C114通信網 - 中國移動黃宇紅：影響未來信息通信發展的十大跨界創新方向－鑽石舞台

為增進科研交流、強化產學融合、進一步激發創新活力，清華大學-中國移動聯合研究院舉辦「StarLight」系列學術沙龍活動。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的科研專家發表主題演講。

中國移動研究院院長黃宇紅在演講中表示，信息通信技術發展日新月異，跨領域、跨學科融合已成為新常態；CT/IT/DT/OT正加速深度融合，跨生物材料和能源等領域的泛信息技術發展趨勢已經顯現。為此中國移動從基礎科學、支撐保障、關鍵使能、基礎設施和商業模式全面梳理和遴選了影響未來信息通信發展的十大跨界創新方向，希望助力各界開展原創性、引領性技術研究，以滿足未來高性能、低成本綠色發展需要。

一是新感知。感知技術是數字化的數據底座，呈現出多技術融合、異質異構集成、微能源化發展趨勢。具體而言，通信感知一體化技術通過共享頻譜和硬件資源可同步實現無線通信和感知功能，但面臨一體化理論、信號處理與硬件設計挑戰；無源傳感技術以振動、溫度、光照及通信信號等環境微能量採集作為能量來源，實現傳感器無源化，但面臨能量轉換效率低、低壓儲能和材料等挑戰；智能微系統通過三維異質異構集成實現通、感、存、算、測多功能微系統化，但面臨高集成度、模塊間耦合協同以及魯棒性和可靠性問題；智能感知技術具備語義理解和協同學習、決策和執行能力，但面臨小樣本學習、用戶需求學習和上下文關聯學習的挑戰；數字孿生人系統通過對人體體徵、情感與意識感知，實現對人體狀態的診斷與預測，但面臨分子通信、孿生體建模、隱私計算等關鍵技術挑戰。

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。柔性終端採用柔性電子器件製作技術，可實現柔性顯示器、有機發光二極管、印刷RFID、薄膜太陽能電池板和電子皮膚等，但面臨力學和電子封裝兩大挑戰；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，涉及動態計算、三維顯示、光學加密、壓縮編碼等技術，對保持交互的自然度、真實感、沉浸感和同步性有較大的挑戰，需要高效的編解碼壓縮處理，超高帶寬、超低時延、雲邊端融合算力，以及高同步性和強安全性等技術保障。

三是新算力。日益增長的信息處理需求催生計算技術和產業大變局，計算體系呈現多樣化、多路線並存演進趨勢，非經典計算逐步從理論走向實踐。其中量子計算具有並行計算優越性，在量子仿真模擬、量子優化、量子云計算和量子增強AI等方面得到試點應用，但面臨量子計算機小型化、集成化和規模化以及算法普適化等挑戰，距離廣泛應用尚有差距；光計算是一種旨在實現全光運算的系統，包括光學處理器、光學數據傳輸接收器、光學存儲器，具有顯著低功耗、大互聯優勢，但面臨光學器件與材料成熟度挑戰；存算一體技術將計算與存儲融為一體，能有效克服「存儲牆」和「功耗牆」問題，在人工智能、物聯網、自動駕駛領域極具應用潛力，但如何從通用化存算一體架構、憶阻器存算一體芯片、軟件工具鏈等方面進行系統性研發，實現存算一體芯片的工程化和產業化，是當前面臨的重要挑戰。

四是新安全。傳統補丁式、外掛式的安全防禦體系亟待升級，實現從網絡安全到安全網絡的變革。其中量子安全通信基於量子不可克隆、量子糾纏等量子效應，可實現量子密鑰分發，利用無線信道的密鑰傳輸能夠解決量子密鑰最後一公里的傳輸難題；可信內生安全體系將網絡風險的不確定性向安全信任的確定性轉變，實現網絡信任關係的建立、傳輸和評估，推動網絡被動防護向主動自免疫演進，滿足網絡行為可預期、強管理、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設計挑戰；基於生物和設備特徵的統一身份認證技術，多生物特徵融合識別、多認證因素結合、持續評估及認證等智能認證有待技術攻關。

