中國移動研究院黃宇紅：2024年通信產(chǎn)業(yè)的十個技術(shù)趨勢

      ICC訊  一、6G與AI融合 6G內(nèi)生AI 實現(xiàn)AI賦能網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)使能AI 助力“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”

  人工智能和通信一體化是ITU對6G場景需求達(dá)成的共識之一。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生AI是未來6G移動系統(tǒng)的核心特征之一，主要包含兩個方面：利用AI技術(shù)進行6G網(wǎng)絡(luò)端到端的自我賦能增強優(yōu)化(AI賦能網(wǎng)絡(luò))、向終端用戶提供AI業(yè)務(wù)服務(wù)和應(yīng)用(網(wǎng)絡(luò)使能AI)。AI賦能網(wǎng)絡(luò)方面，業(yè)界普遍認(rèn)為：AI與空口融合是通信的發(fā)展趨勢。6G系統(tǒng)的帶寬、速率和容量等KPI的提升需要通過內(nèi)生AI技術(shù)來實現(xiàn)。AI可以賦能網(wǎng)絡(luò)提升網(wǎng)絡(luò)運行效率、降低運維成本、增強用戶體驗。網(wǎng)絡(luò)使能AI方面，移動通信網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)AI泛在普惠的基礎(chǔ)平臺，從實時性、移動性、邊端協(xié)同、隱私性等6G特色優(yōu)勢出發(fā)，讓6G網(wǎng)絡(luò)使能AI的高價值場景、用例和業(yè)務(wù)，使能AI成為泛在化的社會級服務(wù)。業(yè)界認(rèn)為：6G與AI融合是新機遇，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生AI助力實現(xiàn)“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的6G總體愿景。

  二、通感一體化 構(gòu)建高質(zhì)量通感網(wǎng) 賦能一網(wǎng)多能新業(yè)態(tài)

  6G新技術(shù)、新業(yè)務(wù)驅(qū)動傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)向新一代移動信息網(wǎng)絡(luò)加速轉(zhuǎn)型。感知與通信融合是未來網(wǎng)絡(luò)的重要特征，通過“一網(wǎng)兩用”，可充分利用移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和性能優(yōu)勢，高效助力萬物智聯(lián)。然而，在一張網(wǎng)中實現(xiàn)兩個完全不同領(lǐng)域的能力面臨著通感融合設(shè)計以及通感能力-網(wǎng)絡(luò)效率-網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量三角沖突。應(yīng)對該挑戰(zhàn)，需要網(wǎng)絡(luò)化通感一體技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)進行全局最優(yōu)的系統(tǒng)創(chuàng)新，實現(xiàn)通感能力-網(wǎng)絡(luò)效率-網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的三角均衡。為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化通感一體，需要點簇網(wǎng)多維協(xié)同設(shè)計，實現(xiàn)“可感知”到“高質(zhì)量通感網(wǎng)”的躍升?！包c協(xié)同”是通感一體的關(guān)鍵基石，需重點攻關(guān)一體化空口、一體化硬件難題，實現(xiàn)資源高效協(xié)同、通信與感知能力融合內(nèi)生。“簇協(xié)同”是提升性能的必由之路，具有更高直射徑概率、更強接收能量，更優(yōu)協(xié)作增益，將賦能感知精度成倍提升。為實現(xiàn)“簇”協(xié)同，仍需攻關(guān)高精度同步、動態(tài)簇構(gòu)建、多層聯(lián)合處理三大關(guān)鍵技術(shù)?！熬W(wǎng)協(xié)同”是增強質(zhì)量的核心要務(wù)，通過全局節(jié)點間高效協(xié)同，包括干擾識別與定位、干擾消除與智控以及統(tǒng)一的干擾管控架構(gòu)，重點解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的干擾問題?；邳c簇網(wǎng)多維協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)化通感一體將低成本賦能網(wǎng)絡(luò)泛在、高精度感知能力，助力高質(zhì)量通感網(wǎng)構(gòu)建。

