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为信息社会构筑发达“神经系统”

  • 2021-03-23 14:53

 

5G应用蓬勃推进,6G研究相继展开——


为信息社会构筑发达“神经系统”
 
 
 
图①为智能移动远程医疗平台参与诊疗,图②为在社区进行物流配送的5G无人配送车,图③为生产电梯的智能制造车间。资料图片
 
  今年全国两会期间,“5G”“工业互联网”“数字经济”等成为热词。《政府工作报告》也明确提出:“要加大5G网络和千兆光网建设力度,丰富应用场景。”以5G为龙头发展我国信息通信产业受到广泛关注。
 
  截至2020年,中国已经建成全球最大的5G移动通信网络。以5G为代表的信息通信技术正有力引领科技创新,推动产业转型升级,助益经济社会发展。瞩目未来,科学研判信息通信技术发展前景,战略谋划未来通信新业态,将为我国新发展格局提供强大支撑力量。
 
  通信的基础性、带动性作用日益彰显,成就经济发展的支柱产业
 
  古人用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息,创造了古老的通信,为人类文明进步、社会发展奠定重要基础。现代人将各种信息通过不同科技手段进行传输、交换和处理,通信网络扩展到世界各个角落,整个世界更为紧密地联系在一起。可以说,通信构筑了现代信息社会的“神经系统”。
 
  近百余年来,随着电报、电话的发明,电磁波的发现,以及科技产业的不断发展,通信日新月异,其基础性、带动性作用日益彰显。意大利人马可尼一个多世纪前成功演示越洋无线电报,开启移动通信时代;20世纪50年代末,第一颗通信实验卫星“斯科尔”号的发射,拉开卫星通信序幕;70年代初期,第一根低损耗光导纤维的成功制造,使远距离光纤通信有了实现可能;70年代后期,第一代蜂窝通信系统诞生,移动通信从此走向规模商用;过去几十年里,通信技术推动互联网问世,支撑互联网发展,成就今天蓬勃的信息通信产业。
 
  现代通信技术与基础研究相辅相成。上世纪40年代,《通信的数学理论》的发表,不仅是信息论研究的开端,更为现代通信技术发展奠定理论基础。60年代有关光导纤维在通信上应用的基本原理,揭开光纤通信序幕。另一方面,信息通信技术发展也引领基础研究。5G通信技术所要求的高速率和低延迟,带动第二/三代半导体产业链革新;高集成度通信设备发展需求,则推动单片微波集成电路的研究进步;为了适应5G终端高频、高效、灵活、密封等特性,多种液晶聚合物材料出现在天线、高频电路基板中,推动材料领域的创新。
 
  信息通信成就当今社会经济发展的支柱产业。信息通信技术的发展,推动半导体、微波器件、电子信息材料等基础支柱产业的优化和升级,也为电信运营业、设备制造业和信息服务业的快速增长营造良好生态。从我国信息通信产业链规模来看,无论是上游器件商、中游设备商还是下游运营商均位居世界前列,大规模的信息通信产业链在国民经济各行各业发挥显著作用。
 
  总体来看,信息通信技术现已形成比较完善的理论基础、技术体系、产业布局和应用生态,根深、干粗、枝繁、叶茂,宛若参天大树。如今的科技创新、经济社会发展、国家治理体系建设,已离不开这棵参天大树,它也因此倍受各国重视,成为国际科技竞争的战略制高点。
 
  5G成为信息通信产业发展龙头,“5G+”业态欣欣向荣
 
  5G是信息通信产业发展的龙头。截至2020年底,我国已完成70余万座5G基站建设,约占全球总数的70%;5G终端连接数突破2亿,约占全球5G连接的87%。我国已经建成全球范围内覆盖最广、基站数目最多的5G无线网络,领跑全球。
 
  5G主要依靠超密集组网,采用大规模天线技术,实现增强移动宽带、高可靠低时延、大连接。特别是通过与云计算、人工智能以及工业互联网等新一代信息技术无缝融合,5G成为新技术应用的关键基础设施和新技术发展的催化剂。研究指出,接下来5G的建设重点应放在与各行各业的交融之上,催生新业态,创造新市场,加快5G“出圈”效应,实现以一业带百业。
 
