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移動通信的高速發展，為我國數字經濟注入新動能。從2G的跟跑者到5G技術的領跑者，我們用30余年時間實現了飛躍，特別是我國主導的多項5G技術被國際標準采納，重塑了全球移動通信的技術版圖。然而，步入6G時代，我們面臨的技術挑戰與國際競爭更為復雜。技術層面，后摩爾定律效應顯現，芯片與元器件受限、半導體工藝進步放緩，傳統發展模式遇阻。同時，國際博弈加劇，西方國家在信息通信領域的生態優勢及關鍵技術的封鎖，特別是核心芯片的制裁，對我國構成了嚴峻挑戰。

此外，AI智能體、工業機器人、無人駕駛汽車等新型通信主體的涌現，徹底改變了當前通信生態。它們與人類的通信需求、信息接收與處理方式差異巨大，且人機交互中的信息理解機制也存在顯著差異，而傳統語法通信模式因依賴技術堆砌，以系統復雜度換取性能增益，已難以適應這些新變化。因此，6G的演進面臨兩大難題：一是如何支持智能泛在化，二是如何實現可持續發展。

為6G通信技術發展開辟“新道”

當前，國際社會對6G的研發雖取得一定進展，但多聚焦于傳統通信技術的延長線上，缺乏突破性創新，難以應對智能泛在化及可持續發展的挑戰。為保持我國在6G領域的領先地位，需摒棄堆疊式發展模式，探索一條既符合國情又站在世界前沿的“新道”，以擺脫西方霸權影響，促進全球通信的可持續發展。

為此，我們提出了“智能內生，原生簡約”（簡稱“智簡”）為通信系統設計的新范式，為6G通信技術發展開辟了“新道”。該范式從傳統語法通信的更高層次的語義通信入手，深度融合通信技術與AI，賦予6G真正的“泛在智能”，并找到支持可持續發展的“拐點”技術。基于此，6G技術演進將擺脫對大量天線、高功耗、寬頻帶的依賴，尤其是降低對芯片工藝尺寸的要求，就能實現系統的高度簡約化。簡而言之，6G引進人工智能后，系統可以獲得極大地簡約，用4G、5G的資源就可以實現6G的需求。

“智簡”范式的三大突破

以“智簡”范式為指導，語義通信顛覆了傳統通信技術體系，為通信與人工智能的深度融合開辟了新的技術路徑。團隊在基礎理論研究、核心技術攻關、工程試驗驗證等方面均實現了突破性進展。

一是基礎理論的突破。建立了語義信息理論體系，這一體系是對經典香農信息理論的拓展，為我國信息理論創新奠定了堅實根基。隨著經典信息論指導下的通信技術逼近理論極限，如何突破成為業界焦點。與語法通信關注通信符號的精確傳輸不同，語義通信主要關注信息含義的準確傳遞，通過深入挖掘信息的語義層次內涵，探索語義信息表征、度量、知識庫構建、彈性編碼及協同傳輸等核心方法，推動了通信與人工智能融合的方法論創新與技術體系變革，從基本原理上改變了傳統信息通信體系。語義通信的數學理論揭示了語義信息的本質，構建了完整理論框架，拓展了通信系統的理論極限，將成為通信與人工智能融合的新指導理論。這一成果有望助力我國6G技術突破瓶頸。目前，該理論已得到國內外專家的廣泛認可，認為語義通信是未來信息通信技術的重要方向，具有顯著的理論與應用價值。

二是核心技術突破。構建了自洽的通信與AI一體化融合的語義信息通信技術體系，為智能泛在化、可持續發展創設了一條“新道”。當前，AI與通信融合發展成為技術趨勢，但兩者的內在規律迥異：通信系統依賴理論指導，具有可解釋性，性能受能耗、芯片、成本等工程應用的多重制約；而AI系統以實驗為指導，不具有可解釋性，雖在模擬人類智能方面取得了巨大成功，但以大算力、大數據和大模型（算法）帶來的成本劇增和資源消耗為代價。通信和AI堆疊式、淺層次融合，難以打破各自內在規律，特別是從網絡到用戶物理空間的割裂，使得智能泛在化面臨智能傳遞與分發的“最后一公里”鴻溝。為此，以“智簡”范式指導，團隊提出了通信與AI一體化融合的載體、AI構建的信息通信表征單元——語義基；賦能AI一體化融入通信系統，在成本和功耗等制約條件下為系統提供額外增益，不再是通過堆疊式增加效能，而是采用簡約設計、智能地做減法提升性能，這是與常規AI方法最大的不同。

