麻省理工华人学者用电磁波计算：具有高效潜力，不散热且耗电极少

DeepTech深科技
发布时间：11-3010:44DeepTech深科技官方百家号
在评测一台计算机性能时，人们都会重点关注它的散热性能如何。这是因为，目前的计算机在运行时会消耗大量的电能来进行计算和数据存储，如此就会产生许多废热。平白浪费能量不说，还需要设计散热系统。为了寻找更为有效的替代方法，科学家们已经开始着手设计新型电路。
近日，麻省理工学院的研究人员提出了一种十分新颖的电路设计，该设计下的电路可以在不消耗电能的情况下，利用电磁波对计算机进行精确的控制。这一发现向着基于磁的、实用性设备迈出了关键一步。使用此设计电路的设备将具有比传统电子设备更为高效的计算潜力。同时，研究人员已经开始设计基于磁性的“自旋电子”设备，这种设备耗电相对较少，也几乎不产生热量。
在将来，成对的自旋波可以通过双通道输入到电路中，根据不同的特性进行调制，并结合起来以产生一些可测量的量子干扰——类似光子波干涉被用于量子计算。研究人员假设，这种基于干涉的自旋电子设备，比如量子计算机，可以执行常规计算机难以应对的高度复杂的任务。
这项研究由麻省理工学院电气工程与计算机科学系（EECS）的华人助理教授 Luqiao Liu 带领其自旋电子材料和器件组课题组里的三名研究生 Jiahao Han，Pengxiang Zhang 和 Justin T. Hou，以及一名 EECS 的博士后 Saima A. Siddiqui 共同完成。
“人们开始寻求硅之外的计算能力，波计算是一种有前途的替代方法。”Luqiao Liu 说，“通过使用这个狭窄的畴壁，我们可以调节自旋波并创建两种独立的状态，而不需要任何实际的能源成本，我们只依靠自旋波和固有磁性材料。”

图 | 使不耗电、基于磁的计算成为可能的设计（来源：MIT）
硅之外的计算能力：自旋波
自旋电子器件利用了磁材料中晶格结构的“自旋波”——即电子的量子特性。自旋波是波长很小的能量波。自旋波的组成，本质上是许多电子的集体自旋，被称为磁振子。尽管磁振子不是真正的粒子，就像单个电子一样，但是对于计算应用而言，可以类似地对其进行测量。
测量方法包括调制自旋波特性，以便产生一些可测量的输出，可让该输出与计算相关联。但到目前为止，调制自旋波需要使用体积庞大的元件来注入电流，而这些大体积元件会产生信号噪声，并能抵消任何固有的性能提升。
麻省理工学院的研究人员开发设计的这种电路结构，其仅使用磁性材料中多层纳米膜的一层中的一个纳米厚度的畴壁来调制通过的自旋波，不需要任何额外的组件或电流。继而，自旋波可以根据需要调节以控制磁畴壁的位置。这样便可以精确控制两个变化的自旋波状态，而这两个状态则对应于经典计算中使用的 0 和 1。
在他们的工作中，研究人员定制了一个特殊的“磁畴壁”，这是两个相邻磁性结构之间的纳米级厚度的屏障。他们将钴/镍纳米膜分层（每个纳米膜只有几个原子那么厚），并具有某些理想的磁性，可以处理大量的自旋波。然后，他们把“这堵墙”放在一种具有特殊晶格结构的磁性材料中间，并将系统整合为一个电路。
在电路的一侧，研究人员激发了材料中恒定的自旋波。当波穿过畴壁时，其磁振子立即沿相反的方向旋转：第一个区域的磁振子向北旋转，而第二个区域的磁振子（越过畴壁）向南旋转。这会导致波的相位（即角度）发生急剧变化，幅度（功率）会略有下降。
在实验中，研究人员在电路的另一侧放置了一根独立的天线，用来检测和传输输出信号。结果表明，在输出状态下，输入波的相位发生 180 ° 的翻转。波的强度，从最高到最低的峰值测量结果也下降了很多。
添加“转矩”来强化功能
在得到上述结果之后，研究人员发现了自旋波与畴壁之间的相互作用，可使他们能够有效地在两种状态之间切换。没有畴壁，电路将被均匀地磁化；而有了畴壁，电路就会产生分裂的调制波。
通过控制自旋波，他们发现可以控制畴壁的位置。这依赖于一种被称为“自旋传递转矩”（spin-transfer torque）的现象，也就是自旋电子本质上震动磁性材料，来翻转其磁性方向。
在研究人员的工作中，他们提高了注入自旋波的能量，以诱发一定程度的磁振子自旋。实际上，这会将畴壁拉向增强波源。在这样处理时，天线下的畴壁被“卡住了”，从而使其无法调制波并确保在此状态下均匀磁化。
他们使用一种特殊的磁式电子显微镜，证明了这种方法可以使畴壁上出现微米级的位移，这足以使它在材料块中的任何位置移动。值得注意的是，几年前就有人提出了磁振子自旋传递转矩的机理，但并没有得到证实。Luqiao Liu 对外表示：“有充分的理由相信机理最终会被发现，而我们的实验证明了在这些条件下实际会发生什么。”
这种新型电路整体上看就像一条自来水管，阀门（畴壁）来控制水（自旋波）如何流过管道（材料）。“但是你也可以想象，当水的压力过高时，它会切断阀门，并将其推到下游。”Luqiao Liu 说，“如果施加足够强的自旋波，我们可以移动畴壁的位置——只不过它是稍微向上游移动，而不是推向下游。”
这样的创新可以为特定的任务提供实用的、基于波的计算，例如被称为“快速傅立叶变换”的信号处理技术。接下来，研究人员希望构建可以执行基本计算的工作波电路。与此同时，他们还需要优化材料，以减少潜在的信号噪声，并进一步研究通过在畴壁周围移动调节两种状态之间的切换速度。“这就是我们的待办事项清单。”Luqiao Liu 说道。
团队华人阵容
Luqiao Liu 的研究团队中有多位华人面孔。他本人毕业于北京大学物理系，之后在康奈尔大学获得应用物理学博士学位。在加入麻省理工学院之前，他是 IBM 沃森研究中心的研究人员，还是 IBM 专利申请成就奖的获得者。他的研究领域是自旋电子学，重点专注于自旋逻辑、非易失性存储器和微波应用的纳米级材料和设备。

