中國工程院院士張平：6G技術預計將在人工智能、確定性時延和通感一體化等方面實現突破

每經記者 張蕊    每經編輯 陳星    

數字化浪潮下，通信技術如同血脈貫穿現代社會的每個角落。隨著5G技術在全球鋪開，我們將目光投向未來——6G技術將如何重塑世界？

在這一領域，中國工程院院士，北京郵電大學教授、網絡與交換技術全國重點實驗室主任、國家5G及6G總體專家組專家張平，以其深厚的學術底蘊和前瞻性視野，成為我們探索未來通信技術發展的關鍵人物。

作為移動通信領域的權威專家，張平院士長期致力于移動通信理論研究和技術創新，為中國自主技術躋身國際主流作出基礎性貢獻。他的研究成果填補了相關領域的國內空白，也為他贏得了國家科學技術進步獎特等獎、一等獎以及多項國家技術發明獎和科學技術進步獎。

不久前，我國自主搭建的國際首個通信與智能融合的6G外場試驗網，驗證了4G、5G鏈路具備6G傳輸能力的可行性，標志著我國在6G通信領域的研究和實踐進入新階段。該項目便是由張平院士帶領團隊完成的。

近日，張平院士接受了《每日經濟新聞》記者（以下簡稱NBD）專訪。在采訪中，張平肯定了我國5G建設取得的成果，不過他也指出，5G技術雖然帶來了帶寬的顯著提升，但在應用深度方面并未完全達到預期。面對這些挑戰，6G技術被寄予厚望，預計將在人工智能、確定性時延和通感一體化等方面實現突破，引領我們進入一個智能化、泛在化的新紀元。

人工智能與通信技術融合是6G技術研究重要內容

NBD：您如何評價當前5G技術的全球部署情況，它為6G技術的發展奠定了怎樣的基礎？

張平：全球5G技術的部署在幾年前就開始了，各國紛紛響應，尤其是工業化國家，我國在其中表現尤為突出。目前我國在全球部署的5G基站數量占比超過60%，且已積累了數億用戶，大家也明顯感知到5G技術的便利性。

在討論5G時，必然要提及4G。在4G時代，技術主要針對的是人與人之間的通信，簡而言之，帶寬越寬越好。但是隨著5G的到來，我們發現僅僅針對人的通信已經不夠了，因此5G轉變為支持物與物之間、人與物之間的通信。但是經過一段時間的發展，5G在廣連接、低時延和高可靠性方面的表現并未達到最初的預期，特別是在固定時延技術方面的突破尚未達到預期水平。因此，在制造業等領域，5G的表現并不盡如人意。人們認為5G相較于4G并沒有實現重大突破，也沒有為用戶帶來質的變化。

盡管用戶享受到了更寬的帶寬，但并沒有出現新的“殺手級”應用。例如，我們曾預期5G的“殺手級”應用可能出現在AR和VR領域，但由于手機等終端設備的限制，需要佩戴大型眼鏡或頭罩才能體驗動態虛擬影像，而目前尚未出現特別便利的終端設備。因此，總體而言，5G技術仍在發展之中，并未如預期那樣產生“殺手級”應用，對工業等領域帶來革命性的影響，這也是我們要發展6G技術的原因。

在6G技術的發展初期，我們就充分認識到了5G的不足。例如，除了通信技術外，我們還需要發展感知技術，實現通感一體化。同時，我們也需要注重固定時延等技術，從網絡層面創新。此外，6G還要引入人工智能技術，通過通信技術能夠使人工智能更加泛在，這些都是我們未來發展的方向。因此，與5G相比，6G將朝著更加智能化的方向發展。如果說4G僅針對人與人之間的通信，5G是實現人、機、物之間的通信，那么6G將使智能更加泛在，這在概念上的區別還是比較大的。

