本书紧扣数据爆炸催生的光计算浪潮，系统剖析硅光互连如何突破“能耗墙”，以及算法－器件－材料三元耦合迸发的四条前沿路线：纯光神经网络、微梳滤波、垂直腔面发射激光器光突触与二维材料探测。内容跨越智能感知、激光雷达、量子通信到分布式算力，全景呈现光-人工智能共振下“感－算－传”链路的颠覆性重塑。作者以**《自然》、《光纤通信大会》、《GPU 技术大会》的里程碑成果为索引，深度拆解光计算、硅光封装、量子密钥分发与人工智能材料设计的全栈革新，绘制未来信息基础设施的蓝图。 书中给出可复现的浮点运算数、能耗、误码率、品质因子等硬指标与开源实验脚本，为研究者、工程师与决策者提供一套跨学科方法论和落地指南，助您抢占光电智能新高地，擎启算力革命新纪元。

许雪梅，中南大学电子信息学院教授、博导，国家先进电子领域专家、学院教指委主任，主要从事人工智能、传感器电子学、混沌加密算法与光电子学研究，主持或参与国家自然科学基金等项目，发表论文100余篇，获省部级科技奖励多项。邓晓衡，中南大学电子信息学院教授、博导、院长，湖南省“芙蓉学者”特聘教授，主要从事边缘网络与边缘计算、物联网、大数据分析和无线网络研究，主持或参加科研项目30余项，发表论文150余篇，授权发明专利34项。黄端，中南大学电子信息学院教授、博导，湖湘青年英才，主要从事光子芯片、MEMS芯片与集成电路设计制造研究，主持国家自然科学基金等国家级项目10余项，发表SCI论文100余篇，获湖南省自然科学二等奖等奖励。丁一鹏，中南大学电子信息学院教授、博导、电子科学系副主任，湖湘青年英才，主要从事微波感知、雷达信号处理、机器学习和射频电路设计研究，主持多项国家及省部级课题，发表论文90余篇，授权发明专利7项。石金晶，中南大学电子信息学院教授、博士生导师、副院长，教育部高等学校教学指导委员会委员，主要从事量子计算、量子机器学习、量子密码和网络与信息安全研究，主持国家自然科学基金等项目，发表论文60余篇，出版专著和教材各1部。

前言 在“新工科2.0”倡导的跨学科融合浪潮中，人工智能正与光电子、量子信息、先进材料等前沿技术深度耦合，重塑“感算存”一体化的教学与科研范式。本书立足教育强国、数字中国、科技自立自强的时代需求，汇聚5位作者10余年的研究积淀，系统展示“把计算挤进光场”的全栈路线图。 本书紧扣全球最新科技脉搏： 从GPT4o掀起的“千亿参数×千倍算力”浪潮，到Meta Reality Optics、Intel Ponte Vecchio、Nvidia Blackwell B200等硅光Chiplet异构集成，再到SPIE Photonics West 2025发布的10GHz低阈值钙钛矿激光阵列、DARPA Neuromorphic Photonic Links计划、欧盟Chips Act加速的3D封装矽光晶圆厂，这些前沿突破共同指向“以光驭智、形随算生”的技术范式转移。本书以跨学科透视为经线、以产业趋势洞察为纬线，将光电材料、器件、系统与大模型算法的协同演化置于同一坐标系中，帮助读者在瞬息万变的科技版图中迅速定位自己的研究切入点与创新增量。 相比以往偏重单一角度的专著，本书突出四大特色： (1) 全栈贯通——自“原子比特”协同设计起步，延伸至“光域 MACDSPAI”一体化部署。 (2) 双轮驱动——每章同步给出“理论工程”双闭环实验脚本，配套Python/MATLAB代码、开源Verilog IP、Silicon Photonics版图与GitHub数据集。 (3) 场景牵引——以“东数西算”“算力网络”“低空经...