伴随着 5G 规模商用的逐步展开,移动通信产业正在加速融入到千行百业中,释放出强大的势能,加速全社会数字化转型的进程。5G 向 B5G/6G 的演进,也成为行业内关注的焦点。
中国工程院院士、北京邮电大学教授张平指出,移动通信演进的驱动力将由 1G/2G/3G/4G 时代的单一速率需求,经由 5G 三个场景的过渡,最终转化为以场景驱动作为基本演进范式。
张平认为,在向 6G 的演进过程中,传统的遵循堆叠处理模式,采取复杂度换取性能增益的技术路线,已经是难以为继,迫切需要新的理论创新。“6G 要解决第四次工业革命,不仅要提高速率、拓展空间、还要完善智慧,研究智能、通信与人类未来的相互关系的新体制。”
移动通信演进范式:从需求驱动到场景驱动
为应对复杂开放的巨系统,移动通信演进范式经历着由需求、理论、技术、产业相互作用并不断完善的过程。
张平指出,最早 1G/2G/3G 在通信泛在(Ubiquity of Communications,UC)时代,关注携带信息的电磁波无所不到;在通信计算泛在(Ubiquity of Communications and Computing,UC2)时代,关注一人多机、共享协同:5G 以后加上控制,在通信计算控制泛在(Ubiquity of Communications,Computing and Control,UC3)时代,关注信息交换、处理、施效在虚实世界泛在融合。
从 1G 无线通信只需要加频减调开始,到 3G/4G 越来越多的堆叠式发展导致网络负担越来越重。6G 到来后,智能性、泛在性成为移动通信重要需求之一,与高速率需求 “天下三分”,传统香农信息论已不能满足发展需求,那么新的 0→1 理论创新是什么?
张平认为,我们需要考虑把意识(Consciousness)作为一个全新的通信对象,泛在性得到进一步扩展,并称之为 “人 - 机 - 物 - 灵”。“灵”不仅发挥智能代理作用,还将以用户 “始终最佳体验”为指引,为用户的认知发展,形成互助互学的意象表达与交互环境,促进人工智慧与人类智慧的和谐共生。
从系统角度入手:化解 6G 架构存在三大挑战
张平介绍称,在 6G 系统中,人与网络节点可以通过语义交互进行更深的信息交互,使得人类从 “网络外” 进入 “网络内” ,人与网络结点融为一体,共同演进。6G 系统是一个处于非平衡态的开放系统,在 “无序” 与 “有序” 的相互转化中不断向前发展演进。其设计目标就是降低系统无序性,引导系统向着有序结构演变。
我们面临的环境将会是空天地一体化,需要探索人的大脑、意识怎样与之虚实结合。6G 网络将促使整个世界走向虚拟与现实结合的 “数字孪生”世界。而虚拟空间如虚拟物理空间 (VPS)、虚拟精神空间 (VSS)、虚拟行为空间 (VBS)等应用能够为现实空间处理很多事情。
张平也表示,6G 架构存在三大潜在挑战:一是信息传播的非线性,单播、组播、广播等传播方式差异产生非线性效应,会引起信息爆炸式增长和时序错位传播,增加了网络控制和资源优化利用的难度。二是信息空间的高维性,灵的加入,使得信息呈现维度与信息承载维度的数目相等,灵导致信息空间快速扩张、甚至维度灾难,加剧了表征信息承载空间的难度。三是信息处理的复杂性,与意识有关的各种交织、学习、聚集与分离在信息空间中传播与扩展,导致信息耦合在更高维的空间。
展望 6G 架构理论,张平提出三个要点:第一是结合 “人工智能”,有机融合移动通信网络与人工智能,探寻信息表征、变换等普适规律,发展智能网络信息论;二是融入 “人类意识”,建模表达人类主观意识及信息的模糊性等,从香农客观信息论跨入主观信息论,发展广义信息论;三是融为 “人类社会”,宏微兼顾,凝视局部、全视整体,保障系统个体有序,系统整体演进,发展宏 - 微信息论融合。
最后,张平强调,6G 是中国移动通信又一次引领发展的机遇,他呼吁行业人士共同探讨从系统整体的角度入手,提出解决人类与网络自主演进的新理论。
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