/記得星標(biāo)我/
比大部分人早一步看見未來
為增進(jìn)科研交流、強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)融合、進(jìn)一步激發(fā)創(chuàng)新活力，清華大學(xué)-中國移動聯(lián)合研究院舉辦“StarLight”系列學(xué)術(shù)沙龍活動。作為“StarLight”系列活動的開篇：“從5G到6G——‘連接’未來”今日在線上直播，活動邀請中國移動和清華大學(xué)的科研專家發(fā)表主題演講。中國移動研究院院長黃宇紅在演講中表示，信息通信技術(shù)發(fā)展日新月異，跨領(lǐng)域、跨學(xué)科融合已成為新常態(tài)；CT/IT/DT/OT正加速深度融合，跨生物材料和能源等領(lǐng)域的泛信息技術(shù)發(fā)展趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)。為此中國移動從基礎(chǔ)科學(xué)、支撐保障、關(guān)鍵使能、基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)模式全面梳理和遴選了影響未來信息通信發(fā)展的十大跨界創(chuàng)新方向，希望助力各界開展原創(chuàng)性、引領(lǐng)性技術(shù)研究，以滿足未來高性能、低成本綠色發(fā)展需要。一是新感知。感知技術(shù)是數(shù)字化的數(shù)據(jù)底座，呈現(xiàn)出多技術(shù)融合、異質(zhì)異構(gòu)集成、微能源化發(fā)展趨勢。具體而言，通信感知一體化技術(shù)通過共享頻譜和硬件資源可同步實(shí)現(xiàn)無線通信和感知功能，但面臨一體化理論、信號處理與硬件設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)；無源傳感技術(shù)以振動、溫度、光照及通信信號等環(huán)境微能量采集作為能量來源，實(shí)現(xiàn)傳感器無源化，但面臨能量轉(zhuǎn)換效率低、低壓儲能和材料等挑戰(zhàn)；智能微系統(tǒng)通過三維異質(zhì)異構(gòu)集成實(shí)現(xiàn)通、感、存、算、測多功能微系統(tǒng)化，但面臨高集成度、模塊間耦合協(xié)同以及魯棒性和可靠性問題；智能感知技術(shù)具備語義理解和協(xié)同學(xué)習(xí)、決策和執(zhí)行能力，但面臨小樣本學(xué)習(xí)、用戶需求學(xué)習(xí)和上下文關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)；數(shù)字孿生人系統(tǒng)通過對人體體征、情感與意識感知，實(shí)現(xiàn)對人體狀態(tài)的診斷與預(yù)測，但面臨分子通信、孿生體建模、隱私計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。二是新終端。未來新終端將具備生物友好和低功耗等性能，具體包括柔性終端和全息終端。柔性終端采用柔性電子器件制作技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)柔性顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管、印刷RFID、薄膜太陽能電池板和電子皮膚等，但面臨力學(xué)和電子封裝兩大挑戰(zhàn)；全息終端利用全息顯示能力，從視覺、聽覺、觸覺等多維度為用戶提供沉浸式體驗(yàn)，涉及動態(tài)計(jì)算、三維顯示、光學(xué)加密、壓縮編碼等技術(shù)，對保持交互的自然度、真實(shí)感、沉浸感和同步性有較大的挑戰(zhàn)，需要高效的編解碼壓縮處理，超高帶寬、超低時延、云邊端融合算力，以及高同步性和強(qiáng)安全性等技術(shù)保障。三是新算力。日益增長的信息處理需求催生計(jì)算技術(shù)和產(chǎn)業(yè)大變局，計(jì)算體系呈現(xiàn)多樣化、多路線并存演進(jìn)趨勢，非經(jīng)典計(jì)算逐步從理論走向?qū)嵺`。其中量子計(jì)算具有并行計(jì)算優(yōu)越性，在量子仿真模擬、量子優(yōu)化、量子云計(jì)算和量子增強(qiáng)AI等方面得到試點(diǎn)應(yīng)用，但面臨量子計(jì)算機(jī)小型化、集成化和規(guī)模化以及算法普適化等挑戰(zhàn)，距離廣泛應(yīng)用尚有差距；光計(jì)算是一種旨在實(shí)現(xiàn)全光運(yùn)算的系統(tǒng)，包括光學(xué)處理器、光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸接收器、光學(xué)存儲器，具有顯著低功耗、大互聯(lián)優(yōu)勢，但面臨光學(xué)器件與材料成熟度挑戰(zhàn)；存算一體技術(shù)將計(jì)算與存儲融為一體，能有效克服“存儲墻”和“功耗墻”問題，在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力，但如何從通用化存算一體架構(gòu)、憶阻器存算一體芯片、軟件工具鏈等方面進(jìn)行系統(tǒng)性研發(fā)，實(shí)現(xiàn)存算一體芯片的工程化和產(chǎn)業(yè)化，是當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)。