NBD：對于當前5G技術在網絡覆蓋和應用深度上的不足，6G技術能否解決這些問題？

張平：在6G技術的發展中，我們已充分認識到這些需求的變化，并有針對性地進行了新的需求定義。網絡的發展始終以需求為首要考量。過去的需求主要針對人，而人的需求具有普遍性。我們現在面臨的是機器與機器之間，或不同設備、不同工廠之間的通信，它們的需求各不相同。每個工廠、每種設備的通信需求及通信技術解決方案都不一樣。因此，使用單一技術解決統一需求變得不再可行，供給方和需求方之間存在著矛盾。

這表現在需求方本身也在發生變化，過去的需求方主要是運營商，而現在需求方已經轉變為機器和制造工廠，運營商的角色從需求方轉變為供給方。這些變化需要我們通過技術手段來解決，最主要的就是要引入人工智能。將人工智能與通信技術真正融合，是未來6G技術研究的重要內容。

未來人工智能會朝著具身人工智能方向發展

NBD：您怎么看待人工智能在6G技術中的應用前景？

張平：我們要從兩個方面來審視這一問題。一方面是我們把過去依賴統計概率，即信息論的方法來設計通信系統，以實現通信系統中某個模塊性能最優的方法改為用現有的人工智能的技術來解決6G系統的設計問題，如機器學習、神經網絡和深度學習等。這相當于將通信系統變為一個黑箱，通過模型訓練來實現最佳性能，這就是方法論的轉變。這種轉變相對簡單。

另一方面，還存在一個認識論上的轉變。方法論的轉變并不意味著我們過去的做法是錯誤的。實際上，按照傳統方法設計的通信系統也很好。即使6G技術繼續沿用傳統方法，也是可行的。是否采用機器學習、數據訓練等人工智能方法，本質上區別不大，因為它們帶來的增益沒有太大差別。

但從認識論的角度來看，我們需要思考通信技術能為人工智能解決哪些問題。這里就涉及具身人工智能的概念，即將人工智能與人類信息系統在大腦中的傳遞結合起來。舉個簡單的例子，人類通過感知器官來感知外界，感知后進行認知，然后將認知通過神經網絡傳輸給大腦。大腦對這些信息進行加工處理，最終將感知到的信息轉化為行動。我認為未來的人工智能應該朝著具身人工智能的方向發展。

具身人工智能應該是類似于人類信息系統的人工智能，我們需要讓機器充分掌握人類的能力，讓機器也具有“意識”。人類的意識實際上是一個從小培養學習的過程，最終能夠對所有事情做出智能判斷。機器也應該具備這種能力，因此大模型等技術也可以在其中發揮作用。

但大模型實際上是與通信完全不同的概念，它依賴于算力堆疊，功耗很大，成本很高。機器需要大量的電能和算力來運作。而通信技術強調成本和功耗，如果考慮這些因素，產品將無法銷售。

如果大模型能夠解決對人腦神經元或腦力構造的問題，未來我們可能會更多地構建分布式的、類似于人類的智能。這種結合才會有效。而且這種結合并不是簡單地將大模型與通信技術結合起來，可能還需要做更多的工作。比如通過物聯網技術來進行感知，通過語義提取來進行認知，提取出最佳信息，而且這種提取對通信的要求并不高。過去，我們可能需要對通信的每個符號進行特別準確可靠的傳遞，但現在即使有錯誤也無妨，只要不把關鍵信息傳遞錯即可。因此，這可能是一種更好的認知方法。

人工智能是解決帶寬與功耗矛盾的拐點技術

NBD：您曾提到，6G技術將面臨幾大挑戰，其中通信與AI的融合是關鍵難題，為什么？

張平：當前通信技術也面臨一個很大的挑戰，就是功耗問題。根據香農定理，隨著帶寬增加，功耗消耗也隨之增大，二者之間存在明顯的矛盾。我們既需要寬帶，又需要低功耗，這在香農的理論框架內是無法解決的。我們必須想辦法從認識論上把它克服。

克服這一矛盾的關鍵在于如何利用具身的人工智能。具身的人工智能是我們所找到的一個拐點技術。這種拐點技術意味著我們不能單純追求帶寬的無限擴展，而是在傳輸過程中，需要對我們所獲得的知識先進行認知，將注意力集中在我們所需要的重點上。