图 | Luqiao Liu（来源，MIT）
主持者 Luqiao Liu，是麻省理工学院电子工程与计算机科学系（EECS）Robert J. Shillman 职业发展助理教授。他在 2015 年加入“麻省理工学院电子研究实验室”（RLE)，是自旋电子材料和器件组课题组的首席研究员，他的团队共 9 人。
他毕业于北京大学物理系，之后在康奈尔大学获得应用物理学博士学位。在加入麻省理工学院之前，他是 IBM 沃森研究中心的研究人员，还是 IBM 专利申请成就奖的获得者。他的研究领域是自旋电子学，重点专注于自旋逻辑、非易失性存储器和微波应用的纳米级材料和设备。

图 | 自旋电子材料和器件组课题组 (来源：MIT）
Liu 的研究小组致力于通过自旋-霍尔效应或量子拓扑绝缘体研究固态材料中的自旋-轨道相互作用，以实现高效的自旋电流产生和磁矩转换。由于自旋轨道电子器件（或自旋轨道电子器件）的运行是通过纯自旋电流而非电荷电流实现的，因此与传统器件相比，它的功耗要低得多。同时，Liu 也会探讨自旋轨道电子元件在记忆元件及逻辑元件方面的应用。他的团队还在研究电子电荷和自旋在各种材料系统（如反铁磁体和超导体）中的相互作用，并评估利用这些现象实现新型自旋电子的可能性。

图 | Jiahao Han（来源：MIT）
Jiahao Han，“麻省理工学院电子研究实验室”自旋电子材料和器件组课题组博士后研究员。

图 | Pengxiang Zhang（来源：MIT）
张鹏翔，“麻省理工学院电子研究实验室”自旋电子材料和器件组课题组博士后研究员。2013 年毕业于清华大学材料学院，目前是麻省理工学院研究生科研助理。

图 | Justin T. Hou（来源：MIT）
Justin T. Hou，“麻省理工学院电子研究实验室”自旋电子材料和器件组课题组博士后研究员。

DeepTech深科技
发布时间：11-3010:44DeepTech深科技官方百家号
在评测一台计算机性能时，人们都会重点关注它的散热性能如何。这是因为，目前的计算机在运行时会消耗大量的电能来进行计算和数据存储，如此就会产生许多废热。平白浪费能量不说，还需要设计散热系统。为了寻找更为有效的替代方法，科学家们已经开始着手设计新型电路。
近日，麻省理工学院的研究人员提出了一种十分新颖的电路设计，该设计下的电路可以在不消耗电能的情况下，利用电磁波对计算机进行精确的控制。这一发现向着基于磁的、实用性设备迈出了关键一步。使用此设计电路的设备将具有比传统电子设备更为高效的计算潜力。同时，研究人员已经开始设计基于磁性的“自旋电子”设备，这种设备耗电相对较少，也几乎不产生热量。
在将来，成对的自旋波可以通过双通道输入到电路中，根据不同的特性进行调制，并结合起来以产生一些可测量的量子干扰——类似光子波干涉被用于量子计算。研究人员假设，这种基于干涉的自旋电子设备，比如量子计算机，可以执行常规计算机难以应对的高度复杂的任务。
这项研究由麻省理工学院电气工程与计算机科学系（EECS）的华人助理教授 Luqiao Liu 带领其自旋电子材料和器件组课题组里的三名研究生 Jiahao Han，Pengxiang Zhang 和 Justin T. Hou，以及一名 EECS 的博士后 Saima A. Siddiqui 共同完成。
“人们开始寻求硅之外的计算能力，波计算是一种有前途的替代方法。”Luqiao Liu 说，“通过使用这个狭窄的畴壁，我们可以调节自旋波并创建两种独立的状态，而不需要任何实际的能源成本，我们只依靠自旋波和固有磁性材料。”

图 | 使不耗电、基于磁的计算成为可能的设计（来源：MIT）
硅之外的计算能力：自旋波
自旋电子器件利用了磁材料中晶格结构的“自旋波”——即电子的量子特性。自旋波是波长很小的能量波。自旋波的组成，本质上是许多电子的集体自旋，被称为磁振子。尽管磁振子不是真正的粒子，就像单个电子一样，但是对于计算应用而言，可以类似地对其进行测量。
测量方法包括调制自旋波特性，以便产生一些可测量的输出，可让该输出与计算相关联。但到目前为止，调制自旋波需要使用体积庞大的元件来注入电流，而这些大体积元件会产生信号噪声，并能抵消任何固有的性能提升。
麻省理工学院的研究人员开发设计的这种电路结构，其仅使用磁性材料中多层纳米膜的一层中的一个纳米厚度的畴壁来调制通过的自旋波，不需要任何额外的组件或电流。继而，自旋波可以根据需要调节以控制磁畴壁的位置。这样便可以精确控制两个变化的自旋波状态，而这两个状态则对应于经典计算中使用的 0 和 1。
在他们的工作中，研究人员定制了一个特殊的“磁畴壁”，这是两个相邻磁性结构之间的纳米级厚度的屏障。他们将钴/镍纳米膜分层（每个纳米膜只有几个原子那么厚），并具有某些理想的磁性，可以处理大量的自旋波。然后，他们把“这堵墙”放在一种具有特殊晶格结构的磁性材料中间，并将系统整合为一个电路。
在电路的一侧，研究人员激发了材料中恒定的自旋波。当波穿过畴壁时，其磁振子立即沿相反的方向旋转：第一个区域的磁振子向北旋转，而第二个区域的磁振子（越过畴壁）向南旋转。这会导致波的相位（即角度）发生急剧变化，幅度（功率）会略有下降。
在实验中，研究人员在电路的另一侧放置了一根独立的天线，用来检测和传输输出信号。结果表明，在输出状态下，输入波的相位发生 180 ° 的翻转。波的强度，从最高到最低的峰值测量结果也下降了很多。
添加“转矩”来强化功能
在得到上述结果之后，研究人员发现了自旋波与畴壁之间的相互作用，可使他们能够有效地在两种状态之间切换。没有畴壁，电路将被均匀地磁化；而有了畴壁，电路就会产生分裂的调制波。
