（1967年），描述自然的不规则现象，开创了全新数学流程；⑦阿波罗登月计划（1969年），采用五部“系统/360”计算机执行阿波罗十一号任务，为人类登月成功提供了帮助；⑧国际条码系统（1973年），为零售业开创了全新的管理与服务境界；⑨电子球形打字机（1961年），采用独创球形打字头，是史上最成功的电子打字机；⑩磁带储存系统（1940年），首创以磁带记录数据，至今仍是长期储存的主流选择.

IBM研究实验室每年的专利数为3 000项左右，2000年2921项，2001年完成3453项，而目前IBM注册的全球专利总量达到3.2万项.在IBM研究部门的带领下，IBM公司连续14年获得美国专利注册第一名.

IBM研究实验室总共拥有3 000余名研究人员，其中包括5位诺贝尔奖获得者，他们是：江崎玲于奈（因发现半导体隧道效应，获1973年诺贝尔物理学奖）、宾尼格和罗雷尔（因设计第一台扫描隧道电子显微镜，获1986年诺贝尔物理奖）、柏德诺兹和缪勒（因发现氧化物高温超导材料，获1987年诺贝尔物理奖），另外还有6位美国国家技术学院的博士，5位美国国家科学院院士，5位计算机学会图林奖获得者，以及其他荣誉的获得者.实验室专门从事基础科学研究，并探索与产品有关的技术，其特点是将这两者结合在一起.科学家在这里工作，一方面推进基础科学，一方面提出对实际应用有益的科学新思想.