四是新安全。傳統(tǒng)補(bǔ)丁式、外掛式的安全防御體系亟待升級，實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)安全到安全網(wǎng)絡(luò)的變革。其中量子安全通信基于量子不可克隆、量子糾纏等量子效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)，利用無線信道的密鑰傳輸能夠解決量子密鑰最后一公里的傳輸難題；可信內(nèi)生安全體系將網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)的不確定性向安全信任的確定性轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信任關(guān)系的建立、傳輸和評估，推動網(wǎng)絡(luò)被動防護(hù)向主動自免疫演進(jìn)，滿足網(wǎng)絡(luò)行為可預(yù)期、強(qiáng)管理、多場景、差異化的安全需求，但面臨零信任安全理念以及DICT深度融合的安全架構(gòu)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)；基于生物和設(shè)備特征的統(tǒng)一身份認(rèn)證技術(shù)，多生物特征融合識別、多認(rèn)證因素結(jié)合、持續(xù)評估及認(rèn)證等智能認(rèn)證有待技術(shù)攻關(guān)。五是新低碳。信息處理需求的增長為“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)帶來壓力，需要尋求節(jié)能降碳新突破。首先要實(shí)現(xiàn)零瓦特@零比特目標(biāo)，目前產(chǎn)業(yè)在攻關(guān)很多新技術(shù)，包括開發(fā)可見光照明與通信、無線電產(chǎn)能等融合方案來提升能效，主要挑戰(zhàn)在于新材料成本、生產(chǎn)工藝和供應(yīng)鏈的自主度等問題。其次是大力開發(fā)綠色新能源，但傳統(tǒng)的風(fēng)能、太陽能面臨利用率低下和儲能的挑戰(zhàn)。業(yè)界一方面在研究新電池、新綠能，另一方面也在積極研究通信網(wǎng)與能源網(wǎng)融合建設(shè)和發(fā)展，破解儲能、輸能、用能等方面的難題。六是新材料。更高頻段、更低能耗的信息通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，對新材料提出變革性需求。重點(diǎn)材料技術(shù)有納米打印天線、碳納米管和空心反諧振光纖。納米打印新天線材料，在柔性織物機(jī)體上按照天線結(jié)構(gòu)打印納米導(dǎo)電顆粒或涂覆導(dǎo)電聚合物，實(shí)現(xiàn)柔性可穿戴通信系統(tǒng)，目前的挑戰(zhàn)是導(dǎo)電顆粒墨水成熟度較低，需要巨量的高分子納米復(fù)合材料輔助發(fā)展；碳納米管新芯片材料比硅基器件體積更小、韌性更高、導(dǎo)電性能更強(qiáng)、能耗更低，但還面臨大規(guī)模高純度制造與場效應(yīng)晶體管制備等巨大挑戰(zhàn)；空心反諧振光纖新材料可降低光通信時延1/3，大幅提高光放大距離和光系統(tǒng)容量，但其導(dǎo)光機(jī)制、帶寬極限和損耗極限等基礎(chǔ)理論以及通信系統(tǒng)還不成熟，長距離拉制和承攬工藝仍需突破。七是新仿生。腦科學(xué)和材料學(xué)的發(fā)展為信息通信領(lǐng)域的仿生技術(shù)帶來新方向和新突破。一方面是類腦計(jì)算，通過神經(jīng)脈沖在神經(jīng)元和突觸間的傳遞和流轉(zhuǎn)，類腦計(jì)算在表征和處理信息時，比深度學(xué)習(xí)架構(gòu)計(jì)算時間更短，更適合時空信息處理和挖掘，已在智能決策、機(jī)器人控制、計(jì)算神經(jīng)領(lǐng)域展現(xiàn)優(yōu)勢。該技術(shù)采用具有神經(jīng)形態(tài)的模擬電路，需要專門的芯片以及一系列基于神經(jīng)學(xué)的軟硬件支持，核心器件材料缺乏，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度極高。另一方面是DNA存儲，通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來記錄或讀取DNA長鏈各片段上堿基序列來存儲信息，可實(shí)現(xiàn)超高密度存儲，但也面臨讀取速率低、制作讀取成本高的挑戰(zhàn)。八是新組網(wǎng)。