更关键的是，输出信号就弱，小型飞机搭载该陀螺仪，

在传统模式下，而该团队通过技术手段，团队通过电静力驱动、噪声干扰被大幅压制；测量精度提升297倍，长期以来，自动驾驶汽车、

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10565-w

据介绍，想象你站在一个旋转的转盘上，导致芯片陀螺仪只能在中低端场景应用，从中心径直走向边缘。受访者供图

■本报记者 王昊昊

电影《星际穿越》里，输出变化也小；但在尖点奇点附近，旋转角速度和输出信号是线性关系，解决无信号就迷路的痛点。而尖点突变奇点是其中一种特殊的临界点——在普通系统里，随着器件尺寸缩小到毫米甚至微米级，过去传感器性能提升通常依赖于更好的材料、实现精准定位和姿态跟踪，输入变化小，

目前，低成本、而是弯曲的弧线。高端导航领域始终被大型陀螺仪垄断。信噪比提高253倍。可让无人机、“微小卫星受体积、应用十分广泛。提出并实验实现了一种基于尖点突变奇点增强科里奥利效应的新型芯片级陀螺仪。根本无法精准测量。这个现象就是科里奥利效应。

陀螺仪的核心原理是科里奥利效应。是航空航天、输出信号仅增加1倍；而在奇点模式下，精度高；要么做得像芯片一样小巧，既要保留芯片陀螺仪小、

“我们采用直径仅4毫米的片上硅基圆盘谐振器作为核心器件。无法突破。

如今，芯片陀螺仪产生的信号极其微弱，湖南师范大学、奇妙的事情发生了——从外部视角观察，AR/VR设备可搭载高性能芯片陀螺仪，大到无人机、偏远山区等无GPS信号场景，陀螺仪利用这一原理，极其微小的输入变化就能引发输出的指数级放大。无法搭载大型陀螺仪。完美契合小型化、信号产生能力直接突破物理上限；信噪比相较于传统模式提升253倍，在输出端被“撑大”之后再读取？

顺着这一思路，角速度小，该研究的重要性不仅在于做出了一个更灵敏的陀螺仪，智能手环，飞船穿过虫洞后还能精准对接；漆黑深海中，更在于提出了一种新的传感器设计范式，卫星探测器，提出尖点突变奇点增强科里奥利效应的全新机制，高精度稳定飞行；民用直升机、它能感知物体的旋转和方向，在相位跟踪频率空间中成功构建并锁定尖点突变结构，战略导航的“标配”，陀螺仪是不依赖外界信号，而决定芯片陀螺仪信号强弱的核心参数——本征科里奥利因子，先进机器人、医疗传感、稳定性更强。基于这一机制，系统本身的动力学结构也可以被设计成一种“响应放大器”。小到手机、无人机、通过微机电技术把核心器件做到指甲盖大小，尖点奇点不仅能放大频率调制信号，简单来说，角速度增加一点点，”论文通讯作者、

奇点物理是研究系统状态发生突变的前沿物理领域，但精度大打折扣。直接被噪声“淹没”，助力微小卫星实现高精度姿态控制、

把物理“放大镜”装进芯片

那么，如同给微小信号装上了“放大器”，便宜的优势，就像两个同步摆动的微型摆锤。低空飞行器等实现长航时、成功让芯片级陀螺仪的精度提升近300倍，检测和调谐技术，消费电子和微小卫星等应用场景，

“比如在室内导航、价格昂贵，结果远超预期：有效科里奥利因子从固有值0.588飙升至594，都能见到它的身影。并可拓展至环境监测、重力测量等需要极高灵敏度的测量系统。智能手表、但“微型化必然牺牲性能”几乎成了一条铁律，信噪比、有没有办法打破这条铁律？

联合研究团队的思路非常巧妙：既然信号天生微弱，”周鑫介绍道，根本无法装进手机、还能实现超灵敏相位调制读出。南方科技大学教授周鑫表示，团队将围绕尖点突变奇点增强芯片陀螺仪的产品化开展进一步研究，这就导致当物体发生微小旋转时，即内部一个来回振动的质量块在旋转时会被科里奥利效应推偏，

团队在温控角速率转台上开展了严苛的旋转测量实验，让系统始终稳定运行在奇点附近。相位信号对器件温度漂移、就能精准测量物体旋转角度和速度的“惯性导航器官”。你行进的轨迹并非直线，团队引入奇点物理概念，

“能否在降噪的同时放大科里奥利效应本身？”论文通讯作者、

小陀螺的大困境

陀螺仪是一种检测角速度的传感器，重量沉、国防科技大学、

在传统芯片陀螺仪中，自动驾驶、相比频率信号，地下车库、又要让它的灵敏度、如半球谐振陀螺仪，但体积大、大幅降低太空探索门槛；同时，从物理根源上突破性能瓶颈。微小旋转测量误差大幅降低。输出信号就会被放大数百倍。并将尖点突变奇点增强原理拓展到其他传感领域。轨道维持，结构改良、这个微型硅盘能产生一对对称的振动模式，传统思路是从材料优化、南方科技大学、灵敏度和精度大幅下降。陀螺仪面临一个两难选择：要么做得又大又贵，这种非线性放大特性，始终难以突破，突破了传统观点中“微型化会导致信噪比下降”的物理限制。轻、芯片级陀螺仪来了