以詞頻為標(biāo)尺，解碼科技創(chuàng)新風(fēng)向標(biāo)。中關(guān)村論壇攜手央視網(wǎng)，對(duì)2025中關(guān)村論壇年會(huì)期間近百場(chǎng)嘉賓演講內(nèi)容進(jìn)行深度解析，通過(guò)大數(shù)據(jù)詞頻分析精準(zhǔn)捕捉2025中關(guān)村論壇年會(huì)高頻熱詞，并據(jù)此呈現(xiàn)「小關(guān)對(duì)話」系列內(nèi)容，包括諾貝爾獎(jiǎng)、菲爾茲獎(jiǎng)、圖靈獎(jiǎng)等國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)得主在科學(xué)研究、技術(shù)孵化、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)洞察方面的深刻見(jiàn)解，為中國(guó)新質(zhì)生產(chǎn)力的培育，為面向全球的科技創(chuàng)新與交流指引方向。

人工智能正與通信深度融合，讓未來(lái)網(wǎng)絡(luò)更智能、更高效。本期對(duì)話中國(guó)工程院院士張平，他在2025中關(guān)村論壇年會(huì)平行論壇——6G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇中分享了以下主旨報(bào)告《6G+AI的融合創(chuàng)新之路》。

演講實(shí)錄

張平

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同事：

通信系統(tǒng)從理論上看，通常分為物理層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)本身是一個(gè)極其龐大的系統(tǒng)，甚至可視為一種耗散系統(tǒng)。面對(duì)耗散系統(tǒng)，關(guān)鍵問(wèn)題在于逆轉(zhuǎn)熵增趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)熵減。這既涉及網(wǎng)絡(luò)整體，也關(guān)乎具體鏈路，二者有所區(qū)別。如何分別在鏈路層面和系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)熵減，是科研持續(xù)努力的方向。我們所做的工作，本質(zhì)上正是對(duì)這一目標(biāo)的實(shí)踐。熵增是社會(huì)的基本規(guī)律，萬(wàn)物趨向無(wú)序；而人類(lèi)的努力正是為了實(shí)現(xiàn)從無(wú)序到有序的轉(zhuǎn)變。因此，我們始終以系統(tǒng)性能為首要指標(biāo)，推動(dòng)智能向簡(jiǎn)約化、熵減化方向發(fā)展，例如在體系結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)機(jī)制等方面加以優(yōu)化。引入智能不應(yīng)帶來(lái)復(fù)雜化，而應(yīng)實(shí)現(xiàn)“以智生簡(jiǎn)、以簡(jiǎn)促智”。我們要為智能服務(wù)，而非讓智能為我們盲目堆疊功能——正如從2G到5G，系統(tǒng)日趨復(fù)雜，而6G應(yīng)借助智能實(shí)現(xiàn)增益和簡(jiǎn)化。

今年巴塞羅那世界移動(dòng)通信大會(huì)的核心議題正是人工智能的引入，特別是Agent（智能體）技術(shù)。這與我們2018年在《通信學(xué)報(bào)》提出的觀點(diǎn)高度一致：5G實(shí)現(xiàn)的是物理世界“人、機(jī)、物”的互聯(lián)，而6G將邁向具備思維能力的智能體之間的通信，即“靈”的連接。我們將其概括為“人—機(jī)—物—靈”的通信框架。這一演進(jìn)實(shí)質(zhì)是從物理世界走向數(shù)字世界，與虛擬現(xiàn)實(shí)相融合，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)共生。未來(lái)，數(shù)字世界中的對(duì)象間，通信將具有突破性。當(dāng)前，行業(yè)共識(shí)是構(gòu)建以Agent為基本單元的通信架構(gòu)，正如以往我們以比特為單位，如今則以智能體為核心。我們正推動(dòng)系統(tǒng)從無(wú)序到有序、從熵增到“智簡(jiǎn)”的轉(zhuǎn)變。這一過(guò)程需依賴信息論、控制論和系統(tǒng)論的多學(xué)科交叉。人工智能不僅應(yīng)服務(wù)于物理世界的應(yīng)用，也應(yīng)在數(shù)字世界中發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)互動(dòng)與協(xié)同。

