multimode是英語形容詞術語，意為“多種方式的”或“多峰分布的”，主要用於描述統計學中的多峰屬性及物理學、通信等技術領域的複合形態特徵，也可簡單理解為“(儀器、設備)有多種模式的， (光導纖維)多模式的”。其核心語義涵蓋多模式傳輸、多頻段操作及多模態分析等場景，強調系統或實體在不同模式下的協同運作能力。
該術語在通信領域套用最廣，如多模光纖通過多種光信號傳輸模式提升頻寬容量，多模終端兼容不同網路協定實現跨平台通信。按照ISO/IEC 11801標準，多模光纖可分為OM1至OM5等類型，其中OM5光纖支持850nm至950nm的多波長傳輸，廣泛套用於數據中心等短距離通信場景。同時其套用擴展至物理設備（如多模諧振腔、本徵柔性多模式可重構電晶體）、交通運輸（多式聯運）、統計模型（多峰分布）以及人工智慧領域（多模態機器學習），形成跨學科技術辭彙框架。在人工智慧領域，多模態系統能處理整合文本、圖像、音頻等多種數據。前沿套用還包括多模發射稀土金屬有機框架用於信息加密、多模態光聲量子存儲器以及基於多模異構通信的定位方法等。
multimode作為專業術語的普及始於20世紀通信技術發展，最初描述光纖與無線電的複合傳輸模式，後被統計學借用以分析數據分布的多峰特性。隨技術進步，該詞逐步嵌入合成孔徑雷達、多模干涉器件等前沿領域，實現從工程實踐到理論建模的語義延伸。多模光纖也經歷了從OM1、OM2到雷射最佳化的OM3、OM4，再到支持波分復用的OM5的演進。
基本介紹
- 外文名：multimode
- 詞性：形容詞
- 發音：['mʌltɪ,mod]
- 釋義：多種方式的
多峰分布的
基本含義,發展歷程,基本特徵,套用,通信領域,人工智慧領域,其他領域,相關研究,
基本含義
“multimode”是一個英語形容詞，意為“有多種模式的”或“多模式的”。在技術領域，該術語特指允許或包含多種模式、狀態、路徑或數據形態的系統、設備或方法。其核心特徵在於“多模式協同”或“多狀態並存”。
在光纖通信中，“multimode”指代多模光纖，其纖芯直徑較大，允許多個模式的光信號同時傳播。多模光纖的標準波長通常為850nm和1300nm，新一代寬頻多模光纖支持850nm~950nm的波段。由於存在模間色散，多模光纖通常用於短距離、高頻寬的數據傳輸場景，如數據中心和區域網路，並具有成本較低的優勢。根據ISO/IEC 11801標準，多模光纖主要分為OM1、OM2、OM3、OM4、OM5五個類別。
在人工智慧領域，“multimode”常與“模態”結合，指代多模態機器學習。該技術旨在同時處理、整合來自多種模態的數據，以建立對信息更豐富、更完整的理解。其發展經歷了從行為模擬、計算處理、人機互動到深度學習的關鍵階段。多模態系統能夠實現跨模態的信息對齊、融合與生成，在醫療診斷、內容創作、教育、客戶服務等領域有廣泛套用。
在統計學中，“multimode”指多峰分布。例如，Python的statistics.multimode(data)函式用於返回數據集中出現頻率最高的值的列表，當存在多個眾數時會返回多個結果。
此外，“multimode”也用於描述其他支持多種工作模式的設備或系統。例如多模混動系統、多模通信終端、多模感測器以及能夠在不同電學模式間切換的可重構電晶體等。
發展歷程
作為術語，“multimode”的發展與多個技術領域緊密相關，其中以光纖通信和人工智慧領域最具代表性。在光纖通信領域，其發展主要體現在多模光纖的性能疊代和標準升級；在人工智慧領域，則體現為多模態機器學習從概念萌芽到深度學習的演進。
多模光纖的研發始於上個世紀七八十年代，早期存在多種芯包層尺寸，如50/125μm、62.5/125μm、85/125μm和100/140μm。由於較大尺寸類型逐漸被淘汰，逐漸形成了以50/125μm和62.5/125μm為主的格局。隨著區域網路向1Gb/s速率以上發展，為適配VCSEL雷射器需要，國際標準化組織制定了新一代50μm纖芯的雷射最佳化多模光纖標準，被劃為OM3類別。後續出現的OM4光纖是OM3的升級版，主要在850nm波長的有效模式頻寬和滿注入頻寬指標上做了提升。OM5光纖在OM4基礎上，擴寬了高頻寬通道，支持850nm~950nm波段的波分復用套用，為未來100Gb/s和400Gb/s系統提供解決方案。多模光纖整體朝著低彎曲損耗、高頻寬、多波長復用的方向發展。