通过控制自旋波，他们发现可以控制畴壁的位置。这依赖于一种被称为“自旋传递转矩”（spin-transfer torque）的现象，也就是自旋电子本质上震动磁性材料，来翻转其磁性方向。
在研究人员的工作中，他们提高了注入自旋波的能量，以诱发一定程度的磁振子自旋。实际上，这会将畴壁拉向增强波源。在这样处理时，天线下的畴壁被“卡住了”，从而使其无法调制波并确保在此状态下均匀磁化。
他们使用一种特殊的磁式电子显微镜，证明了这种方法可以使畴壁上出现微米级的位移，这足以使它在材料块中的任何位置移动。值得注意的是，几年前就有人提出了磁振子自旋传递转矩的机理，但并没有得到证实。Luqiao Liu 对外表示：“有充分的理由相信机理最终会被发现，而我们的实验证明了在这些条件下实际会发生什么。”
这种新型电路整体上看就像一条自来水管，阀门（畴壁）来控制水（自旋波）如何流过管道（材料）。“但是你也可以想象，当水的压力过高时，它会切断阀门，并将其推到下游。”Luqiao Liu 说，“如果施加足够强的自旋波，我们可以移动畴壁的位置——只不过它是稍微向上游移动，而不是推向下游。”
这样的创新可以为特定的任务提供实用的、基于波的计算，例如被称为“快速傅立叶变换”的信号处理技术。接下来，研究人员希望构建可以执行基本计算的工作波电路。与此同时，他们还需要优化材料，以减少潜在的信号噪声，并进一步研究通过在畴壁周围移动调节两种状态之间的切换速度。“这就是我们的待办事项清单。”Luqiao Liu 说道。
团队华人阵容
Luqiao Liu 的研究团队中有多位华人面孔。他本人毕业于北京大学物理系，之后在康奈尔大学获得应用物理学博士学位。在加入麻省理工学院之前，他是 IBM 沃森研究中心的研究人员，还是 IBM 专利申请成就奖的获得者。他的研究领域是自旋电子学，重点专注于自旋逻辑、非易失性存储器和微波应用的纳米级材料和设备。

图 | Luqiao Liu（来源，MIT）
主持者 Luqiao Liu，是麻省理工学院电子工程与计算机科学系（EECS）Robert J. Shillman 职业发展助理教授。他在 2015 年加入“麻省理工学院电子研究实验室”（RLE)，是自旋电子材料和器件组课题组的首席研究员，他的团队共 9 人。
他毕业于北京大学物理系，之后在康奈尔大学获得应用物理学博士学位。在加入麻省理工学院之前，他是 IBM 沃森研究中心的研究人员，还是 IBM 专利申请成就奖的获得者。他的研究领域是自旋电子学，重点专注于自旋逻辑、非易失性存储器和微波应用的纳米级材料和设备。

图 | 自旋电子材料和器件组课题组 (来源：MIT）
Liu 的研究小组致力于通过自旋-霍尔效应或量子拓扑绝缘体研究固态材料中的自旋-轨道相互作用，以实现高效的自旋电流产生和磁矩转换。由于自旋轨道电子器件（或自旋轨道电子器件）的运行是通过纯自旋电流而非电荷电流实现的，因此与传统器件相比，它的功耗要低得多。同时，Liu 也会探讨自旋轨道电子元件在记忆元件及逻辑元件方面的应用。他的团队还在研究电子电荷和自旋在各种材料系统（如反铁磁体和超导体）中的相互作用，并评估利用这些现象实现新型自旋电子的可能性。

图 | Jiahao Han（来源：MIT）
Jiahao Han，“麻省理工学院电子研究实验室”自旋电子材料和器件组课题组博士后研究员。

图 | Pengxiang Zhang（来源：MIT）
张鹏翔，“麻省理工学院电子研究实验室”自旋电子材料和器件组课题组博士后研究员。2013 年毕业于清华大学材料学院，目前是麻省理工学院研究生科研助理。

图 | Justin T. Hou（来源：MIT）
Justin T. Hou，“麻省理工学院电子研究实验室”自旋电子材料和器件组课题组博士后研究员。
“抢手”的高精地图资质
当下，很多人都在质疑，为什么业界提了自动驾驶这么些年，却到现在都未能实现真正意义上的自动驾驶。
答案之一：没有完善的高精地图。更有甚者认为，没有高精地图，自动驾驶寸步难行。
大家都知道，精确的定位不仅是自动驾驶的基础，还是核心。而高精地图则能够让定位更精确，让数据更多维。
在定位上，高精地图能够精确到厘米级别，在数据方面，其能够识别包括道路信息之外的与交通相关的周围静态信息。换言之，高精地图不仅能为自动驾驶提供更为可靠的感知能力，还能省去大量的算力。此外，由于高精地图包含实时、高精度的交通信息，还能精确帮助自动驾驶系统进行驾驶规划。
最为重要的是，高精地图能解决一个非常现实的问题，帮助自动驾驶降低成本。有了高精地图的存在，自动驾驶汽车就不需要装备昂贵的激光雷达或高端的芯片了。
鉴于此，当自动驾驶成为必然趋势，高精地图未来也势必大有“钱途”，这自然引来了诸多企业的争相布局，高精地图资质一时间也成为了“抢手货”。
资质难“抢”
并非任何企业都有地图测绘的资格。
我国国家测绘地理信息局2016年下发的《关于加强自动驾驶地图生产测试与应用管理的通知》中就明确规定：自动驾驶地图（高精地图）属于导航电子地图的新型种类和重要组成部分，其数据采集、编辑加工和生产制作必须由具有导航电子地图制作测绘资质的单位承担。
而据盖世汽车了解，在近20年的时间里，只有20家企业拿到了高精地图测绘资质。
由此可见，企业获得高精地图资质之难。而究其原因，或许有以下几点：
一、严苛的法规限制
法律法规问题在国际上一直存在，因为关乎国家地理安全，所以国家对于企业高精地图的测绘更为严苛。