  “5G+工业互联网”发展潜力巨大。5G与工业互联网的融合将有助于推动新型工业化进程,加速数字中国、智慧社会建设,为中国经济发展注入新动能,为世界经济创造新的发展机遇。智能制造、远程现场操控、工业智慧园区等都是“5G+工业互联网”的新型应用场景,自动化、无人化和智能化成为新型制造的标签。
 
  “5G+卫星”将显著提升5G网络的广域及全球服务拓展能力,满足海外信息通信需求,为我国早日打造自主可控的全球网络通信奠定基础;“5G+健康”推进发展远程医疗、视频会诊、大数据防疫、AI体温检测等新技术,保障人们生命健康;“5G+交通”催生一系列智慧交通方案,自动驾驶车辆的出现为人们的出行带来新选择;“5G+物流”将助力发展无人机等新载体物流,实现物品的全流程追踪……
 
  当然,随着5G的发展,信息通信面临的挑战也日益明晰。如网络投入费用和产出效益之间的效费比问题。目前,5G基站功耗大致为4G的3倍多,如果5G达到4G的覆盖度,运营商每年的电费支出就会巨额增加,收益率和效费比成为现实问题。再如广域覆盖问题。目前技术条件下,在远离中心地区的偏远乡镇5G覆盖率较低,很难满足基本的5G网络需求。挑战面前,需要更多科学研判和战略谋划。在持续推动5G建设好、应用好、发展好的同时,强化技术创新和模式创新,开展发展方向及关键技术研究,成为下一步的努力重点。
 
  加强基础研究、模式创新和智能融合,实现信息通信发展的美好愿景
 
  近年来,有关第六代移动通信(6G)的讨论多了起来:如何实现地面无线与卫星通信集成的全连接世界;6G在数据传输速率、时延、信息覆盖率等方面能达到何种优势;6G会给互联网带来什么影响……以6G为代表的研究和探索,承载着人们对未来信息通信更加美好的期待。
 
  期待建立更丰富的理论体系,支撑未来长远发展。未来的万物互联时代将产生新的系列应用场景,促进通信功能从单纯的信息互联拓展为人机物的大规模组织。应用场景、应用需求的变化,将对信息通信理论研究和基础研究提出新的要求。去年华为公司提出十大数学挑战问题,引发学术界和科技界热议,其中诸如“大规模通信网络的最优控制问题”等挑战就涉及通信、网络等基础难题,有待从理论上加强研究。可以预见,未来的信息通信理论将与计算机科学、数据科学、经济学理论等交叉融合,形成更为丰富的基础理论体系。
 
  期待更繁荣的技术生态,创新发展模式。天地一体化网络是未来信息通信系统的重要基础设施,由多种功能的卫星网络、深空网络、地面有线和无线网络设施组成。天地一体化网络可充分发挥天、地信息技术的各自优势,提供实时、可靠、按需服务;进一步通过聚焦动态业务,适应业务时空分布的不均匀性,大幅提升资源利用率,解决全球广域覆盖和网络效费比等问题。另一方面,随着网络设施、终端规模大幅增长,也需要发展模式的创新,从面向人的网络设计走向服务机器通信的网络信息体系;通过硬件模块化和软件组件化等革新,实现开放共享的技术架构,网络功能及能力可通过模块/组件升级实现平滑增长。
 
  期待更全面的智能渗透,塑造智能信息通信。智能科技融入信息通信发展,将变革一些不合理的高投入高消耗模式,实现至简至优的系统设计。人工智能与信息通信网络结合,有助于提升系统安全的智能化水平,构筑移动网络的内生安全。在智能信息通信时代,物流、能流、资金流与信息流深度融合,人机物实时交互、反馈、协商,将大大提升生产生活效率,助益社会资源组织、利用与运行方式的变革创新。
 
  中国通信的发展离不开世界,世界通信技术的发展也越来越离不开中国力量。中国经济发展所表现出的韧性和耐力,为中国通信技术发展提供广阔土壤;全面推进乡村振兴的宏伟目标,广大地区对信息畅达、万物互联的迫切需要,为中国通信技术发展提供丰厚养分;中国的制度优势,更为中国通信技术发展提供重要条件。我们相信,信息通信这棵常青树未来会更加枝繁叶茂,发挥更大作用!(中国科学院院士、清华大学电子工程系教授 陆建华    来源:人民日报)