20世紀70年代到80年代末，多模態機器學習的研究主要集中在通過多種感知模態理解和模擬人類行為，如手勢識別、語音與唇形同步。20世紀80年代到21世紀初，研究重點轉向利用計算機算法處理和分析多模態數據，例如視頻音頻語音識別技術。2000-2010年，研究注重模擬人類的多模態互動過程，開發能理解和回響多模態輸入的系統。2010年至今，深度學習模型的興起，如Transformer、BERT、Vision Transformer，為多模態數據的深度融合與互動提供了強大工具。
基本特徵
multimode作為形容詞，描述設備或系統能夠以多種模式運作，例如多模數碼數據機、內置多模閃光燈的相機。在統計學中，“multimode”指數據呈現多峰分布，即存在多個出現頻率最高的值（眾數）。
在通信與信息技術領域，“multimode”的核心特徵在於能夠處理或傳輸多種模式的信息或信號。在信號傳輸理論中，多模傳輸指光傳輸包含兩種或更多種不同類型的電磁波。在人工智慧領域，多模態人工智慧系統可以同時處理和整合文本、圖像、音頻、視頻等多種形式的數據，實現跨模態信息融合。
在光纖通信中，“multimode”指光纖允許光以多個模式傳播。多模光纖的纖芯直徑一般為50μm或62.5μm，可使用相對低成本的發光二極體作為光源。由於存在模態色散，多模光纖的傳輸距離受到限制，因此多用於數據中心、區域網路等短距離傳輸場景。按照國際標準ISO/IEC 11801規範，多模光纖分為OM1至OM5等多個類別，性能依次提升。
套用
作為術語，multimode描述了系統或設備能夠支持多種模式運行的能力，這一概念在通信、人工智慧、交通運輸、計算等多個領域均有具體套用。
通信領域
多模光纖因其成本優勢，廣泛套用於短距離、高頻寬場景，如數據中心、區域網路、音視頻傳輸和感測器網路。按照標準ISO/IEC 11801規範，多模光纖分為OM1、OM2、OM3、OM4、OM5五個大類，其中OM5光纖能夠支持850nm~950nm波段的傳輸套用，用於高頻寬多波長套用。
多模光通信是提升光纖通信容量的重要方向，面臨模式串擾等挑戰。研究已實現基於通用模式處理器的晶片間多模通信，在無複雜數位訊號處理的條件下進行低串擾信號傳輸，並與波分復用、偏振復用技術兼容。
人工智慧領域
多模態人工智慧能同時處理文本、圖像、音頻、視頻等多種數據。其套用包括醫療保健、創意產業、教育、客戶服務和自動駕駛等。
其他領域
在交通運輸領域，本田i-MMD為智慧型多模驅動混動系統，車輛可能配備多模式自動變速箱。多式聯運也是一種多模式交通運輸網路。
在計算與統計學中，例如在Python的統計庫中，函式用於返回數據集中出現頻率最高的所有值。
在器件與材料方面，存在多模式可重構電晶體，可用於polymorphic電路和神經形態器件。多模發射稀土金屬有機框架可用於信息加密。此外還有多模態光聲量子存儲器。
相關研究
在新型多模電子器件方面，本徵柔性多模式可重構電晶體具有本徵柔性和多模式可重構的特點。其頂柵或底柵可獨立或共同作為調製端，實現器件在p型、n型與雙極性模式之間的切換，且閾值電壓可調。基於該器件實現的反相器和多態邏輯電路具有可選擇的NAND或NOR邏輯功能。該器件在神經形態器件方面還可實現可重構的突觸回響與樹突集成能力。
在多模發光材料領域，孫麗寧教授團隊發展了一系列具有多模發射性能的稀土金屬有機框架。該材料在紫外光照射下能夠分別發射出源於Eu3+和Tb3+的紅色和綠色發光，同時在980 nm近紅外光照射下能夠顯示出Yb3+的青色上轉換合作發光和稀土激活劑的特徵上轉換髮光。團隊利用其多模發射性能成功進行了光信息存儲與加密的套用研究。
多模通信技術的研究包括通用智慧型模式處理器和多模態通信新範式。華中科技大學提出的通用智慧型模式處理器可解決模式串擾問題，基於該處理器構建的晶片到晶片多模光通信系統在25 Gbaud OOK信號傳輸下實現了無DSP的信號恢復。多模態通信作為一種新型通信範式，其關鍵技術包括多源信息表征、多模態信息傳輸、多模態數據融合和多模態安全通信，並有望套用於智慧型家居、智慧醫療、智慧型交通和智慧教育等領域。
在多模量子系統方面，成功研製出多模態長壽命的光聲量子存儲器。該研究利用單晶碳化矽薄膜表征了21個機械模式，其中19個模式的Q因子超過了10^8，展現出極高的品質因子和頻率穩定性，為固態量子信息存儲帶來了新的可能性。