耗散系統(tǒng)從無(wú)序到有序的轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵在于降低系統(tǒng)熵值。借助空間、時(shí)間與信息流的表征，可推導(dǎo)時(shí)空轉(zhuǎn)移概率，進(jìn)而定義熵，并引導(dǎo)其減量化，使系統(tǒng)趨于有序。這正是人工智能應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。我們提出“系統(tǒng)熵”這一概念，從空間、時(shí)間和時(shí)空演進(jìn)三個(gè)維度推動(dòng)熵減，雖理念清晰，實(shí)現(xiàn)卻頗具挑戰(zhàn)。

為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需設(shè)計(jì)相應(yīng)架構(gòu)。2019年1月，我們?cè)凇锻ㄐ艑W(xué)報(bào)》上首次提出“人—機(jī)—物—靈”互聯(lián)理念，將“靈”定義為具人類(lèi)思維能力的智能體，這是一種全新的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展范式。此后，我們持續(xù)推動(dòng)該方向的研究，包括在中國(guó)網(wǎng)信第二期智庫(kù)刊物中提出“智簡(jiǎn)自主突破，攻克移動(dòng)通信堵點(diǎn)”，并在《光明日?qǐng)?bào)》《人民日?qǐng)?bào)》等發(fā)表系列文章，明確了未來(lái)發(fā)展路徑，已取得一定成果。

我們致力于解決網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的三大瓶頸：

一是理論瓶頸。傳統(tǒng)通信發(fā)展受限于香農(nóng)定理界定的紅線，所有實(shí)現(xiàn)均位于該線以下。為提升性能，我們不斷擴(kuò)展帶寬，卻導(dǎo)致功耗上升、系統(tǒng)日趨復(fù)雜，實(shí)為熵增過(guò)程，已逼近死胡同。

二是智能瓶頸。當(dāng)前人工智能發(fā)展往往忽略成本與功耗，追求功能實(shí)現(xiàn)，與通信系統(tǒng)低功耗、低成本的設(shè)計(jì)理念存在根本差異。將AI融入通信設(shè)計(jì)，需解決這一理念沖突。

三是系統(tǒng)剛性瓶頸。傳統(tǒng)通信系統(tǒng)香農(nóng)模型建立，信源壓縮、信道傳輸和信源編碼三大板塊目標(biāo)各異，缺乏協(xié)同。AI大模型雖具備卓越的推理、規(guī)劃與學(xué)習(xí)能力，卻缺乏實(shí)時(shí)交互、環(huán)境感知及機(jī)械操控能力，難以直接應(yīng)用于通信系統(tǒng)。當(dāng)前機(jī)器人行為仍顯笨拙，正是由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)“絲滑”的實(shí)時(shí)感知與交互，而這恰是自然智能的優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)方案通過(guò)增加天線、擴(kuò)大頻譜、提升功率以追求性能提升，如今已接近極限。有觀點(diǎn)主張將通信系統(tǒng)黑箱化，完全依托人工智能進(jìn)行整體優(yōu)化。但真正有效的通信AI融合方案必須在成本、功耗和增益三者間實(shí)現(xiàn)平衡。我們借鑒人類(lèi)智能系統(tǒng)，提出“類(lèi)生智能”架構(gòu)，將外界感知轉(zhuǎn)化為認(rèn)知，進(jìn)而通過(guò)大腦決策指揮行為，形成完整的信息處理閉環(huán)。未來(lái)通信與AI的融合需沿此方向推進(jìn)。