国家在《基础地理信息公开表示内容的规定》中就规定，快速路、高架路、引道、街道和内部道路的铺设材料、最大纵坡、最小曲率半径不可公开。同时，也不能记录涉密的地理信息数据（坐标、高程等）。所以要想获得高精地图资质，就需要企业自身克服坡度和高程等相关加密问题。
二、技术门槛较高
与传统的导航地图相比，高精地图的要求更高：
一方面，高精地图的使用者是计算机，而传统的导航地图使用者是人。由于机器驾驶员缺乏人类驾驶员与生俱来的视觉识别和逻辑分析能力，要想不发生意外，就需赋予高精地图像人脑一样快速运转的能力；
另一方面，高精地图包含的道路信息更为复杂，高精地图要准确的知道车道模型、道路部件、道路属性以及其他的定位图层；此外，传统导航地图精确度在5M左右，而高精地图的绝对精确度需要在1M内，相对精确度更是要控制在10-20 cm。
三、长期被忽视
由上表可以看到，中国第一张高精地图是2001年的四维图新拿下的，而第二张高精地图的问世则隔了三年之久。甚至到后面，高精地图还出现了五年的空白期。因为在这期间，众多的自动驾驶企业都把主要目光聚焦在了车辆本身，或者依托于传感器（摄像头+雷达）监测周围环境，而忽略了在高精地图的布局。借助技术发力，短期效果或许不错，但是随着自动驾驶级别的不断提高，道路复杂情况的不断增强，还是需要靠高精地图来解决数据的攀升。
四、商业模式的模糊
自动驾驶的商业模式尚且还处于探讨中，更何况作为其中一环的高精地图。高精地图未来如何实现商业化，是延用现有商业地图的收费模式还是新的模式？最终利润在哪里产生？这些也都是阻碍部分创业企业从事高精地图创业的原因之一。换句话说，即使车厂可以为高精地图企业支付每辆 1000 元的费用，但高精地图企业最终是否能赚钱或者收回成本还是一个谜团。
或有转机
从第一张高精地图的发放，到高德地图获得第二张高精地图，中间整整空白了三年。第一波小高潮出现在2005到2007年之间。而2008年之后，则是出现了长达5年的空白期。直到2018年，高精地图才又有了起色。这一期间，显然是得益于自动驾驶的发展，它让企业家们看到了高精地图的战略地位。
通过上表同样可以看到，从2001年到2019年，不仅企业获得资质的节奏在变化，获得资质的企业单位也在发生着悄然的变化。2013年之前，高精地图主要拿捏在传统图商、事业单位以及BAT手中。而从2017年开始，格局大为不同，不仅车企加入了这场战斗，通信科技公司，甚至是物流公司也来“插上一脚”。
今年7月，华为成为第20家可以合法制作高精地图的企业，11月，顺丰旗下丰图科技（深圳）公司导航电子地图制作甲级资质申请在自然资源部网站公示，如果顺利通过公示，顺丰将成为第21家可以合法测绘、制作自动驾驶高精地图的公司。
显然，随着自动驾驶的深入发展，企业已经认识到掌握地图能力，在自动驾驶就会更有主动权。而以如今对于自动驾驶的重视程度，高精地图在未来很长一段时间里应该都会是有关企业重点关注的对象。一场商业混战也将由此展开，而这将有益于推动高精地图的发展。
另值得注意的是，正如前面所言，企业取得高精地图资质困难重重，近20年，仅20家企业拿到资质，然而，在近半年时间内，就有三张资质连发，这是否意味着高精地图政策放宽？
事实或许的确如此。如今，随着自动驾驶技术的加快，路测牌照的增多，高精地图的管理和发放也在做相应的调整。
今年5月，最新版的《测绘资质管理办法》已发布征求意见稿，和此前实施的《测绘资质分级标准》相比，明显有很大的不同，尤其体现在激发市场活力上。例如缩短升级年限，将申请晋升甲级资质需取得乙级资质满3年的规定缩短到2年；放宽部分考核条件，大幅简化申请材料，并取消对企业注册资金的考核要求，取消对落后淘汰、用途极少的仪器设备的考核要求，取消对丙、丁级单位从事专业范围的数量限制；明确规定测绘单位转制、合并、分立的，新单位可以原资质等级和业务范围重新申请测绘资质，不受升级年限限制等。
由此可见，高精地图政策标准已经在逐步放宽。新标准一旦实施，势必会壮大行业规模，推动国家测绘事业的发展，高精地图的春天也许会更快到来。而高精地图来了，真正意义的自动驾驶或许也不远了。
汽车质量家：www.autoqa.cn
上海沐睿科技服务有限公司是一家创新型的汽车工程技术服务公司，具备Reach、VOC、ELV环保法规评估一站式解决方案，为客户提供从初步想法到最终产品的全程支持，包括：项目的确定、设计、开发，直到材料、组件和系统的测试。此外，还包括项目管理和人员调配等服务。近十年来，整合汽车行业咨询，从车身、底盘、电子电器、智能化、动力系统、内外饰、环保法规等多方面纵向数据积累，并成功通过以品质创新，加强技术合作，孵化多家二方及三方实验室能力提升，与学术界和政府多方面协作的创新中心，促进自主创新和开放合作。
当下，很多人都在质疑，为什么业界提了自动驾驶这么些年，却到现在都未能实现真正意义上的自动驾驶。
答案之一：没有完善的高精地图。更有甚者认为，没有高精地图，自动驾驶寸步难行。
大家都知道，精确的定位不仅是自动驾驶的基础，还是核心。而高精地图则能够让定位更精确，让数据更多维。
在定位上，高精地图能够精确到厘米级别，在数据方面，其能够识别包括道路信息之外的与交通相关的周围静态信息。换言之，高精地图不仅能为自动驾驶提供更为可靠的感知能力，还能省去大量的算力。此外，由于高精地图包含实时、高精度的交通信息，还能精确帮助自动驾驶系统进行驾驶规划。
最为重要的是，高精地图能解决一个非常现实的问题，帮助自动驾驶降低成本。有了高精地图的存在，自动驾驶汽车就不需要装备昂贵的激光雷达或高端的芯片了。
鉴于此，当自动驾驶成为必然趋势，高精地图未来也势必大有“钱途”，这自然引来了诸多企业的争相布局，高精地图资质一时间也成为了“抢手货”。
资质难“抢”
并非任何企业都有地图测绘的资格。