  三、大眾手機直連衛(wèi)星 容量、速率、時延相對高軌衛(wèi)星 優(yōu)勢明顯 支持更豐富的業(yè)務(wù)場景

  天地一體將實現(xiàn)衛(wèi)星和地面在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的全方位融合，大眾手機直連衛(wèi)星服務(wù)基于統(tǒng)一終端，用戶規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)用程度高，是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，真正實現(xiàn)天地融合一體。隨著技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2023年已經(jīng)實現(xiàn)大眾手機直連高軌衛(wèi)星，提供短消息與語音通話服務(wù)，但存在容量小(幾十萬戶)、速率低(2Kbps)、時延長(500ms)等缺點，無法支持更高速率、更低時延業(yè)務(wù)類型，限制了手機直連衛(wèi)星的廣泛應(yīng)用。大眾手機直連衛(wèi)星在業(yè)務(wù)速率、時延等性能指標(biāo)與軌道高度密切相關(guān)，低軌衛(wèi)星在容量、速率、時延等方面優(yōu)勢明顯，可提供Mbps級別連接速度，時延低至十幾ms，是未來手機直連衛(wèi)星的重要發(fā)展方向。2024年隨著低軌技術(shù)發(fā)展與3GPP NR NTN產(chǎn)業(yè)成熟，基于3GPP NTN技術(shù)的手機直連低軌衛(wèi)星將逐漸走進大眾視野，成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新的技術(shù)熱點。

  四、算網(wǎng)一體 算力路由創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)協(xié)議 數(shù)據(jù)快遞拓展算力流動邊界

  當(dāng)前，新型業(yè)務(wù)如AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)等對時延以及計算的要求日益增高，需要云和邊緣協(xié)同調(diào)度來滿足。然而，在計算負(fù)載高及網(wǎng)絡(luò)隊列深的條件下，將會出現(xiàn)“性能反轉(zhuǎn)”問題。算力路由將計算因子引入路由系統(tǒng)，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)對計算資源信息進行感知和度量的歸一化處理，進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和計算的聯(lián)合路由，滿足新型業(yè)務(wù)需求，優(yōu)化全局算網(wǎng)資源。作為我國原創(chuàng)提出的技術(shù)理念，算力路由當(dāng)前已經(jīng)在國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)獲批成立CATS工作組，對其場景、需求、架構(gòu)等進行標(biāo)準(zhǔn)化。算力路由挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)路由方式，開啟了網(wǎng)絡(luò)和計算學(xué)科交叉融合的新型原創(chuàng)技術(shù)路徑，打破行業(yè)和領(lǐng)域壁壘，通過“以網(wǎng)強算”助力我國信息通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，數(shù)字中國、東數(shù)西算戰(zhàn)略的實施，通算、智算、超算多樣化算力高速發(fā)展，數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性呈爆炸性增長，特別在云間災(zāi)備、天文計算、基因測序、無人駕駛和影視制作等場景。多樣化泛在算力需求使得數(shù)據(jù)的生產(chǎn)端、處理端和使用端彼此交錯，數(shù)據(jù)流通量劇增。傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制、丟包重傳等技術(shù)，難以滿足廣域高吞吐網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅苄枨?，為了保障用戶的服?wù)體驗，需要從端、網(wǎng)多技術(shù)協(xié)同突破。數(shù)據(jù)快遞作為我國原創(chuàng)提出的算力網(wǎng)絡(luò)新服務(wù)理念，采用廣域高吞吐關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新廣域擁塞控制、丟包快速恢復(fù)、丟包精準(zhǔn)重傳、多路徑傳輸?shù)葯C制機理，最大化提升數(shù)據(jù)廣域傳輸效率，為用戶提供專線傳輸、聚合傳輸、錯峰傳輸?shù)炔町惢瘮?shù)據(jù)傳輸服務(wù)。數(shù)據(jù)快遞及廣域高吞吐關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前已成為產(chǎn)學(xué)研各界研究的熱點，華為、中興、中科院、南京大學(xué)等單位紛紛大力進行技術(shù)攻關(guān)和原型產(chǎn)品研發(fā)。數(shù)據(jù)快遞將加速數(shù)據(jù)流通、算力流動，助力數(shù)字中國、東數(shù)西算等國家戰(zhàn)略的實施。

  五、新型智算中心 打造新型智算技術(shù)體系 助力智算產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展

