近日，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院司黎明教授課題組在語音控制可重構(gòu)智能超表面方面取得重要進(jìn)展。該技術(shù)將語音識別、視覺感知、無線輸能、信息通信與智能超表面深度融合，實(shí)現(xiàn)了通過自然語音指令實(shí)時(shí)為指定目標(biāo)設(shè)備無線供能與數(shù)據(jù)通信，有望讓人們擺脫對手機(jī)、無人機(jī)、植入式醫(yī)療器件等電子設(shè)備的續(xù)航擔(dān)憂，遠(yuǎn)離充電焦慮。該成果以“Speech-Controlled Reconfigurable Intelligent Metasurface for Real-Time Wireless Power Transfer and Communication”為題，發(fā)表在Science合作期刊《Research》（中科院一區(qū)Top期刊）上。

圖 1.語音控制智能超表面實(shí)時(shí)通感能一體化系統(tǒng)框圖

在日常生活中，電子設(shè)備，尤其是無線設(shè)備，常令用戶產(chǎn)生電量不足的擔(dān)憂。而該語音控制智能超表面，具備無需插線、無需停機(jī)，只需一句話，設(shè)備便能實(shí)現(xiàn)無線“空中續(xù)航”功能。通過構(gòu)建“語音指令—感知定位—相位計(jì)算—波束賦形”的自適應(yīng)閉環(huán)，賦予智能超表面“語音+視覺”的多模態(tài)感知與主動(dòng)智能，將傳統(tǒng)語音控制領(lǐng)域的“通話耗電”模式，升級為“通話充電”新模式，真正做到隨時(shí)隨地供能與通信。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一款工作在5.8 GHz WIFI頻段的語音控制智能超表面系統(tǒng)，能夠?qū)潭耙苿?dòng)多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)無線供能，接收端射頻功率超過25 dBm。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能給目標(biāo)設(shè)備穩(wěn)定輸出大于4.5伏的電能，滿足手機(jī)、無人機(jī)、植入式醫(yī)療器件、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、可穿戴設(shè)備、智能終端等提供無線能量需求。該技術(shù)融合了物質(zhì)、能量與信息的高效協(xié)同傳遞，不僅解決了電子設(shè)備續(xù)航難題，還可同步完成高清視頻等大容量數(shù)據(jù)傳輸，展現(xiàn)出通感能一體化協(xié)同能力。

圖2. 語音控制智能超表面實(shí)時(shí)無線能量傳輸與視頻信號傳輸實(shí)驗(yàn)

論文第一完成單位為北京理工大學(xué)，第一作者為博士研究生董琳，第一通訊作者為司黎明教授，第二通訊作者為上海交通大學(xué)朱衛(wèi)仁長聘副教授。北京理工大學(xué)劉躍澤博士生，沈琦濤博士生、湯鵬程博士生、吳根昊博士生、牛榮博士生，上海交通大學(xué)武慶慶長軌副教授為論文共同作者。此項(xiàng)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（項(xiàng)目編號：2022YFF0604801）、國家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號：62271056、62171186、62201037)、北京市自然科學(xué)基金-海淀原始創(chuàng)新聯(lián)合基金（項(xiàng)目編號：L222042）、河北省自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號：F2025105029）、上海市自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號：25ZR1401214）、毫米波國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（項(xiàng)目編號：KN20250214）以及高等學(xué)校學(xué)科科研創(chuàng)新引智計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：B14010）等的支持。

文章信息：Lin Dong, Liming Si*, Yueze Liu, Qitao Shen, Pengcheng Tang, Genghao Wu, Rong Niu, Qingqing Wu, Weiren Zhu*, “Speech-Controlled Reconffgurable Intelligent Metasurface for RealTime Wireless Power Transfer and Communication”, Research, vol. 8, pp: 0831, 2025.

論文鏈接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0831

附作者簡介：

第一作者：董琳，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院在讀博士研究生，導(dǎo)師為司黎明教授。主要研究方向?yàn)闊o線輸能、智能超表面、太赫茲技術(shù)與應(yīng)用。在Research, Applied Physics Letters, Optics Express等期刊和國際會(huì)議發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利2項(xiàng)。榮獲2021、2022學(xué)年北京理工大學(xué)優(yōu)秀研究生，2023、2024學(xué)年北京理工大學(xué)一等獎(jiǎng)學(xué)金，以及2023年伍捍東魏茂華微波信息獎(jiǎng)教學(xué)金。

通訊作者：司黎明，北京理工大學(xué)長聘教授、博士生導(dǎo)師、工程碩博士學(xué)位評定分委員委員、集成電路與電子學(xué)院副院長、IEEE高級會(huì)員、中國電子學(xué)會(huì)高級會(huì)員、中國通信學(xué)會(huì)高級會(huì)員。從事電磁場與微波技術(shù)的教學(xué)和研究工作，涉及智能電磁控制、天線理論與技術(shù)、太赫茲技術(shù)與應(yīng)用和雷達(dá)仿真與目標(biāo)識別領(lǐng)域。主講本科生課程《電磁場與電磁波》和研究生課程《太赫茲技術(shù)與應(yīng)用》。主持國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金、973、863、173、民用航天等科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和國際學(xué)術(shù)會(huì)議發(fā)表論文160余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利十余項(xiàng)，受邀作大會(huì)報(bào)告十余次。擔(dān)任多個(gè)國際SCI學(xué)術(shù)期刊編委和?？妥庉嫛，F(xiàn)為中國計(jì)量測試學(xué)會(huì)電子計(jì)量專業(yè)委員會(huì)副主任委員、中國超材料學(xué)會(huì)理事、全國人工智能計(jì)量協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)伙伴聯(lián)盟理事會(huì)理事、智能超表面技術(shù)聯(lián)盟理事、國家自然科學(xué)基金評審專家、教育部學(xué)科評議組成員、北京市科委科技專家，以及多個(gè)期刊審稿專家。擔(dān)任IEEE MTT-S國際微波研討會(huì)系列（IEEE IMWS-AMP）、電磁學(xué)進(jìn)展研究研討會(huì)（PIERS）、國際微波與毫米波技術(shù)會(huì)議（ICMMT）、射頻電子測量國際會(huì)議（CRFM）、中國微波周、全國天線年會(huì)、全國超材料大會(huì)（CMMC）、世界光子大會(huì)太赫茲技術(shù)及應(yīng)用專題（WPC）等多個(gè)學(xué)術(shù)大會(huì)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、程序委員會(huì)委員或分會(huì)主席。榮獲北京高校優(yōu)質(zhì)本科教材課件、北京理工大學(xué)教學(xué)名師、“我愛我?guī)煛弊钍軐W(xué)生喜愛的教師、微波信息優(yōu)秀教師獎(jiǎng)、迪文優(yōu)秀教師獎(jiǎng)、教書育人類表彰等。