我国国家测绘地理信息局2016年下发的《关于加强自动驾驶地图生产测试与应用管理的通知》中就明确规定：自动驾驶地图（高精地图）属于导航电子地图的新型种类和重要组成部分，其数据采集、编辑加工和生产制作必须由具有导航电子地图制作测绘资质的单位承担。
而据盖世汽车了解，在近20年的时间里，只有20家企业拿到了高精地图测绘资质。
由此可见，企业获得高精地图资质之难。而究其原因，或许有以下几点：
一、严苛的法规限制
法律法规问题在国际上一直存在，因为关乎国家地理安全，所以国家对于企业高精地图的测绘更为严苛。
国家在《基础地理信息公开表示内容的规定》中就规定，快速路、高架路、引道、街道和内部道路的铺设材料、最大纵坡、最小曲率半径不可公开。同时，也不能记录涉密的地理信息数据（坐标、高程等）。所以要想获得高精地图资质，就需要企业自身克服坡度和高程等相关加密问题。
二、技术门槛较高
与传统的导航地图相比，高精地图的要求更高：
一方面，高精地图的使用者是计算机，而传统的导航地图使用者是人。由于机器驾驶员缺乏人类驾驶员与生俱来的视觉识别和逻辑分析能力，要想不发生意外，就需赋予高精地图像人脑一样快速运转的能力；
另一方面，高精地图包含的道路信息更为复杂，高精地图要准确的知道车道模型、道路部件、道路属性以及其他的定位图层；此外，传统导航地图精确度在5M左右，而高精地图的绝对精确度需要在1M内，相对精确度更是要控制在10-20 cm。
三、长期被忽视
由上表可以看到，中国第一张高精地图是2001年的四维图新拿下的，而第二张高精地图的问世则隔了三年之久。甚至到后面，高精地图还出现了五年的空白期。因为在这期间，众多的自动驾驶企业都把主要目光聚焦在了车辆本身，或者依托于传感器（摄像头+雷达）监测周围环境，而忽略了在高精地图的布局。借助技术发力，短期效果或许不错，但是随着自动驾驶级别的不断提高，道路复杂情况的不断增强，还是需要靠高精地图来解决数据的攀升。
四、商业模式的模糊
自动驾驶的商业模式尚且还处于探讨中，更何况作为其中一环的高精地图。高精地图未来如何实现商业化，是延用现有商业地图的收费模式还是新的模式？最终利润在哪里产生？这些也都是阻碍部分创业企业从事高精地图创业的原因之一。换句话说，即使车厂可以为高精地图企业支付每辆 1000 元的费用，但高精地图企业最终是否能赚钱或者收回成本还是一个谜团。
或有转机
从第一张高精地图的发放，到高德地图获得第二张高精地图，中间整整空白了三年。第一波小高潮出现在2005到2007年之间。而2008年之后，则是出现了长达5年的空白期。直到2018年，高精地图才又有了起色。这一期间，显然是得益于自动驾驶的发展，它让企业家们看到了高精地图的战略地位。
通过上表同样可以看到，从2001年到2019年，不仅企业获得资质的节奏在变化，获得资质的企业单位也在发生着悄然的变化。2013年之前，高精地图主要拿捏在传统图商、事业单位以及BAT手中。而从2017年开始，格局大为不同，不仅车企加入了这场战斗，通信科技公司，甚至是物流公司也来“插上一脚”。
今年7月，华为成为第20家可以合法制作高精地图的企业，11月，顺丰旗下丰图科技（深圳）公司导航电子地图制作甲级资质申请在自然资源部网站公示，如果顺利通过公示，顺丰将成为第21家可以合法测绘、制作自动驾驶高精地图的公司。
显然，随着自动驾驶的深入发展，企业已经认识到掌握地图能力，在自动驾驶就会更有主动权。而以如今对于自动驾驶的重视程度，高精地图在未来很长一段时间里应该都会是有关企业重点关注的对象。一场商业混战也将由此展开，而这将有益于推动高精地图的发展。
另值得注意的是，正如前面所言，企业取得高精地图资质困难重重，近20年，仅20家企业拿到资质，然而，在近半年时间内，就有三张资质连发，这是否意味着高精地图政策放宽？
事实或许的确如此。如今，随着自动驾驶技术的加快，路测牌照的增多，高精地图的管理和发放也在做相应的调整。
今年5月，最新版的《测绘资质管理办法》已发布征求意见稿，和此前实施的《测绘资质分级标准》相比，明显有很大的不同，尤其体现在激发市场活力上。例如缩短升级年限，将申请晋升甲级资质需取得乙级资质满3年的规定缩短到2年；放宽部分考核条件，大幅简化申请材料，并取消对企业注册资金的考核要求，取消对落后淘汰、用途极少的仪器设备的考核要求，取消对丙、丁级单位从事专业范围的数量限制；明确规定测绘单位转制、合并、分立的，新单位可以原资质等级和业务范围重新申请测绘资质，不受升级年限限制等。
由此可见，高精地图政策标准已经在逐步放宽。新标准一旦实施，势必会壮大行业规模，推动国家测绘事业的发展，高精地图的春天也许会更快到来。而高精地图来了，真正意义的自动驾驶或许也不远了。
汽车质量家：www.autoqa.cn
上海沐睿科技服务有限公司是一家创新型的汽车工程技术服务公司，具备Reach、VOC、ELV环保法规评估一站式解决方案，为客户提供从初步想法到最终产品的全程支持，包括：项目的确定、设计、开发，直到材料、组件和系统的测试。此外，还包括项目管理和人员调配等服务。近十年来，整合汽车行业咨询，从车身、底盘、电子电器、智能化、动力系统、内外饰、环保法规等多方面纵向数据积累，并成功通过以品质创新，加强技术合作，孵化多家二方及三方实验室能力提升，与学术界和政府多方面协作的创新中心，促进自主创新和开放合作。
#城市更新·仲恺慧变# 【问策仲恺│城中有村村里有厂，城市更新如何提升仲恺魅力】提升城市能级和核心竞争力，是城市发展的普遍规律。仲恺高新区作为国家级高新区，由于过去以开发区来规划，重视工业发展，城市建设缺失，城市能级不足，城市面貌受到诟病。如今，随着城市和产业的日益融合，混杂的旧城、旧村、旧厂让仲恺发展的承载空间受到制约，也影响了城市品质。修复空间、补充功能，激发内生动力，让城市吐故纳新、宜居宜业成了当务之急，需要通过整合、挖掘存量土地资源，对基础设施、生态环境、产业结构等城市的软硬件进行改造提升，让城市更有魅力。
