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中国移动黄宇红:影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向
2022-12-02 11:18:08 来源:C114中国通信网 作者:【
关键词:中国移动
 
11月30日消息:为增进科研交流、强化产学融合、进一步激发创新活力,清华大学-中国移动联合研究院举办“StarLight”系列学术沙龙活动。作为“StarLight”系列活动的开篇:“从5G到6G——‘连接’未来”沙龙活动今日在线上直播,活动邀请中国移动和清华大学的科研专家发表主题演讲。
  11月30日消息:为增进科研交流、强化产学融合、进一步激发创新活力,清华大学-中国移动联合研究院举办“StarLight”系列学术沙龙活动。作为“StarLight”系列活动的开篇:“从5G到6G——‘连接’未来”沙龙活动今日在线上直播,活动邀请中国移动和清华大学的科研专家发表主题演讲。

中国移动研究院院长 黄宇红
  中国移动研究院院长黄宇红在演讲中表示,信息通信技术发展日新月异,跨领域、跨学科融合已成为新常态;CT/IT/DT/OT正加速深度融合,跨生物材料和能源等领域的泛信息技术发展趋势已经显现。为此中国移动从基础科学、支撑保障、关键使能、基础设施和商业模式全面梳理和遴选了影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向,希望助力各界开展原创性、引领性技术研究,以满足未来高性能、低成本绿色发展需要。
  一是新感知。感知技术是数字化的数据底座,呈现出多技术融合、异质异构集成、微能源化发展趋势。具体而言,通信感知一体化技术通过共享频谱和硬件资源可同步实现无线通信和感知功能,但面临一体化理论、信号处理与硬件设计挑战;无源传感技术以振动、温度、光照及通信信号等环境微能量采集作为能量来源,实现传感器无源化,但面临能量转换效率低、低压储能和材料等挑战;智能微系统通过三维异质异构集成实现通、感、存、算、测多功能微系统化,但面临高集成度、模块间耦合协同以及鲁棒性和可靠性问题;智能感知技术具备语义理解和协同学习、决策和执行能力,但面临小样本学习、用户需求学习和上下文关联学习的挑战;数字孪生人系统通过对人体体征、情感与意识感知,实现对人体状态的诊断与预测,但面临分子通信、孪生体建模、隐私计算等关键技术挑战。
  二是新终端。未来新终端将具备生物友好和低功耗等性能,具体包括柔性终端和全息终端。柔性终端采用柔性电子器件制作技术,可实现柔性显示器、有机发光二极管、印刷RFID、薄膜太阳能电池板和电子皮肤等,但面临力学和电子封装两大挑战;全息终端利用全息显示能力,从视觉、听觉、触觉等多维度为用户提供沉浸式体验,涉及动态计算、三维显示、光学加密、压缩编码等技术,对保持交互的自然度、真实感、沉浸感和同步性有较大的挑战,需要高效的编解码压缩处理,超高带宽、超低时延、云边端融合算力,以及高同步性和强安全性等技术保障。
  三是新算力。日益增长的信息处理需求催生计算技术和产业大变局,计算体系呈现多样化、多路线并存演进趋势,非经典计算逐步从理论走向实践。其中量子计算具有并行计算优越性,在量子仿真模拟、量子优化、量子云计算和量子增强AI等方面得到试点应用,但面临量子计算机小型化、集成化和规模化以及算法普适化等挑战,距离广泛应用尚有差距;光计算是一种旨在实现全光运算的系统,包括光学处理器、光学数据传输接收器、光学存储器,具有显著低功耗、大互联优势,但面临光学器件与材料成熟度挑战;存算一体技术将计算与存储融为一体,能有效克服“存储墙”和“功耗墙”问题,在人工智能、物联网、自动驾驶领域极具应用潜力,但如何从通用化存算一体架构、忆阻器存算一体芯片、软件工具链等方面进行系统性研发,实现存算一体芯片的工程化和产业化,是当前面临的重要挑战。
  四是新安全。传统补丁式、外挂式的安全防御体系亟待升级,实现从网络安全到安全网络的变革。其中量子安全通信基于量子不可克隆、量子纠缠等量子效应,可实现量子密钥分发,利用无线信道的密钥传输能够解决量子密钥最后一公里的传输难题;可信内生安全体系将网络风险的不确定性向安全信任的确定性转变,实现网络信任关系的建立、传输和评估,推动网络被动防护向主动自免疫演进,满足网络行为可预期、强管理、多场景、差异化的安全需求,但面临零信任安全理念以及DICT深度融合的安全架构设计挑战;基于生物和设备特征的统一身份认证技术,多生物特征融合识别、多认证因素结合、持续评估及认证等智能认证有待技术攻关。
