为信息社会构筑发达“神经系统”

　　为信息社会构筑发达“神经系统”

　　今年全国两会期间，“5G”“工业互联网”“数字经济”等成为热词。《政府工作报告》也明确提出：“要加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景。”以5G为龙头发展我国信息通信产业受到广泛关注。

　　截至2020年，中国已经建成全球最大的5G移动通信网络。以5G为代表的信息通信技术正有力引领科技创新，推动产业转型升级，助益经济社会发展。瞩目未来，科学研判信息通信技术发展前景，战略谋划未来通信新业态，将为我国新发展格局提供强大支撑力量。

　　通信的基础性、带动性作用日益彰显，成就经济发展的支柱产业

　　古人用语言、图符、钟鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息，创造了古老的通信，为人类文明进步、社会发展奠定重要基础。现代人将各种信息通过不同科技手段进行传输、交换和处理，通信网络扩展到世界各个角落，整个世界更为紧密地联系在一起。可以说，通信构筑了现代信息社会的“神经系统”。

　　近百余年来，随着电报、电话的发明，电磁波的发现，以及科技产业的不断发展，通信日新月异，其基础性、带动性作用日益彰显。意大利人马可尼一个多世纪前成功演示越洋无线电报，开启移动通信时代；20世纪50年代末，第一颗通信实验卫星“斯科尔”号的发射，拉开卫星通信序幕；70年代初期，第一根低损耗光导纤维的成功制造，使远距离光纤通信有了实现可能；70年代后期，第一代蜂窝通信系统诞生，移动通信从此走向规模商用；过去几十年里，通信技术推动互联网问世，支撑互联网发展，成就今天蓬勃的信息通信产业。

　　现代通信技术与基础研究相辅相成。上世纪40年代，《通信的数学理论》的发表，不仅是信息论研究的开端，更为现代通信技术发展奠定理论基础。60年代有关光导纤维在通信上应用的基本原理，揭开光纤通信序幕。另一方面，信息通信技术发展也引领基础研究。5G通信技术所要求的高速率和低延迟，带动第二/三代半导体产业链革新；高集成度通信设备发展需求，则推动单片微波集成电路的研究进步；为了适应5G终端高频、高效、灵活、密封等特性，多种液晶聚合物材料出现在天线、高频电路基板中，推动材料领域的创新。

　　信息通信成就当今社会经济发展的支柱产业。信息通信技术的发展，推动半导体、微波器件、电子信息材料等基础支柱产业的优化和升级，也为电信运营业、设备制造业和信息服务业的快速增长营造良好生态。从我国信息通信产业链规模来看，无论是上游器件商、中游设备商还是下游运营商均位居世界前列，大规模的信息通信产业链在国民经济各行各业发挥显著作用。

　　总体来看，信息通信技术现已形成比较完善的理论基础、技术体系、产业布局和应用生态，根深、干粗、枝繁、叶茂，宛若参天大树。如今的科技创新、经济社会发展、国家治理体系建设，已离不开这棵参天大树，它也因此倍受各国重视，成为国际科技竞争的战略制高点。

　　5G成为信息通信产业发展龙头，“5G+”业态欣欣向荣

　　5G是信息通信产业发展的龙头。截至2020年底，我国已完成70余万座5G基站建设，约占全球总数的70%；5G终端连接数突破2亿，约占全球5G连接的87%。我国已经建成全球范围内覆盖最广、基站数目最多的5G无线网络，领跑全球。

　　5G主要依靠超密集组网，采用大规模天线技术，实现增强移动宽带、高可靠低时延、大连接。特别是通过与云计算、人工智能以及工业互联网等新一代信息技术无缝融合，5G成为新技术应用的关键基础设施和新技术发展的催化剂。研究指出，接下来5G的建设重点应放在与各行各业的交融之上，催生新业态，创造新市场，加快5G“出圈”效应，实现以一业带百业。

　　“5G+工业互联网”发展潜力巨大。5G与工业互联网的融合将有助于推动新型工业化进程，加速数字中国、智慧社会建设，为中国经济发展注入新动能，为世界经济创造新的发展机遇。智能制造、远程现场操控、工业智慧园区等都是“5G+工业互联网”的新型应用场景，自动化、无人化和智能化成为新型制造的标签。

