初試鋒芒------------------------------------------，空氣中還殘留著些許寒意，但陽(yáng)光已經(jīng)開(kāi)始變得溫暖。中科院量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，張生站在工作臺(tái)前，面前是一副造型略顯笨拙的眼鏡。。鏡框是用3D打印的工業(yè)級(jí)樹(shù)脂，邊緣還留著粗糙的打印紋路；鏡片的位置嵌著兩塊指甲蓋大小的傳感器模塊，通過(guò)一根細(xì)細(xì)的排線連接著掛在腰間的巴掌大的處理單元。整個(gè)裝置看起來(lái)就像是個(gè)半成品——事實(shí)上，它確實(shí)就是個(gè)半成品。“東西都準(zhǔn)備好了？”杜明遠(yuǎn)的聲音從身后傳來(lái)。，轉(zhuǎn)身看向自己的導(dǎo)師。杜明遠(yuǎn)穿著那件洗得有些發(fā)白的藏青色夾克，手里端著一杯冒著熱氣的茶，表情一如既往地平靜。“實(shí)驗(yàn)室那邊也打過(guò)招呼了，今天下午不會(huì)有人來(lái)。”杜明遠(yuǎn)走到張生身邊，低頭看了看那副眼鏡，“準(zhǔn)備好了就開(kāi)始吧。我挺期待的。”。這三個(gè)月來(lái)，他幾乎把所有時(shí)間都泡在了這個(gè)項(xiàng)目上。從最初的一個(gè)瘋狂想法，到MATLA*上的**模型，再到燒壞了四塊電路板才調(diào)試成功的原型機(jī)——每一步都走得磕磕絆絆，卻又離目標(biāo)越來(lái)越近。，是時(shí)候驗(yàn)證這一切是否值得了。，按下側(cè)面的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。處理單元發(fā)出一聲輕微的嗡鳴，隨即進(jìn)入工作狀態(tài)。他的視野還是正常的——實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)、儀器架、窗外的天空，一切看起來(lái)和平時(shí)沒(méi)什么兩樣。“模式切換，**。”，同時(shí)右手輕輕觸碰鏡腿上的觸控區(qū)域。眼鏡發(fā)出一聲短促的提示音，視野開(kāi)始發(fā)生微妙的變化。——這在預(yù)料之中。系統(tǒng)正在將可見(jiàn)光通道切換到X射線探測(cè)模式，進(jìn)入一種類(lèi)似夜視的灰綠色視野。然后，他看到了墻后面的世界。。墻壁依然存在，呈現(xiàn)出一種朦朧的半透明狀態(tài)，像是一層薄薄的霧氣覆蓋在視野上。但透過(guò)這層“霧氣”，墻壁后面的電路管道清晰可見(jiàn)——紅色的PVC套管沿著墻角延伸，里面是拇指粗的電纜；墻面上固定著幾個(gè)金屬接線盒，內(nèi)部的斷路器和銅排結(jié)構(gòu)一目了然。“嚯”了一聲。，用手指點(diǎn)了點(diǎn)墻面的位置：“現(xiàn)在墻上那塊接線盒，你能看到什么？”。**模式下的視覺(jué)增強(qiáng)算法自動(dòng)啟動(dòng)，將低劑量X射線穿透墻體后攜帶的衰減信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。接線盒內(nèi)部的細(xì)節(jié)逐漸清晰——兩塊小型斷路器，銀白色的觸點(diǎn)，還有一個(gè)方形的電表模塊。
“左邊的斷路器是C32，右邊那個(gè)是C16，下面那個(gè)應(yīng)該是這間屋子的總電表。”張生一邊觀察一邊說(shuō)，“杜老師，我能看清內(nèi)部的接線走向——左邊那個(gè)斷路器的進(jìn)線顏色是紅、藍(lán)、黃，接線端子有點(diǎn)氧化，顏色發(fā)暗。”