比如在編碼方面，我們可能不會對所有傳遞的符號進行一視同仁的編碼，對于關鍵和重點部分，其可靠性要求更高，確保不能出錯；而對于不重要的部分，即使出錯也無關大局。對于機器來說，其通信需求與人類完全不同，機器只需要理解機器所需的信息，而非人類理解的信息。因此，6G未來面臨的主要挑戰可能就在這里。

據我所知，運營商最關心的問題一是系統的開放性，二是如何降低功耗。目前5G的功耗已經很大，我們提供的5G服務尚未達到功耗的峰值。如果未來AR和VR技術得到更好的發展，功耗將會更大。我們目前正在與企業合作，努力解決功耗問題。將注意力集中在我們真正需要的地方，這樣功耗將會降低，這從理論上已經證明，它的拐點將會在6G上體現出來。當然，這也需要產業界、運營商等各方達成共識。但總體趨勢就是這樣，正如我剛才所講，矛盾就擺在那里，如果繼續沿著傳統通信的路線走下去是行不通的，我們必須轉向，不能繼續沿著香農的延長線一味做下去，因為那樣會導致功耗越來越大。

5G與6G之間的界限不再“涇渭分明”

NBD：6G技術的發展對5G網絡的演進會有什么影響？您如何看待5G與6G之間的協同發展？

張平：目前5G的發展已經到了一個關鍵期。我剛才講需求正在發生變化，同時，5G對人工智能的引入在6G也需要持續推進。實際上，感知是人工智能的第一步，首先感知外界，其次對其進行認知，然后再由大模型構成的大腦進行思考、學習和交互。因此，感知是最為重要的一環。過去我們只講通信，現在我們將感知也加進來了，也就是通感一體化。

同時，我們需要更多地考慮確定性時延。不能僅僅告知系統時延的最小值，因為一旦在緊急情況下無法達到最小時延，系統就可能會導致嚴重問題。比如5G設計完成的遠程手術中，如果時延從原來設定的10毫秒因為種種原因增加到20毫秒，可能會導致嚴重的后果。因此，我們需要給出確定性的時延，以便根據這一時延來設計手術流程，而不能忽快忽慢。

另外，我們需要將人工智能納入通信技術中?，F在5G也在發生變化，開始逐漸向目前討論的6G方向發展。這種轉變并非壞事，因為技術的演進本就是循序漸進的。移動通信肯定會繼續發展。因此，5G和6G之間的界限就不再那么明確，不像4G和5G之間有一個明顯的跳躍，從人與人之間的通信轉變為人與物之間的通信。

6G可能為我們提供了一個范例，就是跟前一代的通信技術并不是涇渭分明的。就像5G-A是6G的一種嘗試，或者說一種提前進行的工作，6G會在其基礎上進一步完善。

NBD：您曾提到“如果說5G的需求是一個三邊形，6G就是六邊形”，能否詳細解釋一下這個比喻背后的含義？

張平：5G需求的三邊形分別代表大帶寬、廣連接、高可靠性和低時延，但是具體“低時延”和“高可靠”是怎樣的，并不清楚。比如不同廠商對高可靠性的要求是不一樣的，99.999%和99.99%這兩者在質量或者價格上存在顯著差異?，F在我們是用統一的解決方案來滿足所有需求，這正是5G目前面臨的問題。運營商做了許多努力，例如提供定制化的服務來滿足不同需求。但這實際上成本比較高且不方便。更重要的是，對于物的通信，主導權不應該是運營商，而是設備的擁有者，如工廠主，工廠主才能決定自己所需的信息網絡是怎樣的。

而6G的發展則是在原有的三角形基礎上又增加了一個三角形，這個三角形就是我剛才講的人工智能、確定性時延和通感一體化，這些新增元素就是來彌補5G的不足，讓5G能更快地融入實體企業。