【问】
城市农村工厂混搭，城市面貌不够现代化
仲恺企业多、厂区多、外来务工人员多，开发区存在严重的城村厂混杂问题，很多街镇还是典型的“城乡结合部”。一直以来城市面貌脏乱差备受群众“吐槽”，对经济社会发展带来了负面影响，与创建国家一流高新区的要求相距甚远。
在城市化进程中，许多国家和地区都经历了从造城到有机更新的过程，其核心是整合、挖掘存量资源，把现有的粗放模式转变为集约发展模式，为城市经济发展寻求新的空间。这就是城市更新的过程。
仲恺同样需要通过城市更新提升城市的品质。随着房地产用地面积增长，市政配套建设、环境卫生、教育医疗等是否可以满足也变得越来越紧迫，这些都需要仲恺实施区域性的升级改造，补足城市功能短板，提升城市环境品质，让城市发展更加有序，让市民生活更加幸福，让产业升级，实现工业上楼。
除了城市面貌外，在仲恺，由于长期将精力放在引项目、建项目，商贸、服务业等三产较弱，同时忽视了城市群体文化消费配套建设上，导致仲恺第三产业比例偏低，尤其是高端服务业成为仲恺产业短板。
“仲恺最缺什么，对于在当地居住工作的人来说，缺少大型商业、服务中心。以前，人们要看个电影，或者要买些名牌服饰都需要去到城区才行。”仲恺市民陈女士如此说道。
本地商业地产相关人士称，如今消费者喜欢的不再仅仅是产品本身，而是产品所处的场景，以及身处场景中自己的感受，他们需要一个“城市会客厅”。
改善城市面貌、打造城市中心、促进产业升级工业上楼，这些都需要通过加快城市更新的步伐来快速推进。然而，城市更新是一个非常复杂的综合性的工作，涉及到规划、国土相关的各行业事项。据了解，由于没有在市一级层面成立城市更新局，导致我市区级城市更新发展中心没有直接对应的上级部门，因此在业务指导、上级文件下发、信息沟通方面并不顺畅。
同时，我市尚未正式发布城市更新相关的具体政策，土地审批、规划等方面缺少具体指导性文件，政策配套不完善，不利于推动项目的综合改造和效益提升。由于审批权没有下放到县区一级，导致项目审批时间拉长。这些都是制约加速推进城市更新的问题。
【策】
做好城市整体规划，统筹成片连片更新
城市的发展是城市外部功能与城市内在价值统一的过程。城市更新是其中的一个手段，通过改造促进城市更新、激发城市内生动力是改造的根本目标。
针对仲恺目前旧城、旧村、旧厂混杂的现状，需要通过城市更新来激发区域活力，对建筑物等硬件设施进行改造，对生态环境、文化环境、产业结构、功能业态等软环境进行延续与更新，实现城市结构优化、人居环境的改善，同时为地区产业升级、实现“工业上楼”提供空间。
调研采访组认为，为了精准供给新增空间、持续挖潜存量空间、用好用足立体空间，首先要做的就是规划先行。政府通过总体统筹规划，对标国内一流城市、一流高新区，充分挖掘仲恺的特色，科学合理编制中长期城市建设规划，做好城市的功能区分，把商业、住宅、行政中心、工业产业区域等规划好，实现产业的集聚。同时，在此基础上确定年度城建计划，一张蓝图干到底，并通过精细化管理，建立统筹有力、职责明确、层级清晰的管理体系，逐年提升城市品质。其次，在实施城市更新过程中，要避免“零敲碎打”式的改造，推进成片连片改造。一方面能够避免企业只愿意改造利润高的，而留下周边的改造难点；另一方面则能有效扩大改造规模，从而提升老旧片区的城市品质，优化片区的人居环境。
当前，仲恺已启动仲恺大道沿线城市更新工作，计划拿出近10平方公里区域来实施城市更新。本次仲恺大道城市更新总长为8.5公里，面积9.7平方公里，划定了17个城市更新单元。
调研采访组建议，仲恺城市更新尤其是此次仲恺大道沿线更新，应该成片连片解决公共配套建设不足问题，对城市更新单元范围内旧城镇、旧厂房、旧村庄、政府储备地、征地留用地和国有资产用地等统一规划、整体改造。同时，要求该片区各城市更新单元的公共配套均由改造主体优先配建，建成后移交给政府。禁止农村集体经济组织、企业自行改造或者合作改造。
依托城轨站点打造“门户走廊”“城市客厅”
商业设施不仅是一个城市对外展示的形象窗口，也是当地居民休闲、购物、娱乐、消费、商业活动的汇集地，更是一个城市经济发展活力、能级的象征。
近年来，不少城市积极打造“城市会客厅”“城市门户”。这些地标式街区大多以知名景区、主题公园、广场、商业中心等作为载体，汇聚当地特色资源，融汇文化娱乐商业等功能，作为城市的品牌符号和形象窗口进行宣传推广，吸引接待外来游客、投资者。
未来商业服务的发展应充分结合城际大型交通枢纽节点及轨道交通主要站点进行合理布局，打造高铁经济商圈及一批轨道站点新商业聚集区，促使商业设施布局更为合理，对外辐射能力显著增强。
纵观整个仲恺区，仲恺大道沿线区域产值占全区比重大，人口密度高，尤其是惠环、陈江街道。调研采访组认为，在城市更新过程中，应通过规划引领作用，优先对仲恺大道沿线进行升级改造。同时，要编制风貌设计方案，要求改造主体严格遵循规划和整体风貌编制城市设计方案，对沿线公共空间、商业界面、建筑色彩、建筑风格及建筑高度等要素作出科学的空间风貌控制，依托莞惠城轨仲恺站、惠环站等重要交通节点、景观节点设置核心商圈、地标建筑，重点打造仲恺站到惠环站之间的仲恺“门户走廊”，以及以两个站点为基础建设“城市客厅”“城市门户”。
政府主导市场参与加快城市更新项目落地
要建立一个有效的存量用地再开发机制，政府的积极作用不可替代。在这个过程中，政府要守住底线，保证城市总体利益不受损害，严格制定公共服务设施和基础设施配套建设的制度要求，之后再尝试实现综合目标。
