未来智能网络长啥样？感知、通信、计算协同融合

来源：科技日报

科技日报记者 金凤

12月11日，2020年全国通信理论与技术学术会议暨通信领域创新发展论坛召开。来自全国的高校、学术团体、科研机构的专家，就毫米波异质集成电路、信息超材料、未来智能网络、6G全频段全场景普适信道建模探索等话题进行探讨。

当前全国新一轮科技革命和产业变革深入推进，信息技术日新月异，5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会的建设，加速中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新的动能，为疫情笼罩下的世界经济创造新的发展机遇。

那么，未来智能网络长啥样？在浙江大学张朝阳教授看来， 感知、通信、计算协同融合，是大势所趋。“未来网络的核心目标是要提供智能的服务，提供智能、高效、敏捷、安全、可靠的端到端一体化的集成服务，比如说互联网需要提供一体化的感知、通信服务；城市大脑提供的是一体化的感知、通信与计算的服务。未来网络感知、通信、计算能力是逐步集成在一起的，不管是终端还是路由，会慢慢把很多能力集成在一起，形成超级融合的节点。”

张朝阳认为， 网络不仅是数据管道，它是数据生产、运输、加工和利用的一体化机器。我们过去一直把数据当做网络的原料，但数据更是网络当中流动的血液，数据本身携带很多的知识，当流经每个节点的时候，它将会使得这个节点的感知、通信和计算能力增强和升级，从而促使网络部断的更新和持续演进。“网络要提供智能服务，未来网络的是智能协同融合的，网络智能是机器智能的高级发展阶段。

打造真正的网络智能，我们需要所有节点、感知、通信与计算能力高度协同融合，必须实现高效分布式的数据融集、群智式的协同学习、云边端一体化的算法部署，才能实现未来的智慧应用。”

随着6G、移动通信技术、物联网、边缘计算、人工智能等新兴技术为代表的信息通信技术的快速迭代，下一代通信技术将赋能物与物、物与人、人与人的万物互联，实现可感知、可辨识、可计算、可控制、可管理，满足虚拟现实、高清视频、智能制造、自动驾驶等各行各业的应用需求。

东南大学王承祥教授表示，如果说4G之前的通讯研究，聚焦移动互联网的问题，5G将移动互联网的场景扩展到万物互联、物联网，6G将在5G基础上不断深化移动互联网、扩展万物网联的范围，并且最终和大数据、人工智能深度融合，实现万物智联。

“应用需求驱动技术需求，从传输速率的角度，6G可能在5G的基础上继续提高数十倍，达到Tbps的超高传输速率。”王承祥描绘的6G愿景是全覆盖、全频谱、全应用、强安全。他说，为了实现全球深度覆盖，地面移动通信网络将会和卫星通信网络、无人机网络、海洋通信网络，甚至是水下通信网络、光通信网络深度融合。全频谱是要继续深耕6G赫兹以下的频段，甚至是水中通信，太赫兹、光线等等都会用到，为了实现超大连接、超高的传输速率，更高的频段还是需要的。全应用指的是通信不仅仅要解决垂直应用，还要和感知、存储、控制、计算、人工智能、大数据等深度融合，应用于各个垂直行业。强安全就是网络工作的同时，就是安全的网络，不必再后续打补丁。

随后， 王承祥从6G的关键技术、6G普适性的模型及6G信道研究方面的挑战，对6G进行解读 。

相隔10多米，4K视频可通过太赫兹波无线传输 ​有了光子太赫兹通信，家庭网线或成历史

钱江晚报·小时新闻记者 张云山 通讯员 陈航

在南湖旁的之江实验室里，两部4K显示器正播放同一个高清视频。高级研究专家余显斌教授正和他的团队做一项通信实验。余显斌教授站到无线通信传输路径上，一台显示器在正常播放视频，另一台显示器却出现雪花屏画面。

余显斌教授解释道：“我站在这里，把信号拦住了，这边是信号源发端，那边是信号接收端，中间通过无线信道传输，信号频率大概在0.31THz，属于太赫兹信道了。”余教授往边上挪了一步，视频画面马上恢复。

钱报记者看到神奇的太赫兹通信，问到这是不是意味着，以后我们装修就可以不用再在家里铺设网线了？余教授给出了肯定的答复，他说：“我国的光纤到户铺设是世界上最好的，光纤到家门口后，通过这套光电太赫兹通信系统，光信号可以转换成太赫兹信号，从有线状态变成无线接入。”

不过，太赫兹通信系统目前成本比较昂贵，距离正式投入消费市场还有一定距离。

近年来，人工智能(AI)、虚拟显示(VR)、自动驾驶、物联网IoT等以数据为中心的自动化系统蓬勃发展，对数据传输容量提出了更高的要求，在部分应用场景下，通信速率需求将超过100Gbps甚至达到Tbps。在此背景下，太赫兹通信技术应运而生。

太赫兹波是频率介于0.1-10THz的电磁波，太赫兹通信具有大带宽和短波长的特点，可以实现器件的小型化和高度集成化，同时太赫兹波的窄波束和高指向性具备更好的保密性和抗干扰性。不过，受限于当前太赫兹器件的可用带宽、太赫兹的发射功率以及严重的大气传播损耗，目前太赫兹无线通信的传输速率和距离都受到了限制。

为了攻克太赫兹通信存在的瓶颈问题，余显斌教授带领的之江实验室太赫兹通信团队，在国家重点研发计划等项目的支持下，搭建了一套多维度复用的光子太赫兹无线通信平台。通过不断的系统优化及改进数字信号处理算法，2022年8月，项目团队在265-335GHz频段内成功实验实现了4路汇聚速率超1Tbps的光电太赫兹无线系统，传输距离达到100米，系统单路速率距离积高达25600Gbps·m，该项指标处于国际领先水平。

太赫兹通信只是之江实验室展示的一个黑科技。成立于2017年9月6日的之江实验室，是浙江省委、省政府深入实施创新驱动发展战路、探索新型举国体制浙江路径的重大科技创新平台，其科研成果已多次入选世界互联网领先科技成果。

今年9月，之江实验室还发布了数字反应堆操作系统“之江瑶光”。数字反应堆的算力设施以之江实验室计算与数据中心为核心，承载“之江之光”智能超算机、P级异构智能计算集群、通用服务器计算集群、以及百亿级类脑计算机、高性能图计算机等新型计算系统，同时通过高速专用网络连接各超算中心打造超算互联网算力平台，通过高速互联网把分布在各地“云边端”的计算资源接入形成广域协同算力平台。

目前，数字反应堆操作系统“之江瑶光”已正式发布，该系统能够面向不同的计算任务提供相应的算法、函数或框架，避免重复开发和不兼容的问题。同时，系统具备算力聚合和数据编排调度的能力，可以让数据高效地到达计算集群和节点。系统支持各种计算任务和各种应用场景，包括需要大规模算力的计算任务、数据驱动的计算任务、常规的和定制开发的计算任务，以及使用闲散算力的计算任务等等。

基于“之江瑶光”，之江实验室已经形成FAST@LAB智能计算天文平台、SATH智能计算制药开放平台、CERESLAB智能计算育种开放平台、“之江昆吾”智能计算材料开放平台和“之江天基”智能计算基因服务平台，全面赋能科学研究。

截至目前，之江实验室已自主设立项目340余项，承担科技部、工信部等国家级科研项目100余项。与此同时，实验室还吸引了龙头民企参与基础研究工作，累计吸引社会资本投入28.6亿元。

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