杜明遠(yuǎn)挑了挑眉。他走到墻邊，伸手在對(duì)應(yīng)位置敲了敲，然后掏出手機(jī)查了一下這間實(shí)驗(yàn)室的電氣圖紙。
幾秒鐘后，他放下手機(jī)，看向張生的眼神中多了幾分贊許。
“沒(méi)錯(cuò)。”他說(shuō)，“進(jìn)線顏色和端子狀態(tài)都對(duì)。你這個(gè)系統(tǒng)，分辨率比我預(yù)想的高不少。”
張生心中一陣狂喜，但面上還是保持著冷靜。他知道這只是第一步。
“杜老師，我再試試穿透深度。”
他轉(zhuǎn)身面向?qū)嶒?yàn)室的外墻——這面墻厚約24厘米，是鋼筋混凝土澆筑的結(jié)構(gòu)。張生將視線聚焦到墻面上，視野中立刻出現(xiàn)了一層淡淡的陰影。墻體內(nèi)部隱約可見(jiàn)幾根橫向分布的鋼筋，但細(xì)節(jié)已經(jīng)模糊了不少。
“24厘米的混凝土墻體，勉強(qiáng)能看到內(nèi)部的鋼筋分布，但細(xì)節(jié)丟失嚴(yán)重。”他在心里默默記錄，“需要提高入射劑量，或者優(yōu)化探測(cè)器的采樣頻率……”
“差不多了。”杜明遠(yuǎn)拍了拍他的肩膀，“先停下來(lái)，讓我看看你的實(shí)時(shí)輻射監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。”
張生這才注意到處理單元側(cè)面有一塊小小的顯示屏正在閃爍。杜明遠(yuǎn)湊近看了看，眉頭先是微微皺起，隨即舒展開(kāi)來(lái)。
“有效劑量率，0.12微西弗每小時(shí)。”他念出數(shù)字，“這個(gè)數(shù)值很低了——你知道機(jī)場(chǎng)安檢儀旁邊的輻射量是多少嗎？大概在0.2到0.5微西弗每小時(shí)。你這個(gè)眼鏡，在提供實(shí)時(shí)****的同時(shí)，輻射劑量和普通安檢設(shè)備差不多。普通人戴一個(gè)小時(shí)，接受的輻射量大概相當(dāng)于吃兩根香蕉。”
張生愣了一下：“香蕉？”
“對(duì)，香蕉等效劑量。”杜明遠(yuǎn)笑了笑，“這是核輻射防護(hù)領(lǐng)域的通俗說(shuō)法。一根香蕉含有微量的天然放射性鉀-40，折算下來(lái)大概相當(dāng)于0.1微西弗。你這個(gè)眼鏡，戴一個(gè)小時(shí)等于吃一根半香蕉，幾乎可以忽略不計(jì)。”
張生看著顯示屏上的數(shù)字，心中的一塊石頭終于落了地。這三個(gè)月來(lái)，他最擔(dān)心的就是這個(gè)指標(biāo)。X射線**的原理并不復(fù)雜，但要把它縮小到一副眼鏡的尺寸，同時(shí)還要保證輻射劑量在安全范圍內(nèi)，這中間有太多需要權(quán)衡的技術(shù)細(xì)節(jié)。
首先是雙能成像技術(shù)。
傳統(tǒng)的X射線安檢設(shè)備會(huì)同時(shí)發(fā)射高能和低能兩種X射線束。高能射線波長(zhǎng)短、穿透力強(qiáng)，主要用于穿透密度較高的物質(zhì)；低能射線則對(duì)有機(jī)物等低密度材料更敏感。通過(guò)分析兩種能量射線在穿透物體時(shí)的衰減差異，系統(tǒng)可以區(qū)分不同類(lèi)型的材料——就像機(jī)場(chǎng)安檢機(jī)屏幕上顯示的彩**像那樣，金屬呈現(xiàn)藍(lán)色，有機(jī)物呈現(xiàn)橙色，混合物呈現(xiàn)綠色。