调研采访组认为，仲恺大道沿线城市更新的政策导向应该强调政府全链条主导，即从开展前期工作、签订意向、确定改造主体到最后的实施和监管，整个城市更新过程都有政府参与推动，这将有利于加快城市更新项目落地。原则上一个单元由一个市场主体实施改造，以公开方式选取改造主体，采取政府应收地价款网上挂牌竞价方式选取，报价最高者作为单一改造主体。
推动城市升级改造的同时让群众真正享受实惠，这是城市更新的本义，也是政府的职责所在。对此，调研采访组建议，仲恺要制定合理补偿、平衡各方利益的政策。在补偿标准方面，建议有别于一般的征地拆迁标准，基本与原来市场主导的标准持平，公平、公正、公开，充分保障权利人权益。
在市一级成立专门城市更新机构加强指导
城市更新不同于以往的城市建设，其中拆迁谈判、拆迁补偿、开发强度确定、公共设施安排等是更新过程中要面对的主要问题，必然存在各种利益交织、平衡难度较大的困难，如没有一套完善的政策体系和操作办法，很难引导和规范市场行为。
以问题为导向，在管理体制、机制方面的改革创新势在必行。只有在机构和人员的保障之下，建章立制才能顺理成章。
对此，调研采访组认为，惠州应该尽快在市一级层面成立专门城市更新机构，出台惠州的城市更新办法和实施细则，并以此作为城市更新核心政策制定配套政策、专项规定，及针对各县（区）情况“因地制宜”提供专门的指导意见等。
除了要制定合理补偿、平衡各方利益的政策外，调研采访组建议，还要在基层中多招聘以及培养一批懂得城市更新业务的人才，正确执行、宣导相关政策。同时，要面向街道及意向主体组成的联合工作组积极举行业务培训会，开展政策解读、实操指引等方面的业务培训。
【部门表态】
仲恺高新区城市更新发展中心：扎实推进仲恺大道沿线城市更新
仲恺大力推进城市更新，抓住解决用地瓶颈和城市升级提质的结合点和关键点，按照“一年全面启动，两年初见成效，三年基本完成”的步骤，扎实推进仲恺大道沿线城市更新工作。通过改造，将盘活大批低效用地，拓展发展空间，大幅度增加城市公共配套，显著改善城市面貌，提升城市形象。
由于规划滞后，仲恺大道沿线低矮杂乱的建筑严重影响了仲恺的城市形象。 惠州日报记者李松权摄
实施仲恺大道沿线城市更新，可以有效提升中心区土地利用率和单位土地产出率，在节省大量建设用地指标的同时，为吸引人才留住人才、服务产业转型升级腾出更多空间。
做好由“被动审批”向“政府主导”的身份转变，简化流程，强化服务，提高效率，规范运行，推动制定出台城市更新相关配套政策文件，逐步完善城市更新实施保障机制；注重经验总结，推动形成从个别项目到规模推动、从探索试点到规范高效的城市更新模式，探索一批有效管用机制，总结一批可复制可推广的经验做法，锤炼一批业务精、富有责任心的城市更新工作骨干力量，逐步探索出一条适合仲恺实际的城市更新之路。via.仲恺发布
【问】
城市农村工厂混搭，城市面貌不够现代化
仲恺企业多、厂区多、外来务工人员多，开发区存在严重的城村厂混杂问题，很多街镇还是典型的“城乡结合部”。一直以来城市面貌脏乱差备受群众“吐槽”，对经济社会发展带来了负面影响，与创建国家一流高新区的要求相距甚远。
在城市化进程中，许多国家和地区都经历了从造城到有机更新的过程，其核心是整合、挖掘存量资源，把现有的粗放模式转变为集约发展模式，为城市经济发展寻求新的空间。这就是城市更新的过程。
仲恺同样需要通过城市更新提升城市的品质。随着房地产用地面积增长，市政配套建设、环境卫生、教育医疗等是否可以满足也变得越来越紧迫，这些都需要仲恺实施区域性的升级改造，补足城市功能短板，提升城市环境品质，让城市发展更加有序，让市民生活更加幸福，让产业升级，实现工业上楼。
除了城市面貌外，在仲恺，由于长期将精力放在引项目、建项目，商贸、服务业等三产较弱，同时忽视了城市群体文化消费配套建设上，导致仲恺第三产业比例偏低，尤其是高端服务业成为仲恺产业短板。
“仲恺最缺什么，对于在当地居住工作的人来说，缺少大型商业、服务中心。以前，人们要看个电影，或者要买些名牌服饰都需要去到城区才行。”仲恺市民陈女士如此说道。
本地商业地产相关人士称，如今消费者喜欢的不再仅仅是产品本身，而是产品所处的场景，以及身处场景中自己的感受，他们需要一个“城市会客厅”。
改善城市面貌、打造城市中心、促进产业升级工业上楼，这些都需要通过加快城市更新的步伐来快速推进。然而，城市更新是一个非常复杂的综合性的工作，涉及到规划、国土相关的各行业事项。据了解，由于没有在市一级层面成立城市更新局，导致我市区级城市更新发展中心没有直接对应的上级部门，因此在业务指导、上级文件下发、信息沟通方面并不顺畅。
同时，我市尚未正式发布城市更新相关的具体政策，土地审批、规划等方面缺少具体指导性文件，政策配套不完善，不利于推动项目的综合改造和效益提升。由于审批权没有下放到县区一级，导致项目审批时间拉长。这些都是制约加速推进城市更新的问题。
【策】
做好城市整体规划，统筹成片连片更新
城市的发展是城市外部功能与城市内在价值统一的过程。城市更新是其中的一个手段，通过改造促进城市更新、激发城市内生动力是改造的根本目标。
针对仲恺目前旧城、旧村、旧厂混杂的现状，需要通过城市更新来激发区域活力，对建筑物等硬件设施进行改造，对生态环境、文化环境、产业结构、功能业态等软环境进行延续与更新，实现城市结构优化、人居环境的改善，同时为地区产业升级、实现“工业上楼”提供空间。
