C114訊 4月9日消息(岳明)當前,全球6G研究已從“遠景需求定義”進入“關鍵技術收斂和與標準化”階段。3GPP已逐步啟動6G國際標準制定,未來3-5年將成為技術突破和產(chǎn)業(yè)培育的關鍵時期。
“現(xiàn)在6G的關鍵詞就是AI與通信。” 中國工程院院士張平在近日由中關村泛聯(lián)院主辦的“6G技術與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇”期間接受采訪指出,傳統(tǒng)2G-5G通信系統(tǒng)過功能堆疊逐漸復雜化,導致系統(tǒng)“熵增”(無序性增加),未來6G需通過引入AI技術實現(xiàn)“熵減”,即從無序向有序演化,核心是“由智生簡,以簡促智”。
為了推動這一目標的實現(xiàn),張平院士團隊提出了“語義通信”這一兼具突破性與前沿性的信息基礎理論,一方面為AI與通信的深度融合奠定了有據(jù)可依的數(shù)學理論和物理模型基礎,同時也為6G全球標準的制定過程貢獻了非常重要的中國智慧。
“通信是人類在人造的系統(tǒng)里工程性最龐大的,解決了人最基本的需求,通信一直是剛性需求。隨著即將迎來6G標準,其范式包括通信對象等都在發(fā)生變化,包括AI原生、超高帶寬、超低時延、更高頻譜效率與空天地一體連接等6G特性,其帶來的邏輯必然是熵增的。而對于一個耗算系統(tǒng)來講,所有的發(fā)展都應該熵減,不應該熵增,人類智慧應該使系統(tǒng)朝著熵減方向發(fā)展。”張平院士表示,傳統(tǒng)通信系統(tǒng)在香農(nóng)理論框架下面臨諸多挑戰(zhàn),而AI的引入為解決這些挑戰(zhàn)提供了新的思路。
具體來看,當前通信領域面臨著三大瓶頸。首先是理論性瓶頸,香農(nóng)定理劃定了通信性能的理論極限,傳統(tǒng)技術依賴帶寬、功率和天線的堆疊已接近物理極限,導致高功耗與低覆蓋。其次是智能性瓶頸,現(xiàn)有AI技術與通信設計理念不兼容,AI強調(diào)數(shù)據(jù)處理而非信息無損傳輸,需探索兩者的深度融合。再者是靈活性瓶頸,傳統(tǒng)通信模型(信源、信道、信宿分離)缺乏靈活性,難以支持實時交互與動態(tài)感知。
針對于此,張平院士團隊通過語義通信、同義映射等創(chuàng)新方法提出了一種智簡(Intellicise:Intelligent Concise)通信系統(tǒng)架構,旨在降低系統(tǒng)復雜度、功耗和成本,同時提升頻譜效率和覆蓋能力。他強調(diào)其中的“類生智能”框架,期望能夠模仿人類信息系統(tǒng)的感知-認知-決策過程,通過語義通信和同義映射減少冗余信息,突破香農(nóng)極限。
他談到,“AI有AI的邏輯,通信有通信的邏輯,這兩個邏輯是不一樣的。如何讓AI在通信系統(tǒng)里有效地工作,同時通信系統(tǒng)如何有效支撐AI發(fā)展都是很重要的,二者不能孤立處理而是要相互結合。6G最主要的是如何把AI和通信結合起來,也就是ComAI的概念。”
張平院士強調(diào),6G+AI的融合需以熵減為核心目標,通過多學科交叉(信息論、控制論、系統(tǒng)論)實現(xiàn)智能簡約化。而Intellicise意味著在系統(tǒng)架構中引入智能,簡化設計而非復雜化,例如通過自適應機制和智能體(Agent)實現(xiàn)通信效率的提升。他指出,這一理念與今年MWC25聚焦的“Agent通信”國際趨勢一致。
C114了解到,此前,張平院士團隊在《通信學報》上發(fā)表的《語義通信的數(shù)學理論》建立了語義信息理論的數(shù)學框架,是經(jīng)典信息論的自然延伸。論文提出兩個語義通信的基本假設:一是語法表征性,即任意可觀察信息都是語法信息,語義信息表征必然依賴于語法信息;二是語義同義性,即同義性是語義信息根本特征,同義映射是語義到語法映射的基本方式。最后通過縝密的數(shù)學推導,證明語義通信容量突破了經(jīng)典。
在技術實驗驗證方面,其團隊開發(fā)了支持語義通信的原型系統(tǒng),驗證了其在衛(wèi)星通信等場景中的增益,并通過標準化進程推動技術落地(如數(shù)據(jù)平面與控制平面的分離)。其中的一項關鍵技術模分多址(MDMA)利用模型而非自然資源實現(xiàn)多址接入,實驗證明可顯著提升頻譜效率與覆蓋能力。
據(jù)悉,目前語義通信關鍵技術已經(jīng)成為6G標準化組織關注的候選關鍵技術,并推動成立IMT-2030語義通信任務組,成員超過30家,共同推進面向6G的國際標準化工作。
關于語義通信未來的研究方向與挑戰(zhàn),張平院士分析稱,在理論擴展方面,要從語法、語義信息論向語用信息論延伸,探索更高維度的信息表征。在技術融合方面,要深化AI與通信的實時交互能力(如感知、工具操控),優(yōu)化系統(tǒng)級架構。在實踐問題方面,要兼容現(xiàn)有通信系統(tǒng)、保障語義信息安全(如加密語義提。⒔档退懔π枨蟮。