基于語義基的一體化融合紐帶，語義通信基礎理論及在通信領域引發的突破帶來了傳統通信系統設計的變革，通信系統的設計不再是傳統通信系統在工程實現時采用堆疊式、模塊分離延長線的碎片化創新，而是采用AI的系統化優勢并與通信系統模塊化、低成本、可解釋的一體化融合，獲得了巨大的系統性能增益。團隊從基礎理論、設計思想、核心方法等層面全面革新語法通信。在設計思想上，以語義信息（語義基作為表征單元）為對象，深度融合通信與人工智能，以語義知識庫為關鍵支撐，重新塑造通信系統的信息提取、表征、編譯碼、綜合和重建等環節；在核心方法上，針對語義任務、信道能力，實現彈性信息壓縮，并通過信源—信道—信宿的聯合設計，提出模分多址等方法，達到多用戶高效組網的目的。因此，語義通信通過理論、思想、方法層面的升華，達到“鍛鐵成鋼”的目的。

三是工程試驗驗證。繼理論證明后，我國建成的世界首個面向6G的智能通信融合外場試驗網，首次驗證了基于智簡語義通信的智能泛在化與可持續發展能力，是支持6G可持續發展的拐點技術，突破了經典信息論的框架限制。該技術采用低制程芯片，替代高精密制程工藝，有效解決了可持續發展難題。語義通信的基礎理論和核心技術是我國“從0到1”原始技術創新的成功典范，證明了我國不僅可以在制造、應用等方面取得成就，也可以在基礎理論和核心技術方面位居世界一流，發揮引領作用。

團隊在智簡網絡、可持續發展等方面前瞻布局，針對新的系統理論驗證與關鍵技術驗證需求，建設語義通信科學基礎設施，開展語義通信關鍵技術研發與驗證，支撐智簡語義通信領域創新鏈的建設，為智簡語義通信創新發展提供一個真實外場試驗驗證環境。

該試驗面向6G通信與人工智能融合，展示了語義通信在智慧模型傳輸、沉浸式視頻傳輸、無人車聯、無人機網絡、泛在連接衛星通信及大規模物聯網等場景中的優異性能，驗證了語義通信在4G/5G鏈路上可以達到6G傳輸能力，頻譜效率更是突破了香農極限，同時在容量、覆蓋、效率三項通信核心基礎指標上同時實現了多倍性能提升。試驗結果還表明，在極限通信狀態下的語義通信，打破了傳統通信理論的局限，對未來的各行各業，尤其是國防通信、內生安全等具有重大的意義。

重大意義

語義通信理論與技術體系，有望成為開啟新一輪科技革命和產業變革的一把鑰匙，為我國智能時代的信息通信發展贏得先機。AI和通信技術的深度融合，開辟了一條革命性、顛覆性“新道”。這條創新之道的重要意義主要有三點。其一，基礎理論的突破。這是中國在國際競爭激烈的信息通信領域首次提出并系統闡述了自己的基礎理論——語義信息論，揭示了語義信息的本質，構建了完整模型，并證明了最優語義編碼的存在性定理，為這項技術的發展指明了方向。其二，考慮到智能泛在化及可持續發展的需求，這無疑是對傳統通信技術的極大挑戰。在未來的網絡中，流動的不再僅僅是冷冰冰的符號，而將是豐富的知識。AI通過實時通信的橋梁，將構建出更為龐大的知識體系。借助語義信息的深度應用，通信與AI的融合將成功跨越“最后一公里”鴻溝，極大地推動無線AI、具身智能等前沿應用的成熟與普及，加速通信與AI技術的快速進步。其三，通過30年的努力，中國在移動通信領域實現了從跟隨到引領的跨越，改變了全球移動通信格局。如今，面對第三次信息科技中心轉移的機遇與挑戰，中國正通過基礎理論創新，開辟新一代通信技術路徑，構建新的信息通信體制與生態。

作者：張平，北京郵電大學教授、中國工程院院士

以上文字來源于學習時報