调研采访组认为，为了精准供给新增空间、持续挖潜存量空间、用好用足立体空间，首先要做的就是规划先行。政府通过总体统筹规划，对标国内一流城市、一流高新区，充分挖掘仲恺的特色，科学合理编制中长期城市建设规划，做好城市的功能区分，把商业、住宅、行政中心、工业产业区域等规划好，实现产业的集聚。同时，在此基础上确定年度城建计划，一张蓝图干到底，并通过精细化管理，建立统筹有力、职责明确、层级清晰的管理体系，逐年提升城市品质。其次，在实施城市更新过程中，要避免“零敲碎打”式的改造，推进成片连片改造。一方面能够避免企业只愿意改造利润高的，而留下周边的改造难点；另一方面则能有效扩大改造规模，从而提升老旧片区的城市品质，优化片区的人居环境。
当前，仲恺已启动仲恺大道沿线城市更新工作，计划拿出近10平方公里区域来实施城市更新。本次仲恺大道城市更新总长为8.5公里，面积9.7平方公里，划定了17个城市更新单元。
调研采访组建议，仲恺城市更新尤其是此次仲恺大道沿线更新，应该成片连片解决公共配套建设不足问题，对城市更新单元范围内旧城镇、旧厂房、旧村庄、政府储备地、征地留用地和国有资产用地等统一规划、整体改造。同时，要求该片区各城市更新单元的公共配套均由改造主体优先配建，建成后移交给政府。禁止农村集体经济组织、企业自行改造或者合作改造。
依托城轨站点打造“门户走廊”“城市客厅”
商业设施不仅是一个城市对外展示的形象窗口，也是当地居民休闲、购物、娱乐、消费、商业活动的汇集地，更是一个城市经济发展活力、能级的象征。
近年来，不少城市积极打造“城市会客厅”“城市门户”。这些地标式街区大多以知名景区、主题公园、广场、商业中心等作为载体，汇聚当地特色资源，融汇文化娱乐商业等功能，作为城市的品牌符号和形象窗口进行宣传推广，吸引接待外来游客、投资者。
未来商业服务的发展应充分结合城际大型交通枢纽节点及轨道交通主要站点进行合理布局，打造高铁经济商圈及一批轨道站点新商业聚集区，促使商业设施布局更为合理，对外辐射能力显著增强。
纵观整个仲恺区，仲恺大道沿线区域产值占全区比重大，人口密度高，尤其是惠环、陈江街道。调研采访组认为，在城市更新过程中，应通过规划引领作用，优先对仲恺大道沿线进行升级改造。同时，要编制风貌设计方案，要求改造主体严格遵循规划和整体风貌编制城市设计方案，对沿线公共空间、商业界面、建筑色彩、建筑风格及建筑高度等要素作出科学的空间风貌控制，依托莞惠城轨仲恺站、惠环站等重要交通节点、景观节点设置核心商圈、地标建筑，重点打造仲恺站到惠环站之间的仲恺“门户走廊”，以及以两个站点为基础建设“城市客厅”“城市门户”。
政府主导市场参与加快城市更新项目落地
要建立一个有效的存量用地再开发机制，政府的积极作用不可替代。在这个过程中，政府要守住底线，保证城市总体利益不受损害，严格制定公共服务设施和基础设施配套建设的制度要求，之后再尝试实现综合目标。
调研采访组认为，仲恺大道沿线城市更新的政策导向应该强调政府全链条主导，即从开展前期工作、签订意向、确定改造主体到最后的实施和监管，整个城市更新过程都有政府参与推动，这将有利于加快城市更新项目落地。原则上一个单元由一个市场主体实施改造，以公开方式选取改造主体，采取政府应收地价款网上挂牌竞价方式选取，报价最高者作为单一改造主体。
推动城市升级改造的同时让群众真正享受实惠，这是城市更新的本义，也是政府的职责所在。对此，调研采访组建议，仲恺要制定合理补偿、平衡各方利益的政策。在补偿标准方面，建议有别于一般的征地拆迁标准，基本与原来市场主导的标准持平，公平、公正、公开，充分保障权利人权益。
在市一级成立专门城市更新机构加强指导
城市更新不同于以往的城市建设，其中拆迁谈判、拆迁补偿、开发强度确定、公共设施安排等是更新过程中要面对的主要问题，必然存在各种利益交织、平衡难度较大的困难，如没有一套完善的政策体系和操作办法，很难引导和规范市场行为。
以问题为导向，在管理体制、机制方面的改革创新势在必行。只有在机构和人员的保障之下，建章立制才能顺理成章。
对此，调研采访组认为，惠州应该尽快在市一级层面成立专门城市更新机构，出台惠州的城市更新办法和实施细则，并以此作为城市更新核心政策制定配套政策、专项规定，及针对各县（区）情况“因地制宜”提供专门的指导意见等。
除了要制定合理补偿、平衡各方利益的政策外，调研采访组建议，还要在基层中多招聘以及培养一批懂得城市更新业务的人才，正确执行、宣导相关政策。同时，要面向街道及意向主体组成的联合工作组积极举行业务培训会，开展政策解读、实操指引等方面的业务培训。
【部门表态】
仲恺高新区城市更新发展中心：扎实推进仲恺大道沿线城市更新
仲恺大力推进城市更新，抓住解决用地瓶颈和城市升级提质的结合点和关键点，按照“一年全面启动，两年初见成效，三年基本完成”的步骤，扎实推进仲恺大道沿线城市更新工作。通过改造，将盘活大批低效用地，拓展发展空间，大幅度增加城市公共配套，显著改善城市面貌，提升城市形象。
由于规划滞后，仲恺大道沿线低矮杂乱的建筑严重影响了仲恺的城市形象。 惠州日报记者李松权摄
实施仲恺大道沿线城市更新，可以有效提升中心区土地利用率和单位土地产出率，在节省大量建设用地指标的同时，为吸引人才留住人才、服务产业转型升级腾出更多空间。
做好由“被动审批”向“政府主导”的身份转变，简化流程，强化服务，提高效率，规范运行，推动制定出台城市更新相关配套政策文件，逐步完善城市更新实施保障机制；注重经验总结，推动形成从个别项目到规模推动、从探索试点到规范高效的城市更新模式，探索一批有效管用机制，总结一批可复制可推广的经验做法，锤炼一批业务精、富有责任心的城市更新工作骨干力量，逐步探索出一条适合仲恺实际的城市更新之路。via.仲恺发布
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