五是新低碳。信息處理需求的增長為「雙碳」目標實現帶來壓力，需要尋求節能降碳新突破。首先要實現零瓦特@零比特目標，目前產業在攻關很多新技術，包括開發可見光照明與通信、無線電產能等融合方案來提升能效，主要挑戰在於新材料成本、生產工藝和供應鏈的自主度等問題。其次是大力開發綠色新能源，但傳統的風能、太陽能面臨利用率低下和儲能的挑戰。業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與能源網融合建設和發展，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絡發展，對新材料提出變革性需求。重點材料技術有納米打印天線、碳納米管和空心反諧振光纖。納米打印新天線材料，在柔性織物機體上按照天線結構打印納米導電顆粒或塗覆導電聚合物，實現柔性可穿戴通信系統，目前的挑戰是導電顆粒墨水成熟度較低，需要巨量的高分子納米複合材料輔助發展；碳納米管新芯片材料比硅基器件體積更小、韌性更高、導電性能更強、能耗更低，但還面臨大規模高純度製造與場效應晶體管制備等巨大挑戰；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容量，但其導光機制、帶寬極限和損耗極限等基礎理論以及通信系統還不成熟，長距離拉制和承攬工藝仍需突破。

七是新仿生。腦科學和材料學的發展為信息通信領域的仿生技術帶來新方向和新突破。一方面是類腦計算，通過神經脈衝在神經元和突觸間的傳遞和流轉，類腦計算在表徵和處理信息時，比深度學習架構計算時間更短，更適合時空信息處理和挖掘，已在智能決策、機器人控制、計算神經領域展現優勢。該技術採用具有神經形態的模擬電路，需要專門的芯片以及一系列基於神經學的軟硬件支持，核心器件材料缺乏，實現複雜度極高。另一方面是DNA存儲，通過聚合酶鏈式反應來記錄或讀取DNA長鏈各片段上鹼基序列來存儲信息，可實現超高密度存儲，但也面臨讀取速率低、製作讀取成本高的挑戰。

八是新組網。現有網絡組織關係總體來說是剛性的、封閉的，難以適應未來千行百業複雜場景高度定製等發展需要。未來通信網絡將向開放柔性積木式方向發展，即插即用，網絡終端以及不同功能體能夠快速加入，形成魯棒泛在的連接；積木式服務化網絡功能，可按照需要激活組合、編排配置，以「網絡之網絡」方式為多元化應用網絡模態提供計算、存儲、連接、交換等更加豐富的自定義基線技術及資源，實現應用網絡與網絡資源分離的新範式升級。這些組網新技術發展面臨的主要挑戰是，需要打破傳統相對封閉的研發模式，更多採用模塊化、開放化、標準化的發展方式。

九是新設施。信息基礎設施與傳統基礎設施協同建設融合發展已成新趨勢，重點包括一通信與市政公用基礎設施融合，將通信網與路、燈、水、電、燃氣管網以及交通網等基礎設施相融合，促進智慧城市升級；二通信與樓宇基礎設施融合，採用新材料、新工藝、新技術，將通信與建築一體融合，比如實現LED燈照明通信、天線玻璃一體化的透明天線和建築物表面的智能超表面，助力信號優化。打造智能建築新基礎設施融合發展，需要新技術、新政策、新模式、新業態的全面創新。

十是新範式。未來信息通信將涉及更多跨界領域和交叉學科，新的產業和商業模式不斷湧現：產業研發新範式，開源社區可讓產業共享研發成果，對通信產業傳統基於標準的相對封閉的研發模式，既有衝擊又有支撐，二者的融合將催生新的產業發展模式，例如能力開放與網絡眾籌；生態發展新態勢，微服務架構的採用和雲化的普及，將有效助力軟硬件解耦和軟件功能的細分，更多的開發者可以參與其中，改變原有封閉研發的電信網絡發展模式；信息服務新範式，未來網絡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，實現面向客戶需求的一體化任務式服務。上述新範式的實現也存在很大挑戰，將對現有的商業模式、運營模式產生很大變革，雖然趨勢已經形成，仍需共同努力逐步實現。

對於上述十大方向，中國移動編寫並發布《影響未來信息通信發展的十大跨界創新方向》白皮書，以推動不同領域學術界、不同行業產業界對跨界融合創新的關注與思考。黃宇紅表示，中國移動希望與學術界和產業界協力攻關，推動信息通信產業持續健康跨越式發展。

附《影響未來信息通信發展的十大跨界創新方向》白皮書下載鏈接：https://www.txrjy.com/thread-1260940-1-1.html