但傳統(tǒng)的雙能X射線設(shè)備體積龐大，輻射劑量也不適合近距離長(zhǎng)時(shí)間使用。張生的設(shè)計(jì)思路是借鑒醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的最新進(jìn)展：使用量子增強(qiáng)算法來(lái)彌補(bǔ)低劑量下的圖像質(zhì)量損失。
這個(gè)算法的核心思想說(shuō)起來(lái)并不復(fù)雜。傳統(tǒng)的X射線成像是“所見(jiàn)即所得”——探測(cè)器接收到多少光子，就生成什么樣的圖像。量子增強(qiáng)算法則不同，它會(huì)先記錄下所有探測(cè)到的光子信息，然后利用量子態(tài)的可疊加性，通過(guò)算法在多個(gè)可能的圖像狀態(tài)之間進(jìn)行“干涉”和“增強(qiáng)”，最終還原出在更高劑量下才能獲得的清晰圖像。
通俗地講，如果把成像過(guò)程比作拼圖，傳統(tǒng)方法是從一堆碎片中挑選正確的那一塊；而量子增強(qiáng)算法，則是同時(shí)嘗試所有可能的拼法，然后選擇最符合物理規(guī)律、噪點(diǎn)最少、細(xì)節(jié)最豐富的那一種。
這當(dāng)然是個(gè)簡(jiǎn)化到近乎失真的比喻。真正的量子增強(qiáng)算法涉及復(fù)雜的矩陣運(yùn)算和態(tài)函數(shù)優(yōu)化，但它的效果是實(shí)實(shí)在在的——在保持低輻射劑量的同時(shí)，圖像分辨率提升了將近四倍。
其次是硬件層面的優(yōu)化。
眼鏡上搭載的微型X射線源采用了脈沖式發(fā)射技術(shù)。不同于傳統(tǒng)設(shè)備的連續(xù)輻射，微型X射線源每隔一定時(shí)間才會(huì)發(fā)射一束極短的脈沖。這種設(shè)計(jì)大幅減少了無(wú)效輻射時(shí)間，同時(shí)配合高靈敏度的CdTe碲化鎘探測(cè)器，能夠在脈沖間隙內(nèi)高效捕獲穿透物體后的X射線信號(hào)。
再加上杜明遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)室里那套先進(jìn)的噪聲抑制算法，最終呈現(xiàn)在張生眼前的，是一幅清晰、銳利、幾乎沒(méi)有噪點(diǎn)的**圖像。
“說(shuō)實(shí)話，我沒(méi)想到你能做到這個(gè)程度。”杜明遠(yuǎn)的聲音把張生從技術(shù)復(fù)盤(pán)中拉了回來(lái)，“這套系統(tǒng)如果進(jìn)一步完善，不僅僅是‘**’這么簡(jiǎn)單。如果給醫(yī)生裝備**的這幅眼鏡，手術(shù)的成功率應(yīng)該可以直線上升。其他職業(yè)，比如**、海關(guān)、環(huán)保甚至是安保，都可以直接獲得這項(xiàng)發(fā)明的利好。”
張生明白導(dǎo)師的意思。眼前這副笨拙的原型機(jī)，代表的不僅僅是一種新型的成像技術(shù)。它打開(kāi)了一扇通往微觀世界的大門(mén)。而門(mén)后面的東西，可能比任何人想象的都要復(fù)雜。
但那是以后的事了。現(xiàn)在，他只想好好享受這一刻。
“杜老師，”張生摘下眼鏡，揉了揉有些酸澀的眼睛，“我想請(qǐng)個(gè)假，明天回家看看。”
杜明遠(yuǎn)看了看日歷：“周末了啊，去吧。這段時(shí)間辛苦了，給自己放個(gè)假。”
張生點(diǎn)點(diǎn)頭，開(kāi)始收拾工作臺(tái)上的設(shè)備。窗外，夕陽(yáng)正在西沉，將天邊染成一片溫暖的橙紅色。他想起母親的微信消息：
“這周回來(lái)嗎？**釣了條大魚(yú)，給你留著呢。”
嘴角不自覺(jué)地微微上揚(yáng)。