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习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,当前人工智能蓬勃发展,其关键要素包括数据、算力、算法,并以神经科学、认知科学、计算科学、数学等理论突破和学科交叉为基础。人工智能技术呈现出数据驱动、万物互联、人机协同、跨界融合等特征。

第六代移动通信技术(6G)是继5G之后的下一代全球移动通信系统。全球6G研发正进入技术验证和标准制定的关键阶段,人工智能(AI)与通信的深度融合已成为行业变革的主线,因此掌握6G发展的主导权至关重要。

6G作为一项基础性和先导性的未来产业,将深刻重塑我们的生活体验、工作模式和社会发展。本期“院士讲科普·未来产业”栏目,中国工程院院士、北京邮电大学教授张平将带领我们一同探索6G所构建的万物智联世界。

在6G时代,下载一部4K超高清电影可能只需几秒钟,能源、矿山等领域的设备和环境也能实现全天候、全区域的监测。6G不仅是速度的提升,更是通信维度的飞跃。从1G到5G已改变了人类的生活模式,而6G及未来的通信技术将服务于各类智能机器,赋能智能制造、智慧交通和智慧医疗等新兴产业,是我国发展新质生产力的重要方向。在6G时代,AI模型和系统的数量将呈爆炸式增长,通信网络将从数据通信网络演进为智能体通信网络。

未来的6G将实现人、机、物以及“灵”之间的通信

设想一下,未来您可能收到一枝虚拟玫瑰,不仅能看到其娇艳的色彩,还能闻到其芬芳的气息。这并非遥不可及的科幻场景,在未来的6G世界中,这种能够捕捉并呈现视觉、嗅觉等多感官信息的 All-dimension 技术有望成为现实。

回顾移动通信技术的发展历程:从1G到4G,通信主要聚焦于人与人之间;5G实现了人、机、物的互联。我国在5G技术上已从追赶实现并跑,并部分实现领跑,建成了全球规模最大、技术领先的5G网络,其覆盖范围已深入全国乡镇及大部分行政村。5G演进网络(5G-A)也在全国330多个城市得到部署,其大规模应用为6G的能力验证和场景应用奠定了坚实基础。

6G的意义远不止于更快的网速、更低的时延和更广的覆盖: 从通信对象上看,未来的6G将实现人、机、物以及“灵”之间的通信。“灵”在此指具备自主能力、能够自我学习和演化的智能体。 从服务空间上看,6G将突破地面限制,实现空天地一体化通信,通过无线通信、AI、雷达感知等多学科交叉融合,构建覆盖陆、海、空、天的立体通信网络。 从服务体系上看,6G将革新人类社会的连接方式,通过通信、感知、计算、AI等技术的融合创新,将应用场景拓展至低空经济、卫星互联网等新兴产业。

2025年的《政府工作报告》已将6G纳入未来产业规划,相关配套政策也相继出台。同年4月,工业和信息化部提出将加快推进6G技术研发、标准制定、中试验证和产业化进程。目前,我国6G研发已完成第一阶段技术试验,储备了超过300项关键技术,并已启动第二阶段技术试验。“十五五”期间,我国将重点开展6G标准研制与产业研发,预计在2030年左右启动商业应用。

探索语义通信,寻求通信范式变革的新契机

尽管国际社会在6G研发方面取得一定进展,但许多研究仍局限于传统通信技术手段,缺乏颠覆性创新。为保持我国在6G领域的领先地位,探索一条既符合国情又站在世界前沿的新路径至关重要。

为此,我们的团队提出了以语义信息论为基础、以“智简”(智能内生、原生简约)为设计理念的通信与AI深度融合(ComAI)新型通信范式,以及“三层四体四段”的语义智能体通信网络架构,旨在解决通信的“为何”、“内容”和“如何”等核心问题。

语义通信被视为6G的“拐点技术”。以生活中的例子来说明:当您对智能音箱说“播放一首歌”时,设备无需逐字分析您的语音波形,只需识别“播放”和“歌曲”这两个关键词即可正确响应。语义通信的核心在于“先理解,后传输”,它仅传递与任务相关的关键信息,而非无差别地传输所有符号,从而显著提升传输效率。

2024年,我们团队牵头建成了面向6G智能通信融合的外场试验网,成功实现了从北京到陕西西安约1200公里距离的语音语义短波通信远距离测通。此次试验验证了在4G、5G链路上即可实现6G传输能力的可行性,为后续标准研制和产业落地奠定了坚实基础。

目前,我们的语义通信技术成果已被全球移动通信标准制定组织第三代合作伙伴计划(3GPP)采纳。团队正围绕卫星通信、大规模通信、智能体通信等多个场景推进物理层技术的落地,并在信源信道联合编码、模分多址技术等方面形成了完整的端到端系统架构。

随着AI的飞速发展,海量数据对通信带宽提出了前所未有的挑战。传统通信为了提高速率,主要依靠更高频率和更大带宽。然而,毫米波和太赫兹频段在移动通信中面临覆盖困难、成本高昂等现实问题。6G的发展迫切需要寻找通信范式变革的新契机,而语义通信提供了一种新思路:不必一味追求更高频段,而是可以向下兼容,在低频段、小带宽下实现6G性能目标。

探索自主可控、具备国际竞争力的6G中国方案

6G并非仅仅是通信网络的升级,而是支撑全社会运转的数字化“神经网络”。我们应立足中国国情,探索自主可控、具有国际竞争力的6G中国方案。

在顶层设计方面,我们应以“AI+6G”新范式取代传统的“带宽更宽、频率更高”的路径,构建“三层四体四段”的语义智能体通信网络架构,走上通过原始创新实现“换道超车”的发展道路。在研发策略上,应采取多路并行、重点突破的开放政策。对于传统技术路线,可依托骨干企业继续推进;对于语义通信等新范式,应集中优势资源重点支持,力争在6G标准制定中掌握主导权。在生态构建方面,应凝聚产学研用各方力量,加速技术迭代与产业化进程;同时,加大成果宣传和国际标准化工作力度,加强知识产权全球布局,构建开放共赢、自主可控的全球6G新生态。

从1G到5G,中国通信产业实现了从跟跑到并跑、部分领跑的跨越。6G所代表的不仅是速度的提升,更是通信范式的根本性变革。当通信网络能够“理解”而非仅仅“传输”,一个更智能、更简约、更普惠的数字未来正向我们走来。

5 Comments

  1. Itachi Uchiha
    Aug 15, 2021

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  2. John Doe
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