現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)組織關(guān)系總體來說是剛性的、封閉的，難以適應(yīng)未來千行百業(yè)復(fù)雜場景高度定制等發(fā)展需要。未來通信網(wǎng)絡(luò)將向開放柔性積木式方向發(fā)展，即插即用，網(wǎng)絡(luò)終端以及不同功能體能夠快速加入，形成魯棒泛在的連接；積木式服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)功能，可按照需要激活組合、編排配置，以“網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)絡(luò)”方式為多元化應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)模態(tài)提供計(jì)算、存儲、連接、交換等更加豐富的自定義基線技術(shù)及資源，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)資源分離的新范式升級。這些組網(wǎng)新技術(shù)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)是，需要打破傳統(tǒng)相對封閉的研發(fā)模式，更多采用模塊化、開放化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方式。九是新設(shè)施。信息基礎(chǔ)設(shè)施與傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同建設(shè)融合發(fā)展已成新趨勢，重點(diǎn)包括一通信與市政公用基礎(chǔ)設(shè)施融合，將通信網(wǎng)與路、燈、水、電、燃?xì)夤芫W(wǎng)以及交通網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施相融合，促進(jìn)智慧城市升級；二通信與樓宇基礎(chǔ)設(shè)施融合，采用新材料、新工藝、新技術(shù)，將通信與建筑一體融合，比如實(shí)現(xiàn)LED燈照明通信、天線玻璃一體化的透明天線和建筑物表面的智能超表面，助力信號優(yōu)化。打造智能建筑新基礎(chǔ)設(shè)施融合發(fā)展，需要新技術(shù)、新政策、新模式、新業(yè)態(tài)的全面創(chuàng)新。十是新范式。未來信息通信將涉及更多跨界領(lǐng)域和交叉學(xué)科，新的產(chǎn)業(yè)和商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)：產(chǎn)業(yè)研發(fā)新范式，開源社區(qū)可讓產(chǎn)業(yè)共享研發(fā)成果，對通信產(chǎn)業(yè)傳統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)的相對封閉的研發(fā)模式，既有沖擊又有支撐，二者的融合將催生新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，例如能力開放與網(wǎng)絡(luò)眾籌；生態(tài)發(fā)展新態(tài)勢，微服務(wù)架構(gòu)的采用和云化的普及，將有效助力軟硬件解耦和軟件功能的細(xì)分，更多的開發(fā)者可以參與其中，改變原有封閉研發(fā)的電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式；信息服務(wù)新范式，未來網(wǎng)絡(luò)不再是只提供連接這一功能，而是可以連接、算力、能力一體共生，通過能力開放，實(shí)現(xiàn)面向客戶需求的一體化任務(wù)式服務(wù)。上述新范式的實(shí)現(xiàn)也存在很大挑戰(zhàn)，將對現(xiàn)有的商業(yè)模式、運(yùn)營模式產(chǎn)生很大變革，雖然趨勢已經(jīng)形成，仍需共同努力逐步實(shí)現(xiàn)。對于上述十大方向，中國移動編寫并發(fā)布《影響未來信息通信發(fā)展的十大跨界創(chuàng)新方向》白皮書，以推動不同領(lǐng)域?qū)W術(shù)界、不同行業(yè)產(chǎn)業(yè)界對跨界融合創(chuàng)新的關(guān)注與思考。黃宇紅表示，中國移動希望與學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界協(xié)力攻關(guān)，推動信息通信產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康跨越式發(fā)展。附《影響未來信息通信發(fā)展的十大跨界創(chuàng)新方向》白皮書下載鏈接：https://www.txrjy.com/thread-1260940-1-1.html- 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