　　“5G+卫星”将显著提升5G网络的广域及全球服务拓展能力，满足海外信息通信需求，为我国早日打造自主可控的全球网络通信奠定基础；“5G+健康”推进发展远程医疗、视频会诊、大数据防疫、AI体温检测等新技术，保障人们生命健康；“5G+交通”催生一系列智慧交通方案，自动驾驶车辆的出现为人们的出行带来新选择；“5G+物流”将助力发展无人机等新载体物流，实现物品的全流程追踪……

　　当然，随着5G的发展，信息通信面临的挑战也日益明晰。如网络投入费用和产出效益之间的效费比问题。目前，5G基站功耗大致为4G的3倍多，如果5G达到4G的覆盖度，运营商每年的电费支出就会巨额增加，收益率和效费比成为现实问题。再如广域覆盖问题。目前技术条件下，在远离中心地区的偏远乡镇5G覆盖率较低，很难满足基本的5G网络需求。挑战面前，需要更多科学研判和战略谋划。在持续推动5G建设好、应用好、发展好的同时，强化技术创新和模式创新，开展发展方向及关键技术研究，成为下一步的努力重点。

　　加强基础研究、模式创新和智能融合，实现信息通信发展的美好愿景

　　近年来，有关第六代移动通信（6G）的讨论多了起来：如何实现地面无线与卫星通信集成的全连接世界；6G在数据传输速率、时延、信息覆盖率等方面能达到何种优势；6G会给互联网带来什么影响……以6G为代表的研究和探索，承载着人们对未来信息通信更加美好的期待。

　　期待建立更丰富的理论体系，支撑未来长远发展。未来的万物互联时代将产生新的系列应用场景，促进通信功能从单纯的信息互联拓展为人机物的大规模组织。应用场景、应用需求的变化，将对信息通信理论研究和基础研究提出新的要求。去年华为公司提出十大数学挑战问题，引发学术界和科技界热议，其中诸如“大规模通信网络的最优控制问题”等挑战就涉及通信、网络等基础难题，有待从理论上加强研究。可以预见，未来的信息通信理论将与计算机科学、数据科学、经济学理论等交叉融合，形成更为丰富的基础理论体系。

　　期待更繁荣的技术生态，创新发展模式。天地一体化网络是未来信息通信系统的重要基础设施，由多种功能的卫星网络、深空网络、地面有线和无线网络设施组成。天地一体化网络可充分发挥天、地信息技术的各自优势，提供实时、可靠、按需服务；进一步通过聚焦动态业务，适应业务时空分布的不均匀性，大幅提升资源利用率，解决全球广域覆盖和网络效费比等问题。另一方面，随着网络设施、终端规模大幅增长，也需要发展模式的创新，从面向人的网络设计走向服务机器通信的网络信息体系；通过硬件模块化和软件组件化等革新，实现开放共享的技术架构，网络功能及能力可通过模块/组件升级实现平滑增长。

　　期待更全面的智能渗透，塑造智能信息通信。智能科技融入信息通信发展，将变革一些不合理的高投入高消耗模式，实现至简至优的系统设计。人工智能与信息通信网络结合，有助于提升系统安全的智能化水平，构筑移动网络的内生安全。在智能信息通信时代，物流、能流、资金流与信息流深度融合，人机物实时交互、反馈、协商，将大大提升生产生活效率，助益社会资源组织、利用与运行方式的变革创新。

　　中国通信的发展离不开世界，世界通信技术的发展也越来越离不开中国力量。中国经济发展所表现出的韧性和耐力，为中国通信技术发展提供广阔土壤；全面推进乡村振兴的宏伟目标，广大地区对信息畅达、万物互联的迫切需要，为中国通信技术发展提供丰厚养分；中国的制度优势，更为中国通信技术发展提供重要条件。我们相信，信息通信这棵常青树未来会更加枝繁叶茂，发挥更大作用！（中国科学院院士、清华大学电子工程系教授 陆建华 ）

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