科技日报记者 管晶晶

    当前，6G已经成为全球科技创新的热点，也是各国争相寻求技术突破的重要竞争点。不久前，由中关村泛联移动通信技术创新应用院联合中国移动、北京邮电大学共同研发的“智简内生6G原型系统”公开亮相，标志着6G研发迈入体系化创新阶段。

    “新质生产力就是以新创质。6G是典型的新质生产力代表，对数字产业化和产业数字化都有促进作用，发展6G恰逢其时。”近日，中国工程院院士张平在接受科技日报记者专访时介绍，当下我国6G研发正在探寻一条既符合我国国情又站在世界前沿的新路。

    语义通信是未来通信的拐点技术

    记者：近40年来，全球移动通信产业经历了从1G到5G的重大飞跃。步入6G时代，人类面临的最大挑战是什么？

    张平：随着通信技术的不断发展，越来越多的数据在源源不断地产生，给通信网络带来了很大的压力。面对巨大的数据流量压力，人类现有的通信手段，已经疲于招架。

    现有的经典通信技术源自美国科学家香农于1948年提出的信息论。70多年来，在经典信息论指导下，通信技术获得了突飞猛进的发展。经典通信技术已将信道编码和信源编码做到了极致。经典通信技术存在容量提升难、覆盖成本高、系统能耗大等技术天花板，已经无限接近于香农极限，没有多少潜力可挖。

    当下，通信领域面临三大瓶颈。一是理论性，当今通信体制无法逾越理论极限的天花板；二是智能性，当今通信体制与人工智能的设计范式难以匹配；三是灵活性，当今的通信体制无法灵活适配复杂场景变化的需求。

    记者：近年来，语义通信技术获得了学术界的普遍关注。它的意义何在？

    张平：经典通信技术主要是语法通信。面对越来越高的性能需求，语法通信主要采用堆叠式创新，以技术堆砌为演进思路，以系统复杂度换取性能增益。信道的容量与天线数量、频谱宽度和功率有关，增加这三个方面的数值可以提升通信系统容量，但对资源消耗巨大，难以可持续发展。

    语义通信是以任务为主体、“先理解后传输”的通信方式。它会对原始信号进行有选择的特征提取、压缩和传输，然后再利用语义层面的信息进行通信。同义性是语义信息的本质特征。基于同义映射，我和团队引入了语义信息的度量——语义熵，并建立了完整的语义信息度量体系。这是对香农信息论的发展与创新。

    我们团队的论文《语义通信的数学理论》发表在我国通信领域的期刊《通信学报》上。论文从同义映射这一核心概念出发，建立了完整的语义信息理论框架。论文发表后，来自美国斯坦福大学、麻省理工学院等的科研人员发来邮件，肯定了这一数学模型的创新性，认为同义映射思想能够为各国研究人员带来启发。

    语义信息论全面扩展了通信系统的理论极限，是对经典信息论的推广，这是中国学者对信息理论的原创性贡献。语义通信技术有望突破基于经典香农信息论的通信系统传输瓶颈，实现通信能力的极大提升，同时解决数据移动通信系统中存在的人机不兼容、难互通等问题，最终实现万物智联。

    为世界6G发展贡献中国方案

    记者：从2G到5G，通信技术一直在进步。相较5G技术，6G最大的不同是什么？

    张平：4G之前，我们追求的是宽和快。5G以后，我们在讲究宽的同时，增加了万物互联、高可靠、低时延的要求，使过去人与人之间的通信，逐渐扩大到了与机器、万物的通信。6G时代，我们引入了人工智能，新增了对智能体的通信，希望实现现实世界与数字世界的有效连接。

    6G作为下一代移动通信主导技术具有更高的性能，并向通感算智融合网络发展。如果说5G是“人—机—物”的连接，6G就是“人—机—物—智能体”的全面互联、协同共生。6G将满足经济社会高质量发展需求，服务智慧化生产与生活，助推人类走进虚拟与现实深度融合的全新时代，最终实现“万物智联、数字孪生”的美好愿景。