目前，5G與實體企業融合最好的實際上是服務業，因為這些行業信息化程度本身就高，它們有很多需求。其次是礦山行業，它們的需求相似，但礦山行業的應用覆蓋率也不到20%，所以我們仍有許多工作要做。

我認為5G最主要的還是要與實體企業相融合，但目前這一目標遠遠沒達到。原因在于我們最初是按照人的通信模式來設計機器的通信模式，這兩者是完全不同的。現在我們已經認識到了這一點，因此，在討論6G時我們開始著手解決這個問題。同時，5G也在進行一些實驗，為6G提供更好的經驗。

6G降費需更加追求信息傳輸的有效性

NBD：對于普通消費者而言，我們談到5G的感受就是網速比4G更快，那6G對我們普通人意味著什么？

張平：我認為6G對我們的影響可能會非常大。因為我們將實現智能泛在化，智能泛在化之后，我們能夠使機器人實現真正的智能化，讓機器人能夠像人一樣行動。

比如在養老領域，當前的少子化現象帶來了許多挑戰，但如果有機器人幫人去做不愿意做或者做不了的事情，比如清理下水道，那么人的生活水平肯定會得到提升。這只是一個小的方面，6G更多的影響可能會體現在對我們生活質量的改變上。

當然，這肯定是個漫長的過程。人類是更愿意去寫詩的，更愿意在藝術和精神層面上投入精力。我們現在已經讓大型模型比人類更聰明，它們能夠進行邏輯思考和邏輯推理，它們寫詩甚至比人類寫的更好。但這未必是我們真正需要的。從倫理角度來看，我們的目標是讓機器人為人類服務，而不是反過來支配人類。

未來對機器人的監管，必須有一套程序和治理機制，要保證其行為向善向上，不能讓其隨意所為。否則，我們肯定面臨危險。因此，通信技術是能夠阻斷機器人隨意所為的方法。

NBD：5G應用有“二八”定律，20%左右用于人與人之間的通信，80%左右用于物與物之間的通信，6G是否也遵循這個定律？

張平：我認為，如果我們從技術上消除了人與人之間、機器與機器之間的通信壁壘，那么通信應該是平等的，而非遵循“二八”原則。5G之所以只有20%用于人與人之間的通信，是因為資費問題，這是一個經濟問題，大部分人可能覺得用不起，因此我們需要把價格降下來。6G也在尋求降費的方法，不是一味追求更寬的帶寬，而是追求信息傳輸的有效性。

我認為互聯網的好處就在于，從信息角度它能夠降低數字化的一些壁壘。因此，我們希望盡快打破“二八”定律，因為人們在享受數字經濟紅利方面應該是平等的。

NBD：能否談談您對未來通信技術的發展有哪些展望？

張平：我認為未來通信技術肯定還要繼續發展。通信是現代生活、生產、科研等各領域必備的基礎設施，并非可有可無。人類的發展過程與通信密切相關，最早的人類通過擊鼓傳信、烽火傳信等方式傳遞信息，以消除不確定性。通信的核心在于“通”和“信”，即信息的傳遞和信息的可信度。周幽王“烽火戲諸侯”的例子表明，即使信息被傳遞，但是不可信，也會導致嚴重后果。因此，通信不僅僅是信息的傳遞，更重要的是信息的準確性。通信自由流暢，會為我們帶來價值。

未來，通信技術還將繼續發展，例如在極限環境下的通信，如對太空、月球、火星乃至更遠星球的通信。由于電磁波會隨時間變化和距離衰減，信號會逐漸減弱，因此通信技術還需要不斷進步。人類文明的發展離不開通信技術的發展，這種發展也要跟量子通信、智能通信等相融合。

我們今天的6G技術，只是試圖解決通信的泛在和智能的泛在問題。但對于未來萬物之間的通信，包括極限情況下的通信，只是一個開端。人類擁有足夠的智慧，并且技術總是向善和向上的，因此能夠解決許多目前我們還無法想象的問題。我對通信技術帶來的改變持樂觀態度。