我們將信息系統(tǒng)分為三層：底層為傳統(tǒng)信息論的語(yǔ)法層面；中層為語(yǔ)義層面，解析符號(hào)含義；高層為語(yǔ)用層面，實(shí)現(xiàn)決策與指揮，信息逐層精簡(jiǎn)、明晰?，F(xiàn)有AI處理多集中于信源與信宿，與通信過(guò)程分離。未來(lái)發(fā)展需實(shí)現(xiàn)通信與AI的深度融合，走向智能體間的互聯(lián)。這一過(guò)程中，我們提出“同義映射”概念，自1953年起便有人挑戰(zhàn)香農(nóng)理論，指出其未能傳達(dá)符號(hào)背后的語(yǔ)義。北京郵電大學(xué)吳偉陵教授團(tuán)隊(duì)于2024年7月發(fā)表語(yǔ)義通信數(shù)學(xué)基礎(chǔ)論文，從數(shù)學(xué)角度嚴(yán)格闡述了統(tǒng)一語(yǔ)義表征的問(wèn)題。香農(nóng)理論基于高斯白噪聲信道這一理想假設(shè)，而我們從上下階模型出發(fā)，提出同義映射框架，將語(yǔ)義熵定義為不大于語(yǔ)法熵，其中等號(hào)成立條件為一對(duì)一映射。這表明我們的理論并非另起爐灶，而是在香農(nóng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展。我們進(jìn)一步建立語(yǔ)義通信三大定理，包括無(wú)失真信源壓縮定理、信道編碼定理與語(yǔ)義限失真定理。相關(guān)公式顯示，當(dāng)S>1時(shí)，語(yǔ)義信道容量可突破香農(nóng)極限，有望以2G/3G/4G的功率水平實(shí)現(xiàn)6G的頻譜效率。

在關(guān)鍵技術(shù)方面，我們提出模分多址（MDMA），以模型替代傳統(tǒng)自然資源實(shí)現(xiàn)多址接入；發(fā)展NTSCC實(shí)現(xiàn)交互式信道編碼；并推動(dòng)單向通信中的語(yǔ)義增強(qiáng)?；谏鲜龀晒覀儤?gòu)建了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了其在提升頻譜效率、傳輸能力與覆蓋范圍方面的潛力。在同等功率下，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)性能全面提升，展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

目前，產(chǎn)業(yè)界已形成一定共識(shí)。鑒于5G功耗高、覆蓋有限等問(wèn)題，運(yùn)營(yíng)商與設(shè)備商均積極探索新路徑。我們?cè)谛l(wèi)星通信和特殊環(huán)境中的測(cè)試表明，語(yǔ)義通信可有效擴(kuò)大覆蓋并降低能耗。在國(guó)際上，“智簡(jiǎn)”已成為學(xué)術(shù)熱詞，相關(guān)研討會(huì)廣泛舉辦。熵減作為正確演化方向，已成為學(xué)界的共同追求。

我們也在學(xué)術(shù)層面獲得多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。未來(lái)，我們將從以下方面持續(xù)推進(jìn)：與人工智能深度融合、對(duì)理論極限進(jìn)行再思考、向語(yǔ)用信息論擴(kuò)展、突破關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)放性問(wèn)題、保障與現(xiàn)有通信系統(tǒng)兼容、優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)解決AI現(xiàn)存問(wèn)題，以及加強(qiáng)信息安全與隱私保護(hù)。需注意的是，語(yǔ)義信息與語(yǔ)用信息最終仍以語(yǔ)法信息為表征，因此系統(tǒng)無(wú)需根本性變更。實(shí)際應(yīng)用中，我們通過(guò)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中增加算力模塊，已觀察到顯著增益。在學(xué)術(shù)成果方面，我們圍繞模分多址、語(yǔ)義傳輸與語(yǔ)義通信等主題，持續(xù)產(chǎn)出高水平論文與專(zhuān)利。

以上是我團(tuán)隊(duì)目前的主要工作，希望借此機(jī)會(huì)與大家交流分享。謝謝大家！

注：本文來(lái)源于2025中關(guān)村論壇年會(huì)嘉賓現(xiàn)場(chǎng)演講速記，文中內(nèi)容僅代表專(zhuān)家個(gè)人觀點(diǎn)