    相较于5G，6G增加了感知通信一体、AI通信一体和泛在连接三大应用场景，因此也带来了新的挑战。一是如何降低功耗，使通信性能大幅提升的同时实现可持续发展。二是系统的开放性使按需的定制化服务与刚性的系统设计成为矛盾。三是如何实现多要素融合，尤其是通信与AI的融合是关键难题。

记者：基于语义通信技术，您牵头研究全球首个面向6G的智能通信融合外场试验网。目前该研究进展怎样？

    张平：由于人、机、物、智能体四类通信对象之间产生大量不同形态的数据，各种对象之间的通信不再仅仅是传输比特数据，而是更加注重语义的准确性和信息传输的有效性。与传统语法通信不同，语义通信并不要求大量信息在符号层面的准确传递，而更关注发送端输入的语义信息与接收端恢复的语义信息之间是否匹配，通过减少信息交流和理解的时间，提升通信节点协作的效能。

    2024年7月发布的全球首个面向6G的智能通信融合外场试验网，首次测通了从北京到西安1200公里的语音语义通信，从工程层面验证了语义通信是支持6G可持续发展的“拐点”技术，使通信技术上升到一个新高度。核心技术的突破也证明了人工智能可以与通信高效融合，克服了网络知识、模型传递的“最后一公里”难题。

    6G外场试验网为高校、科研院所、企业等提供了理论研究与关键技术前期验证环境，降低了6G研究门槛，形成了贯通理论、技术、标准和应用的全产业链创新环境，可促进跨领域合作。目前这一技术已在沉浸式视频传输、智能网联车、无人机网络等场景验证了其优异性能。视觉语义信息传输方面的部分研究成果已经应用于中国移动视频彩铃业务，在2024年奥运会及欧洲杯期间实现了示范应用，后续将进一步扩大业务应用范围。语义通信的基础理论和核心技术是我国进行“从0到1”原始技术创新的一个成功范例，是另辟蹊径的颠覆性创新。

    记者：从2G到5G，中国的移动通信产业实现了从跟随到引领的跨越式发展。当前，我国6G研发在全世界处于什么水平？

    张平：短短30年间，我国在移动通信领域实现了从2G跟随、3G突破、4G并跑到5G引领的角色跨越。我国引领的5G网络架构、编码方案等技术陆续被纳入国际标准，也建立起自己的供应链和市场，改变了全球移动通信的技术格局。

    当前，我国的6G研发无论是起步时机，还是投入积累，在全球都是领先的。我国在技术的理解、应用方面的实践探索等方面，都是全球积极的主导者。

    世界各国的6G的研发虽取得一定进展，但多聚焦在经典技术的延长线上，并无突破性的创新出现，难以应对智能泛在化及可持续发展的挑战。语义通信理论与技术体系赋能通信、智能的高速发展，有望成为开启新一轮科技革命和产业变革的钥匙，为我国成为智能时代的信息科技中心赢得先机。

    目前，我国在全球第一个面向6G场景的需求标准和第一个6G无线领域标准的研究项目中，都是研究主导者。通过这些研究项目我国持续发挥在国际电信联盟（ITU）、第三代合作伙伴计划（3GPP）、TD-LTE全球发展倡议（GTI）等国际组织中的影响力，主导6G愿景和需求的制定，牵引6G技术的标准方向。可以说，我们正在为全球6G研发提供“中国方案”。

    6G与AI融合将成为重要引擎

    记者：人工智能的发展催生了各种新业态。当前，我国6G发展还面临哪些挑战？如何保持领先优势？

    张平：步入6G时代，我们面临的挑战更为复杂。在技术层面，后摩尔定律效应显现，芯片与元器件受限、半导体工艺进步放缓，传统发展模式遇阻。同时，国际博弈加剧，西方国家在信息通信领域具有生态优势，对我国构成了严峻挑战。