  大模型時代，AIGC發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)以承載中小模型為主的智算中心在集群算力效率、芯片效能、存儲調(diào)度、軟硬生態(tài)融通以及節(jié)能散熱等多個方面面臨挑戰(zhàn)，為了支撐超大規(guī)模、超高復(fù)雜度的模型訓(xùn)練和推理，更高密度的存算硬件、無擁塞全連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约案咝У牟⑿型ㄐ欧妒匠蔀樾滦椭撬阒行慕ㄔO(shè)的剛需。新型智算技術(shù)體系圍繞“互聯(lián)、算效、存儲、平臺、節(jié)能”等多個維度對智算基礎(chǔ)設(shè)施進行系統(tǒng)性重構(gòu)，研究大規(guī)模GPU高速互聯(lián)、CPU/GPU/DPU三大算力協(xié)同、統(tǒng)一內(nèi)存池化、跨架構(gòu)算力原生、標(biāo)準(zhǔn)化液冷整機柜等多個核心技術(shù)，助力行業(yè)在新型智算中心的硬件設(shè)備選型、算力集群設(shè)計、機房散熱規(guī)劃、軟硬工程調(diào)優(yōu)、全局運營調(diào)度等方面形成共識，加快核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟。

  六、行業(yè)大模型 大模型賦能千行百業(yè) 推動向AGI發(fā)展，改變社會生產(chǎn)范式

  當(dāng)模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)與模型本身的參數(shù)量到達(dá)一定規(guī)模時，模型將表現(xiàn)出“涌現(xiàn)”的能力，并能夠集合多個人工智能能力于一身，成為通用泛化的智能模型。大模型可以分為通用大模型與行業(yè)大模型，其中通用大模型目前以語言類大模型為主，掌握大量常識性知識，具備思維連能力，能夠解決普遍性問題，是通用智能的底座;行業(yè)大模型以通用大模型為基礎(chǔ)，利用行業(yè)場景的專業(yè)知識、專家經(jīng)驗、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行專項訓(xùn)練，集成和打通行業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的主體流程和系統(tǒng)，實現(xiàn)全局智能化，達(dá)到行業(yè)指標(biāo)，具備高動態(tài)環(huán)境下的自適應(yīng)能力和持續(xù)的行業(yè)知識學(xué)習(xí)能力，是各領(lǐng)域提高生產(chǎn)效率，乃至突破發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵工具。大模型使得人工智能步入通用智能時代，帶來新的業(yè)務(wù)賦能模式，激發(fā)內(nèi)生賦能模式，重塑業(yè)務(wù)流程、形態(tài)、服務(wù)模式、價值呈現(xiàn);新的運營供給模式，由單一的AI能力運營變?yōu)樽韵聦泳W(wǎng)算數(shù)資源到AI應(yīng)用的全要素全場景運營;新的產(chǎn)業(yè)合作模式，向體系化協(xié)同創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。

  七、可信數(shù)據(jù)流通基礎(chǔ)設(shè)施 簡化數(shù)據(jù)連接，降低數(shù)據(jù)流通成本 激發(fā)數(shù)據(jù)要素賦能千行百業(yè)

  國家已明確將“數(shù)據(jù)”增列為新的生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)流通是數(shù)據(jù)要素價值釋放的重要環(huán)節(jié)。目前，以5G、光纖、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等為代表的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施為數(shù)據(jù)提供高速泛在的連接能力;以通用、智能、超級算力為代表的算力設(shè)施為數(shù)據(jù)提供高效敏捷的處理能力;以數(shù)據(jù)空間、區(qū)塊鏈、隱私計算等為代表的新興技術(shù)解決數(shù)據(jù)流通關(guān)鍵堵點。但目前關(guān)鍵堵點技術(shù)存在標(biāo)準(zhǔn)缺乏、大規(guī)模應(yīng)用驗證不足，導(dǎo)致形成以不同廠商技術(shù)為中心的新的數(shù)據(jù)孤島。通過大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化可信的數(shù)據(jù)流通基礎(chǔ)設(shè)施，建立數(shù)據(jù)供需雙方接入、交易、交付、安全、審計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理機制和運營模式，充分激發(fā)數(shù)據(jù)要素的“協(xié)同”、“復(fù)用”、“融合”的突出優(yōu)勢。2024年，數(shù)據(jù)流通基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)將成為業(yè)界研究熱點，圍繞數(shù)據(jù)流通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)確權(quán)/授權(quán)、數(shù)據(jù)空間、數(shù)據(jù)安全、審計監(jiān)管、數(shù)據(jù)標(biāo)識等關(guān)鍵技術(shù)將成為產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界的研究熱點。