  五是新低碳。信息处理需求的增长为“双碳”目标实现带来压力,需要寻求节能降碳新突破。首先要实现零瓦特@零比特目标,目前产业在攻关很多新技术,包括开发可见光照明与通信、无线电产能等融合方案来提升能效,主要挑战在于新材料成本、生产工艺和供应链的自主度等问题。其次是大力开发绿色新能源,但传统的风能、太阳能面临利用率低下和储能的挑战。业界一方面在研究新电池、新绿能,另一方面也在积极研究通信网与能源网融合建设和发展,破解储能、输能、用能等方面的难题。
  六是新材料。更高频段、更低能耗的信息通信网络发展,对新材料提出变革性需求。重点材料技术有纳米打印天线、碳纳米管和空心反谐振光纤。纳米打印新天线材料,在柔性织物机体上按照天线结构打印纳米导电颗粒或涂覆导电聚合物,实现柔性可穿戴通信系统,目前的挑战是导电颗粒墨水成熟度较低,需要巨量的高分子纳米复合材料辅助发展;碳纳米管新芯片材料比硅基器件体积更小、韧性更高、导电性能更强、能耗更低,但还面临大规模高纯度制造与场效应晶体管制备等巨大挑战;空心反谐振光纤新材料可降低光通信时延1/3,大幅提高光放大距离和光系统容量,但其导光机制、带宽极限和损耗极限等基础理论以及通信系统还不成熟,长距离拉制和承揽工艺仍需突破。
  七是新仿生。脑科学和材料学的发展为信息通信领域的仿生技术带来新方向和新突破。一方面是类脑计算,通过神经脉冲在神经元和突触间的传递和流转,类脑计算在表征和处理信息时,比深度学习架构计算时间更短,更适合时空信息处理和挖掘,已在智能决策、机器人控制、计算神经领域展现优势。该技术采用具有神经形态的模拟电路,需要专门的芯片以及一系列基于神经学的软硬件支持,核心器件材料缺乏,实现复杂度极高。另一方面是DNA存储,通过聚合酶链式反应来记录或读取DNA长链各片段上碱基序列来存储信息,可实现超高密度存储,但也面临读取速率低、制作读取成本高的挑战。
  八是新组网。现有网络组织关系总体来说是刚性的、封闭的,难以适应未来千行百业复杂场景高度定制等发展需要。未来通信网络将向开放柔性积木式方向发展,即插即用,网络终端以及不同功能体能够快速加入,形成鲁棒泛在的连接;积木式服务化网络功能,可按照需要激活组合、编排配置,以“网络之网络”方式为多元化应用网络模态提供计算、存储、连接、交换等更加丰富的自定义基线技术及资源,实现应用网络与网络资源分离的新范式升级。这些组网新技术发展面临的主要挑战是,需要打破传统相对封闭的研发模式,更多采用模块化、开放化、标准化的发展方式。
  九是新设施。信息基础设施与传统基础设施协同建设融合发展已成新趋势,重点包括一通信与市政公用基础设施融合,将通信网与路、灯、水、电、燃气管网以及交通网等基础设施相融合,促进智慧城市升级;二通信与楼宇基础设施融合,采用新材料、新工艺、新技术,将通信与建筑一体融合,比如实现LED灯照明通信、天线玻璃一体化的透明天线和建筑物表面的智能超表面,助力信号优化。打造智能建筑新基础设施融合发展,需要新技术、新政策、新模式、新业态的全面创新。
  十是新范式。未来信息通信将涉及更多跨界领域和交叉学科,新的产业和商业模式不断涌现:产业研发新范式,开源社区可让产业共享研发成果,对通信产业传统基于标准的相对封闭的研发模式,既有冲击又有支撑,二者的融合将催生新的产业发展模式,例如能力开放与网络众筹;生态发展新态势,微服务架构的采用和云化的普及,将有效助力软硬件解耦和软件功能的细分,更多的开发者可以参与其中,改变原有封闭研发的电信网络发展模式;信息服务新范式,未来网络不再是只提供连接这一功能,而是可以连接、算力、能力一体共生,通过能力开放,实现面向客户需求的一体化任务式服务。上述新范式的实现也存在很大挑战,将对现有的商业模式、运营模式产生很大变革,虽然趋势已经形成,仍需共同努力逐步实现。
  对于上述十大方向,中国移动编写并发布《影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向》白皮书,以推动不同领域学术界、不同行业产业界对跨界融合创新的关注与思考。黄宇红表示,中国移动希望与学术界和产业界协力攻关,推动信息通信产业持续健康跨越式发展。
      

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