爲信息社會構築發達“神經系統”
圖①爲智能移動遠程醫療平臺參與診療，圖②爲在社區進行物流配送的5G無人配送車，圖③爲生產電梯的智能製造車間。資料圖片
今年全國兩會期間，“5G”“工業互聯網”“數字經濟”等成爲熱詞。《政府工作報告》也明確提出：“要加大5G網絡和千兆光網建設力度，豐富應用場景。”以5G爲龍頭髮展我國信息通信產業受到廣泛關注。
截至2020年，中國已經建成全球最大的5G移動通信網絡。以5G爲代表的信息通信技術正有力引領科技創新，推動產業轉型升級，助益經濟社會發展。矚目未來，科學研判信息通信技術發展前景，戰略謀劃未來通信新業態，將爲我國新發展格局提供強大支撐力量。
古人用語言、圖符、鐘鼓、煙火、竹簡、紙書等傳遞信息，創造了古老的通信，爲人類文明進步、社會發展奠定重要基礎。現代人將各種信息通過不同科技手段進行傳輸、交換和處理，通信網絡擴展到世界各個角落，整個世界更爲緊密地聯繫在一起。可以說，通信構築了現代信息社會的“神經系統”。
近百餘年來，隨着電報、電話的發明，電磁波的發現，以及科技產業的不斷髮展，通信日新月異，其基礎性、帶動性作用日益彰顯。意大利人馬可尼一個多世紀前成功演示越洋無線電報，開啓移動通信時代；20世紀50年代末，第一顆通信實驗衛星“斯科爾”號的發射，拉開衛星通信序幕；70年代初期，第一根低損耗光導纖維的成功製造，使遠距離光纖通信有了實現可能；70年代後期，第一代蜂窩通信系統誕生，移動通信從此走向規模商用；過去幾十年裡，通信技術推動互聯網問世，支撐互聯網發展，成就今天蓬勃的信息通信產業。
現代通信技術與基礎研究相輔相成。上世紀40年代，《通信的數學理論》的發表，不僅是信息論研究的開端，更爲現代通信技術發展奠定理論基礎。60年代有關光導纖維在通信上應用的基本原理，揭開光纖通信序幕。另一方面，信息通信技術發展也引領基礎研究。5G通信技術所要求的高速率和低延遲，帶動第二/三代半導體產業鏈革新；高集成度通信設備發展需求，則推動單片微波集成電路的研究進步；爲了適應5G終端高頻、高效、靈活、密封等特性，多種液晶聚合物材料出現在天線、高頻電路基板中，推動材料領域的創新。
信息通信成就當今社會經濟發展的支柱產業。信息通信技術的發展，推動半導體、微波器件、電子信息材料等基礎支柱產業的優化和升級，也爲電信運營業、設備製造業和信息服務業的快速增長營造良好生態。從我國信息通信產業鏈規模來看，無論是上游器件商、中游設備商還是下游運營商均位居世界前列，大規模的信息通信產業鏈在國民經濟各行各業發揮顯著作用。
總體來看，信息通信技術現已形成比較完善的理論基礎、技術體系、產業佈局和應用生態，根深、幹粗、枝繁、葉茂，宛若參天大樹。如今的科技創新、經濟社會發展、國家治理體系建設，已離不開這棵參天大樹，它也因此倍受各國重視，成爲國際科技競爭的戰略制高點。
5G成爲信息通信產業發展龍頭，“5G+”業態欣欣向榮
5G是信息通信產業發展的龍頭。截至2020年底，我國已完成70餘萬座5G基站建設，約佔全球總數的70%；5G終端連接數突破2億，約佔全球5G連接的87%。我國已經建成全球範圍內覆蓋最廣、基站數目最多的5G無線網絡，領跑全球。
5G主要依靠超密集組網，採用大規模天線技術，實現增強移動寬帶、高可靠低時延、大連接。特別是通過與雲計算、人工智能以及工業互聯網等新一代信息技術無縫融合，5G成爲新技術應用的關鍵基礎設施和新技術發展的催化劑。研究指出，接下來5G的建設重點應放在與各行各業的交融之上，催生新業態，創造新市場，加快5G“出圈”效應，實現以一業帶百業。