  八、人形機器人 元宇宙步入務(wù)實發(fā)展新階段 人形機器人激發(fā)元宇宙在工業(yè)等多領(lǐng)域應(yīng)用潛力

  隨著5G/6G、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算、虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)快速迭代和融合創(chuàng)新加速，元宇宙正逐步進入務(wù)實發(fā)展的新階段。隨著數(shù)字人、沉浸式文博文旅以及工業(yè)制造業(yè)、教育、公共服務(wù)、安全應(yīng)急等領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，元宇宙展現(xiàn)出廣泛的需求場景和內(nèi)在動力，逐漸開啟數(shù)實融合發(fā)展新境界。而人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術(shù)，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，將深刻變革人類生產(chǎn)生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。工信部11月印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》將加快人形機器人與元宇宙的融合，探索跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的創(chuàng)新模式。現(xiàn)階段人形機器人技術(shù)加速演進，已成為科技競爭的新高地、未來產(chǎn)業(yè)的新賽道、經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，發(fā)展?jié)摿Υ?、?yīng)用前景廣。元宇宙產(chǎn)業(yè)落地及與人形機器人在制造民生等多領(lǐng)域融合發(fā)展將是2024年的重要方向。

  九、量子計算 量子算法為破解計算瓶頸提供新路徑 預(yù)期實現(xiàn)指數(shù)級計算加速

  當(dāng)前，全球量子計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展正從硬件、軟件、平臺、算法、應(yīng)用多層次穩(wěn)步發(fā)展。不同量子計算技術(shù)路線“百家爭鳴”，不同范式的量子算法“各顯神通”。量子算法已在大數(shù)分解、非結(jié)構(gòu)搜索、矩陣計算、量子模擬等方面體現(xiàn)加速優(yōu)勢，得到金融、化學(xué)材料、生物醫(yī)藥、交通物流等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。另一方面，移動通信正從5G向6G升級演進，在能力提升的同時，也面臨著大規(guī)模信號處理、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、大規(guī)模業(yè)務(wù)優(yōu)化、大模型訓(xùn)練等計算瓶頸與挑戰(zhàn)，具體包括物理層大規(guī)模MIMO信道估計、反饋與信號檢測，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、路由和無線資源優(yōu)化，分類、聚類、回歸、降維、強化學(xué)習(xí)等ML模型訓(xùn)練，其核心都可以建模為組合優(yōu)化、搜索或向量與矩陣運算等。量子退火算法、量子優(yōu)化類算法、HHL算法、量子搜索類算法、量子機器學(xué)習(xí)算法等算法，可預(yù)期實現(xiàn)上述計算問題的多項式級或指數(shù)級的加速，成為通信領(lǐng)域計算問題的潛在解決方案。雖然當(dāng)前量子算法受限于量子計算機的能力，還無法落地應(yīng)用，但針對行業(yè)場景與需求的量子算法的儲備研究，成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的熱點。量子計算與通信網(wǎng)絡(luò)的融合創(chuàng)新正成為通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的重要趨勢，預(yù)期催生新業(yè)態(tài)。

  十、新型工業(yè)化 5G-A內(nèi)生確定 構(gòu)建新基礎(chǔ)算網(wǎng)控一體 激發(fā)新動能助力新型工業(yè)化加速實現(xiàn)

  工業(yè)是立國之本、強國之基，新型工業(yè)化是推進中國式現(xiàn)代化的重要引擎。在工業(yè)客戶數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合升級的過程中，需要通過質(zhì)量變革、效率變革、動力變革提升工業(yè)競爭力和全要素生產(chǎn)率。以5G為代表的新一代信息通信技術(shù)為新型工業(yè)化的建設(shè)和升級提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施底座，從而沖破傳統(tǒng)有線和無線技術(shù)的桎梏，為企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展注入新動能，帶來新機遇。5G-A在質(zhì)量方面，跨域融合、內(nèi)生確定等技術(shù)方面進一步提升通信的質(zhì)量、精度和性能，為柔性生產(chǎn)、遠(yuǎn)程遙控等場景構(gòu)建基礎(chǔ);在效率方面，算網(wǎng)控一體化、人工智能等技術(shù)可提供更高效、更智能、更可靠的生產(chǎn)和管理，為開放自動化、預(yù)測性維護等應(yīng)用新提供新動能;在動力方面，新裝備、新能源、新材料等技術(shù)融合應(yīng)用可提供創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合的新質(zhì)生產(chǎn)力。5G-A等新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的研發(fā)和應(yīng)用，將作為產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要動能，促進數(shù)字技術(shù)與經(jīng)濟社會的融合創(chuàng)新，助力新型工業(yè)化的加速實現(xiàn)。