    AI智能体、工业机器人、无人驾驶汽车等新型通信主体的涌现，也改变了当前的通信生态。它们在信息接收和处理方面与人类存在巨大差异，在人机交互中的信息理解机制也存在显著差异。传统语法通信模式依赖技术堆砌，以系统的复杂度换取性能增益，已难以适应这些新变化。因此，6G的演进面临两大难题：一是如何支持智能泛在化，二是如何实现可持续发展。

    保持我国在6G领域的领先地位，亟须破除堆叠式发展模式，探寻一条既符合我国发展国情，又站在世界前沿的新路径。要另辟蹊径，克服大国博弈带来的危机，助力我国乃至全球未来通信的可持续发展。

    同时，我国要提升在国际标准制定方面的话语权，通过标准化让更多人在领域内形成共识。

    记者：今年DeepSeek因其性能强、成本低的优势迅速崛起。您之前也提出过“智简”通信范式，这是不是代表一种未来走向？

    张平：DeepSeek本身就是一种结构上的创新，代表着人工智能新的发展方向。美国的大语言模型确实做得很好，但它未必代表人工智能的全部发展方向。我们可能需要重新审视和定义人工智能。

    人工智能应做到更好地与现实世界交互。现实世界非常复杂，由多种类型的场景和空间构成。机器本身没有意识，人类通过计算和存储，赋予了它们思考的能力。未来，这种能力应该构建在更深刻的层面，它的架构可能也会因此发生变化，做到和人类信息系统一样，只传输简洁指令和信息。

    人工智能应该出自于人类的自然智能。自然智能大部分来自对自然界的感知以及与自然界的交互，通过这些方式得到的知识和经验可以使人类在生产实践中作出更多反应。而感知和交互就要用到通信，现在我们正在研究通信感知一体化，将通信系统和感知系统融合，从而极大地提升无线系统的能力，丰富业务种类，提升频谱利用效率和硬件利用效率。这是6G移动通信系统的关键新能力之一。其目标实际上就是让机器能够像人一样完美地做事，为人类发展服务，而不是与人类竞争。

    我提出的“智简”就是“智能内生，原生简约”。我们为通信系统设计的“智简”新范式，充分挖掘了语义信息的深层特性，可以实现端到端联合优化，以简约的系统设计，实现通信与智能融合。基于语义通信的6G技术演进，不再需要超多的天线数目、大功率消耗、宽频谱占用，对芯片的工艺尺寸没有过高要求。6G与智能融合后，系统可以实现极大简约，用4G、5G的资源就可以实现6G的需求。

    记者：人工智能正在赋能千行百业。6G和AI相融合如何为培育发展新质生产力赋能？

    张平：移动通信的高速发展，为我国数字经济注入新动能。今天“人工智能+通信”已是潮流，但人工智能和通信都有各自的内在发展规律。通信发展要顺应潮流，同时也要符合理论指导下的自洽，并充分考虑工程方面的多重限制因素，使得引入人工智能能够带来额外增益。语义通信技术实际上是对资源的最大节省，可避免对资源的过度索取。而人工智能在算法、算力、数据方面的巨大进步，也使语义通信在工程层面成为可能。

    通过深度融合人工智能和通信技术，有望开辟革命性的技术演进新路线。融合了信息通信领域多元数据和专家经验的大模型具有提升通信效能的巨大潜力，能够动态更新知识库，处理多模态数据，理解人类意图。这些能力可以对通信中信源、信宿及信道传输过程中的信号与信息处理机制进行革新，构建达意、高效、适变、跨模态的语义通信技术新体制，促进我国信息通信技术的智能化升级。

    人工智能将改变通信，其能够提升通信的感知能力和语义理解能力。同时，泛在通信的6G又将人工智能的触角延伸到各领域各角落。6G和人工智能的融合，将推动未来通信技术的范式转变，加快形成数智经济新业态，成为发展新质生产力的重要引擎。

责任编辑：娄玉琳