迎接6G最可能的“技术拐点”。
每一代通信的迭代都深刻地重塑着社会的面貌与人类的生活方式。从1G的语音通信到5G的高速互联，每一次跨越不仅是技术指标的飞跃，更是对信息交互方式、产业生态乃至社会经济结构的全面革新。如今，当全球范围内5G网络部署如火如荼，关于下一代通信技术——6G的探讨与布局已悄然拉开序幕。
近日，中国工程院院士张平在相关论坛上发表的关于6G发展与语义信息深度融合的见解，吸引了业界的广泛关注。此次论坛中，张平不仅仅将目光聚焦于6G技术本身的高速率、低延迟、广连接等物理层特性，更是深入浅出地探讨了语义信息这一前沿技术如何与6G相互融合，这一视角的提出，无疑为6G的发展开辟了一个全新的维度，预示着未来的通信不仅仅是数据的传输，更是智能、高效、理解性强的信息交流与处理。
鉴于此，《通信产业报》（网）全媒体记者特此采访了张平院士，旨在通过通信领域的权威专家的视角，进一步“拆解”语义信息在6G时代的重要作用与潜在价值。
6G进行时
当前，移动通信已经成为推动社会发展的最重要基础设施之一，它像一张无形的网，将人与人、人与世界紧密相连。经过30多年的飞速发展，我国的移动通信网络已经覆盖城乡，移动用户遍及老幼，基本实现了随时随地沟通的梦想。
从1G到5G，每一代通信技术的迭代都带来了通信能力的显著提升，我国也借此机遇，成为了移动通信领域的世界大国。截至2024年8月，我国建成全球规模最大、技术领先的网络基础设施，5G基站数量超400万座，千兆宽带接入用户达1.9亿户，实现“市市通千兆、乡乡通5G、村村通宽带”。
技术的进步永无止境，当5G的商用部署如火如荼之际，关于6G的探讨与布局已经悄然展开。我国《“十四五”数字经济发展规划》明确提出要前瞻布局6G网络技术储备，加大6G技术研发支持力度，并积极参与推动6G国际标准化工作。这足以说明国家对6G发展的重视和期望。
6G的发展，不仅仅是技术上的升级，更是对未来网络需求的深刻洞察和积极响应。从网络自身发展的需求来看，低碳节能、低成本自动运维、端到端的网络弹性和敏捷性、平衡的上下行链路能力以及全网一致性业务体验，都是6G必须面对和解决的挑战。同时，新业务、新场景的需求也日益多样化，覆盖的立体化、交互形式和内容的多样化、业务的开放化和定制化，以及多维能力的拓展，都对6G提出了更高的要求，此外，跨界深度融合、云原生的网络架构、内生智慧、内生安全、开放与开源等技术趋势也都让6G的发展更为多样。
张平表示，6G增加了感知通信一体、AI通信一体和泛在连接三大应用场景，这将在通信效率、时延和连接数等传统通信性能上实现大幅提升。然而，这也带来了可持续发展、多要素融合、业务和能力的按需供给以及空天地一体全域覆盖等挑战。尤其是通信与AI的融合，更是6G发展的关键难题之一。
尽管挑战重重，但6G的意义却不容小觑。张平指出，6G作为基础性、先导性未来产业，具有前瞻性、创新性、颠覆性、融合性等特点。它将全面构筑万物智联的新一代信息网络基础设施，是发展新质生产力的重要战略支撑。6G不仅是5G的继承和发展，更将是多领域技术融合的变革。它将超越传统通信范畴，通过通信、感知、智能、计算、数据一体融合，实现一切皆服务。
语义信息：发现6G技术精准切面
回顾过去，手机曾经只是通话工具的设备，如今已成为了人们生活中不可或缺的一部分，相关数据显示，在中国大部分人一天使用手机的频率高达221次，55%的人几乎从不关手机，手机的飞速发展也见证了我们阔步迈入新信息时代。
然而，随着信息技术的飞速发展，现有的经典通信技术正逐步逼近其理论极限，面临着容量提升难、覆盖成本高、系统能耗大等技术“天花板”。如何突破这一制约，成为业界普遍关切的问题。在此背景下，6G技术的研发与探索显得尤为重要。
据张平介绍，经典通信处理信息的方式是“模块化”，这种通过资源堆叠来提升网络性能的方法，导致了通信系统复杂度的极速攀升。然而，与经典通信不同，通信与智能融合的新型通信技术，提出了以“端到端”贯通式优化替代“模块化”分离优化的新思路。这种方法能够以更简洁的网络结构，实现通信系统整体性能的显著提升，为突破现有技术瓶颈提供了可能。
事实上，6G技术演进面临的挑战之一是如何满足可持续发展的需求，特别是在频谱效率和香农信道容量方面。假定6G支持更高阶调制方式，如1024QAM调制，单天线频谱效率将接近10bps/Hz。然而，这也对传统的编码和调制技术提出了更高的要求。为了应对这一挑战，研究人员开始探索将人工智能算法应用于通信系统的设计中。
其中，Hoydis等人尝试将传统空口各模块连接起来，用人工智能进行整体研究。然而，这种方法除了成本和复杂度的增加外，增益并不明显。为了找到更有效的解决方案，研究人员开始将发射机、信道和接收机构建为一个深度神经网络，并基于构造器-评估器框架结合人工智能算法来设计纠错码。虽然这种方法在性能上超越了经典编码，但增益仍然有限。
