安納羅博士馬里奧·潘尼奇亞，ANELLO Photonics 首席執行官 – 專訪系列

馬里奧·潘尼奇亞博士 是一位資深的矽谷首席執行官，ANELLO Photonics 的共同創始人和董事長，他領導公司的使命，利用先進的光子技術革新導航系統。作為矽光子學和慣性導航的先驅，他之前在英特爾公司工作了二十多年，最終成為英特爾研究員，並領導公司的矽光子學計劃，將其轉變為全球部署的商業技術。他擁有普渡大學的固態物理博士學位，並且是 IEEE、SPIE 和 OSA 的研究員，以及美國國家工程院的成員。

ANELLO Photonics 正在通過其 SiPhOG™ 光學陀螺儀重新定義慣性導航，這是一種緊湊、高精度的傳感器，使用矽光子學製造。與傳統的光纖陀螺儀不同，ANELLO 的解決方案完全集成在光子芯片上，提供卓越的精度和降低尺寸、重量、功耗和成本。為了支持 GPS 受限環境，該技術支持各個領域的自主導航，例如機器人、航空航天、國防和工業自動化。

是什么驅動你對創新的熱情，特別是在矽光子學和自主領域的交叉點？

我的驅動力來自於一生對於矽光子學如何解決關鍵的現實世界問題和破壞產業的迷戀。當我們在英特爾開始矽光子學時，這是一個瘋狂的想法，想要用矽製造光學設備。然而，我們證明了每個人都是錯的，並且不僅僅開發了矽光子學技術，還創造了一個整個產業，今天這種技術已經在所有世界的數據中心中使用。在 ANELLO，我們再次開始了一個大膽的想法，將集成矽光子學帶到導航市場。

通過創造世界上第一個矽光子學光學陀螺儀 – SiPhOG™，我們能夠為需要高精度導航的市場開發完全新的產品和解決方案，之前由於現有解決方案的高成本，這些市場是無法接觸的。

我們正在重新定義高性能精度、低漂移、光學陀螺儀傳感器的可能，具有徹底的尺寸、重量和功耗的改善，為自主市場帶來新的應用和用例，橫跨各個產業，從建設、農業、卡車、機器人、無人機、自主車輛，到國防產業。

什麼啟發了 ANELLO 的創立願景，你們的路線圖如何受到 GPS 受限環境的影響？

ANELLO Photonics 成立的目的是為了解決產業中日益增大的差距：今天的光纖陀螺儀（FOG）非常準確，但它們又大又笨重，非常昂貴。因此，它們只被用於非常高端的應用，例如戰鬥機、潛水艇、洲際彈道導彈等。在另一端，你有基於 MEMS（微機電系統）的陀螺儀，它們被用在所有消費電子設備中，例如手機、耳機、手錶等。這些設備的生產量非常高（每年生產數十億個單位），但它們受到溫度、振動和 EMI 效果的影響，無法用於高精度導航。

隨著自主需求的增長，中間的差距越來越大。我們看到了這個機會，並說：“如果我們可以使用矽光子學製造光纖陀螺儀呢？”這樣就可以將高性能能力以小型化的形式帶到大眾市場。

這導致了 ANELLO SiPhOG 的開發。然後，我們開始研究可以使用 SiPhOG 建立的導航解決方案，並且我們意識到，我們可以提供具有卓越性能的成本有效的產品，在高體積中生產，並且可以在工業和國防應用中啟用 GPS 受限環境的導航。

ANELLO 的 SiPhOG 與傳統的 FOG 和 MEMS 系統有何不同？

FOG 和 SiPhOG 的基本物理運作原理是相同的，都是基於 Sagnac 效應。然而，對於 SiPhOG，我們將傳統 FOG 中的所有離散光學元件（分離器、耦合器、相位調製器、探測器、偏振濾波器、光纖接頭等）都集成到了一個小型的光子芯片上，這個芯片是使用標準的集成電子電路製造技術製造的。這個光子芯片取代了所有的手動裝配和對齊，更加可靠，且可以大量生產。我們還創造了一個新型的極其敏感和低功耗的電子系統，控制光子芯片並測量光學信號和 Sagnac 相位和旋轉率。