“5G+工業互聯網”發展潛力巨大。5G與工業互聯網的融合將有助於推動新型工業化進程，加速數字中國、智慧社會建設，爲中國經濟發展注入新動能，爲世界經濟創造新的發展機遇。智能製造、遠程現場操控、工業智慧園區等都是“5G+工業互聯網”的新型應用場景，自動化、無人化和智能化成爲新型製造的標籤。
“5G+衛星”將顯著提升5G網絡的廣域及全球服務拓展能力，滿足海外信息通信需求，爲我國早日打造自主可控的全球網絡通信奠定基礎；“5G+健康”推進發展遠程醫療、視頻會診、大數據防疫、AI體溫檢測等新技術，保障人們生命健康；“5G+交通”催生一系列智慧交通方案，自動駕駛車輛的出現爲人們的出行帶來新選擇；“5G+物流”將助力發展無人機等新載體物流，實現物品的全流程追蹤……
當然，隨着5G的發展，信息通信面臨的挑戰也日益明晰。如網絡投入費用和產出效益之間的效費比問題。目前，5G基站功耗大致爲4G的3倍多，如果5G達到4G的覆蓋度，運營商每年的電費支出就會鉅額增加，收益率和效費比成爲現實問題。再如廣域覆蓋問題。目前技術條件下，在遠離中心地區的偏遠鄉鎮5G覆蓋率較低，很難滿足基本的5G網絡需求。挑戰面前，需要更多科學研判和戰略謀劃。在持續推動5G建設好、應用好、發展好的同時，強化技術創新和模式創新，開展發展方向及關鍵技術研究，成爲下一步的努力重點。
加強基礎研究、模式創新和智能融合，實現信息通信發展的美好願景
近年來，有關第六代移動通信（6G）的討論多了起來：如何實現地面無線與衛星通信集成的全連接世界；6G在數據傳輸速率、時延、信息覆蓋率等方面能達到何種優勢；6G會給互聯網帶來什麼影響……以6G爲代表的研究和探索，承載着人們對未來信息通信更加美好的期待。
期待建立更豐富的理論體系，支撐未來長遠發展。未來的萬物互聯時代將產生新的系列應用場景，促進通信功能從單純的信息互聯拓展爲人機物的大規模組織。應用場景、應用需求的變化，將對信息通信理論研究和基礎研究提出新的要求。去年華爲公司提出十大數學挑戰問題，引發學術界和科技界熱議，其中諸如“大規模通信網絡的最優控制問題”等挑戰就涉及通信、網絡等基礎難題，有待從理論上加強研究。可以預見，未來的信息通信理論將與計算機科學、數據科學、經濟學理論等交叉融合，形成更爲豐富的基礎理論體系。
期待更繁榮的技術生態，創新發展模式。天地一體化網絡是未來信息通信系統的重要基礎設施，由多種功能的衛星網絡、深空網絡、地面有線和無線網絡設施組成。天地一體化網絡可充分發揮天、地信息技術的各自優勢，提供實時、可靠、按需服務；進一步通過聚焦動態業務，適應業務時空分佈的不均勻性，大幅提升資源利用率，解決全球廣域覆蓋和網絡效費比等問題。另一方面，隨着網絡設施、終端規模大幅增長，也需要發展模式的創新，從面向人的網絡設計走向服務機器通信的網絡信息體系；通過硬件模塊化和軟件組件化等革新，實現開放共享的技術架構，網絡功能及能力可通過模塊/組件升級實現平滑增長。
期待更全面的智能滲透，塑造智能信息通信。智能科技融入信息通信發展，將變革一些不合理的高投入高消耗模式，實現至簡至優的系統設計。人工智能與信息通信網絡結合，有助於提升系統安全的智能化水平，構築移動網絡的內生安全。在智能信息通信時代，物流、能流、資金流與信息流深度融合，人機物實時交互、反饋、協商，將大大提升生產生活效率，助益社會資源組織、利用與運行方式的變革創新。
中國通信的發展離不開世界，世界通信技術的發展也越來越離不開中國力量。中國經濟發展所表現出的韌性和耐力，爲中國通信技術發展提供廣闊土壤；全面推進鄉村振興的宏偉目標，廣大地區對信息暢達、萬物互聯的迫切需要，爲中國通信技術發展提供豐厚養分；中國的制度優勢，更爲中國通信技術發展提供重要條件。我們相信，信息通信這棵常青樹未來會更加枝繁葉茂，發揮更大作用！（中國科學院院士、清華大學電子工程系教授 陸建華 ）