然而，通信与智能的融合并非只是简单的技术堆砌。实际上，通信对AI的理论贡献也是不可忽视的。交叉熵函数直接来源于信息论，用于度量数据分布与真实分布的差距。深度学习中的各种任务都可以看作是神经模型拟合的数据分布逼近真实分布的过程，这是信息论指导下的优化设计。因此，通信与智能的融合不仅仅是技术上的创新，更是理论上的突破。
高斯信道的香农信道容量和语义信道容量
也正因此，在张平看来，语义通信作为通信与人工智能深度融合的关键技术，正逐渐成为未来通信的“拐点技术”。语义信息论作为基础理论突破，揭示了语义通信的基本假设和同义性特征。
通过同义映射，语义通信可以大幅度提高通信系统的频谱效率。在S接近2的条件下，通过语义通信实现6G单天线频谱效率理论上所需的Eb/N0可以降至4G以下。
除了语义通信外，模分多址(MDMA)也是6G关键技术创新之一。MDMA从语义角度以模型方式将信源高维度信息提取，进而构建针对多模态信源和信道特征的模型信息空间。这种基于智能技术赋能的新型多址方式，充分利用了信源信道语义域特征，为6G技术的多用户区分提供了新的解决方案。
目前，为了验证这些关键技术的可行性，张平团队搭建了国际首个通信与智能融合的6G外场试验网。该试验网基于真实无线环境实现了端到端语义通信传输能力的试验验证，并支持模分多址、联合编码等关键技术的多用户组网传输验证。通过实际外场验证，研究人员发现语义通信可以在4G/5G链路上达到6G传输能力，谱效综合提高近10倍。
这一成果不仅验证了6G技术的可行性，也为未来通信技术的发展提供了新的思路。
张平表示，新一代通信技术需要探索新路径，要从“堆叠式创新”迈向“颠覆性创新”。通信与智能的深度融合将是通信技术演进的重要方向，人工智能将提升通信的感知能力、语义理解能力，而泛在通信的6G又将人工智能的触角延伸到各领域各角落。二者融合将加快形成数字经济新业态，为未来的社会发展注入新的活力。
“智简”打造新质生产力
新质生产力本质上是由技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级而催生的，具有高科技、高效能、高质量特征的先进生产力质态。
在数字时代，随着生产力构成要素的数字化、网络化、智能化变革，促使经济发展方式和社会运行模式发生深刻的变化，以互联网、云计算、大数据、人工智能等为代表的新一代信息通信技术群体突破、交叉演进，正在加速推动生产力实现新的质态跃迁。
早在2022年，张平便提出保持战略定力与科技自信，走“智简”自主创新路线。以构建“智简”通信系统为核心理念，从基础理论创新、垂直应用创新、标准化布局等层面统筹推进，促进创新链和产业链高效衔接，赋能移动通信可持续发展。
其中，推进“智简”6G标准化布局。面对6G全覆盖、全频谱、全应用等愿景需求，“大而全”的系统设计与实现面临巨大挑战。需以“智简”自主创新理念引导6G研发及标准化工作，构建有中国特色和核心竞争力的“智简”技术体系和创新生态，强化我国在移动通信领域的全球领先地位。
通信和网络领域需要实现互联互通，标准是技术得以商用的基石。目前，6G技术研发和标准化工作已经进入了关键窗口，全球6G研究已经从“愿景需求定义”进入了“关键技术收敛和预标准化”阶段。3GPP已经逐步启动6G国际标准制定工作，未来3~5年将是技术突破和产业培育的关键时期，而语义通信关键技术已经成为6G标准化组织关注的候选关键技术，推动成立IMT-2030语义通信任务组，成员超过30家，共同推进面向6G的国际标准化工作。
对此，张平提出四点建议。
一是保持战略定力、抢占标准高地。推动6G与智能互相赋能，实现国内国际6G标准一体化推进。加强多边合作共赢机制，以技术实力、国际影响力构建新型“竞合”关系，促进达成我国主导的全球6G标准。
二是突破核心技术、构建自主生态。围绕我国科研优势，聚焦智能通信融合、星地通信等关键技术，加强6G基础理论建设，推进基于语义通信的智简基础理论创新体系，加强智简垂直行业应用创新，构建6G自主可控生态。
三是引领建设6G试验网、培育产业生态。引领建设国际化的面向6G的联合研发、测试验证环境，整合集聚创新资源，开展产业共性关键技术研发、科技成果转化及产业化、降低6G研究门槛，促进跨领域、大协作、高强度的创新合作。
四是助力新质生产力，支撑数字经济。提高6G在社会主义现代化进程中的战略定位，将6G作为链接数据要素、生产要素、新质生产力的“神经网络”，培育6G+AI全新应用场景和服务模式等未来落地应用。