所有這些都是使用與今天電子產業中使用的相同的高體積“拾取和放置”裝配技術製造和裝配的。當組裝完成後，我們的 SiPhOG 提供與 FOG 相同的低漂移陀螺儀性能，但具有更小、更緊湊、更低功耗和更易於集成的解決方案，基本上可以放在手掌中。這就是為什麼我們稱它為“光纖陀螺儀芯片”。與 MEMS 陀螺儀不同，後者往往在幾秒內漂移，並且容易受到溫度和振動的影響，ANELLO 的 SiPhOG 由於基於光子，因此不受這些影響的影響。

當它們被組合成一個系統時，這使得在 GPS 受限或欺騙環境中實現強大的長期慣性導航成為可能，使其成為自主平台的理想解決方案，無論是在陸地、空中還是海上應用中。

GPS 干擾和欺騙的風險是什么，為什麼依賴 GPS 是不可持續的？

GPS 干擾和欺騙事件在全球範圍內激增，對自主平台、軍事行動和關鍵基礎設施構成了重大威脅。例如，到 2025 年，我們已經看到全球欺騙事件增加了 500%。我們還看到每天約 700 次干擾和欺騙事件，約 1,500 次航班每天被欺騙，遍及全球。僅依賴 GPS 的系統在受爭議或 GPS 信號降級的環境中容易出現位置錯誤，甚至完全失敗。不論是在城市峽谷、地下隧道還是戰爭區域，僅僅依賴 GPS 是一個高風險的做法。

如果你失去了 GPS，你就不知道自己在哪里，也不知道自己要去哪里。这對於依賴 GPS 的導航系統構成了重大安全問題。如果你失去了 GPS，你就不能安全地操作。雖然基於 FOG 的系統是可用的，但它們往往太昂貴和笨重，無法大量部署。然而，現在有了 ANELLO 的高性能慣性系統，基於 SiPhOG，我們可以為 GPS 失敗或無法使用的操作提供強大的抗干擾導航解決方案。

ANELLO 的系統如何在 GPS 受限環境中提供“真實”替代方案？

ANELLO 的慣性導航系統使用我們的唯一 SiPhOG™ 光學陀螺儀，結合 CPU、基於 AI 的傳感器融合算法、加速度計和其他傳感器，實時提供導航位置解決方案。由於我們的 SiPhOG 具有如此高的精度，我們的產品不依賴於任何外部因素，因此提供了真正的“真實”解決方案。這使我們能夠在 GPS 信號無法使用的時候和地點提供強大的、不間斷的 GPS 受限導航。在此過程中，我們實時監測我們的位置，將其與 GPS 位置進行比較，如果我們的解決方案檢測到欺騙或干擾，它將無縫地轉換為 ANELLO 的死reckoning 導航，從而確保連續、可靠和準確的位置跟蹤。

本質上，ANELLO 的光學陀螺儀技術為任何移動系統提供了一個可靠的“真實”解決方案，無論何時何地，當衛星信號受到損害時。這不僅適用於自主車輛，也適用於沒有 GPS 或不知道自己在哪里的人。想想那些戰爭衝突地區，GPS 干擾和欺騙事件頻繁發生，醫療人員如何在沒有 GPS 或不知道自己要去哪里時進行導航和救援？

哪個當前的用例推動了極限，近期內有哪些機會？

我們在工業用例中看到高需求，例如建設、精確農業、機器人和國防應用。在 GPS 受限或間歇性的環境中，例如果園、礦山和越野環境，ANELLO 的慣性導航系統和 IMU 解決方案使自主系統可以以厘米級精度運行。在國防領域，像 USV（無人水面車輛）或無人機等平台，依賴 GPS 導航，從 ANELLO 的集成中受益，該集成可以與現有的自動駕駛儀或其他相關傳感器一起使用，從而在具有挑戰性的環境中實現長時間的 GPS 受限導航。

展望未來，更極端的案例，如高超音速飛行器，需要更高的精度，但仍然需要低功耗和小尺寸。隨著我們查看未來的應用，例如交付無人機或消費者無人機和可穿戴或便攜式設備，行業將需要更小的尺寸和更低的功耗。這是集成矽光子學的一個優勢。我們可以繼續集成，減小尺寸，降低功耗，同時提供高性能。隨著自主應用的增長，能夠大量生產 SiPhOG 並實現規模化將至關重要。这是 ANELLO 開發的關鍵優勢之一。