漢熵科技取得一項名為“一種基於多模異構通信的定位方法、裝置、系統及介質”的專利，授權公告號CN118244318B。光纖按傳輸模式分為單模光纖和多模光纖，多模光纖允許有多個導模傳輸，其標準波長分別為850nm和1300nm，新一代多模光纖標準稱為WBMMF（寬頻多模光纖）。“multimode”在英語中意為（儀器、設備）有多種模式的，（光導纖維）多模式的。多模光纖使用的材料是發光二極體，其產生的是可見光，通過在光纖石英玻璃媒體內不斷反射而向前傳播。i-MMD雙電機混動系統全程Intelligent Multi Mode Drive，即智慧型多模驅動。“multimode”作為形容詞意為（設備）能在不同模式下運作，例如多模光纖是一種用於傳送通信信號的線纜類型，能夠以不同模式承載光信號。多模鏈路相對於單模成本較低，光在光纖中有多種傳播路徑會導致模態色散，從而限制了多模線纜的傳輸距離。通信光纖根據其套用波長下傳輸模式數量的不同分為單模光纖和多模光纖，多模光纖分為OM1、OM2、OM3、OM4、OM5五個大類。多模態機器學習的發展歷程可劃分為行為時代、計算時代、互動時代和深度學習時代。多模光纖的研發始於上個世紀七八十年代，逐漸形成了50/125μm和62.5/125μm兩種主要的芯包層尺寸，ISO/IEC 11801規範將其分為OM1至OM5五個類別。多模光纖的芯徑較大，一般在50-62.5微米之間，可以允許多個模式的光信號同時傳播，其類型包括OM1、OM2、OM3、OM4和OM5光纖。“multimode”的專業釋義包括多方式、多模[態]、多波型、多模的、多模態、多狀態、多態、多渡型、多方式的、多模以及多模式。多模傳輸在光傳輸中，包含有兩種或更多種不同類型的電磁波的傳輸，例如不同的頻率或不同相位。華中科技大學董建績教授和周海龍副教授提出了一種通用的智慧型模式處理器，相關工作以“Chip-to-chip optical multimode communication with universal mode processors”為題發表在PhotoniX上，實現了晶片間多模通信。法布里-珀羅雷射器在高速調製時會出現多模工作現象，普通結構的分布反饋半導體雷射器在高速調製狀態下也會發生多模工作現象。Python statistics.multimode(data)函式返回最頻繁出現的值的列表，如果存在多個眾數則將返回一個以上的眾數。多模態人工智慧系統可以同時處理和整合文本、圖像、音頻、視頻等多種形式的數據。多模態是人工智慧的一個子領域，旨在有效地處理和分析來自多種模態的數據，其技術包括基於融合的方法、基於對齊的方法和後期融合。張敏教授團隊在《Nature Communications》上發表題為“Intrinsically Flexible Multimode Reconfigurable Transistors for Polymorphic Circuits and Neuromorphic Devices”的文章，提出了具有本徵柔性和多模式可重構特點的電晶體。孫麗寧教授團隊在《Advanced Functional Materials》上發表題為“Multimode Emission from Lanthanide-based Metal-Organic Frameworks for Advanced Information Encryption”的研究論文，發展了一系列具有多模發射性能的稀土金屬有機框架。有研究涉及用於矢量磁場感測的側邊拋磨單模-多模-單模光纖結構。北京量子信息科學研究院成功研製出多模態長壽命的光聲量子存儲器，相關成果以“Degeneracy-breaking and long-lived multimode microwave electromechanical systems enabled by cubic silicon-carbide membrane crystals”為題線上發表於《自然-通訊》。多模態通信是一種整合文本、圖像、音頻、視頻等多種模態數據的新型通信範式，其關鍵技術主要包括多源信息表征、多模態信息傳輸、多模態數據融合、多模態安全通信四個方向。