像特斯拉的機器人出租車部署這樣的背景下，如何支持安全性？

隨著自主車輛的普及，GPS 受限區域的安全性變得至關重要。ANELLO 的慣性導航系統提供了故障安全的運行性能，在衛星信號丟失或受到損害時，保持精確的定位。在 GPS 失敗和欺騙的情況下，ANELLO SiPhOG 驅動的解決方案確保車輛保持空間意識和實時感知，知道什麼是真實的，什麼是受到損害的。這使得安全的操控或受控導航成為可能，這對於機器人出租車、自主卡車和下一代移動系統的監管批准和實際部署至關重要。我们的解決方案是按照 ASIL（汽車安全完整性級別）設計的，因此我們可以為這些市場的成長和演變做好準備。我們相信 ANELLO 將成為未來自主領域的核心。

ANELLO 的 AI 傳感器融合引擎如何提高長期 GPS 受限場景中的抗干擾能力？

在所有我們的產品和解決方案中，專有的 AI 傳感器融合引擎每 10 毫秒處理和跟蹤一次慣性位置和 GPS 位置。由於這個原因，解決方案可以動態識別異常，例如欺騙、干擾或沖擊引起的漂移差異。系統自動糾正和在沒有人工干預的情況下切換傳感器模式，始終確定什麼是正確的，什麼是錯誤的。ANELLO 的 AI 傳感器融合引擎正在不斷被我們的團隊在各種工業和國防應用中進行測試和優化，無論是在陸地、空中還是海上。這使得我們的客戶能夠更快速地實施和部署解決方案。結果不僅是無與倫比的可靠性和性能，還有更快的部署速度，讓客戶能夠快速解決問題。

在自主領域、AI 和機器人領域，未來 5-10 年對於矽光子學的展望是什么？

在未來十年中，集成矽光子學將成為自主領域未來的基礎，特別是在 GPS 受限或爭議環境中。隨著對於強大的導航系統的需求在機器人、國防、航空航天和工業領域的增長，像 ANELLO SiPhOG 這樣的光子學傳感器將引領從大型、笨重、功耗高和昂貴的解決方案到小型、高體積、緊湊和易於集成的解決方案的轉變。就像電子產業一樣，我們將繼續在我們的矽光子學芯片上集成更多功能，提供更多功能和更低的成本。

此外，我們將繼續集成電子元件，具有更多功能和更小的尺寸，總有一天所有這些都將被集成到一個小於指甲的小芯片中。這個完全集成的小芯片將為消費市場帶來相同的性能水平。想想看，ANELLO 不僅將出現在每輛自主車輛中，也將出現在每個智能手錶、每個智能手機中——在任何移動或位置重要的東西中。無論你是否有 GPS，你都無需擔心迷路或不知道自己在哪里，因為你知道 ANELLO 總是在你身邊。

什么讓你最興奮，工程師或政府如何與 ANELLO 合作？

我對我們的技術被快速採用的速度感到興奮——從農業到機器人到國防。我们努力確保我们的系統易於安裝、用戶友好且運行順暢。一些系統可以在不到 15 分鐘內在車輛中安裝。客戶反饋關於我們如何快速解決他們的問題，這讓我們感到我們正在幫助社會。我们的工程師直接與客戶合作。我们與客戶一起工作，與他們一起測試，分析數據，調整算法，以確保我们的解決方案在他們的平台上運行順暢。

這使我們能夠看到我們的解決方案如何使客戶受益和解決他們的挑戰。我们越來越多地看到客戶來找我們說：“嘿，我們需要 ANELLO”。這最終使所有的辛勞和努力都值得了。并且我们正在跨多個行業實現这一點。工程師們喜歡這種直接的客戶互動，這使得我們的團隊能夠解決現實世界的問題。我们接受了一個大膽的挑戰，創造了一些從未有過的東西。我们已經做到了，但作為一名工程師，我們才剛剛開始，還有很多令人興奮的發展在等待著我們。我们將繼續改變導航領域，并提供 GPS 受限導航能力給世界。我们邀請我们的合作伙伴——工程師、系統集成商、政府機構等——與我們合作，獲得我們的評估套件，測試我們的產品，在他們的平台上測試，并讓我們幫助他們。聯繫我們——我們可以共同打造未來的導航。

感謝這次精彩的採訪，讀者若想了解更多，請訪問 Anello Photonics。