从1687年第一次科技革命开始,到1915年爱因斯坦提出相对论时的第二次科技革命。这中间对应着三次工业革命,第一次工业革命以机械化为代表,第二次工业革命以电气化为代表,第三次工业革命则是以信息化为代表。
现阶段,信息化对应的技术是实时通信技术。按照前100年的发展规律推断,信息化可能会延续到本世纪末,这种延续并非只有信息通信,或许是信息与生物技术的结合。
5G引领集成电路工艺技术
提到新技术,首先从集成电路行业开始,经过多年的发展和技术进步,集成电路基本上沿着摩尔定律发展,集成电路器件也有晶体管数量、密度的变化。集成电路行业的技术进步出现在4G技术之前,主要由计算机驱动,而5G技术极大地引领了集成电路工艺技术的进步。现阶段,手机已经进入了5纳米时代,到2025年有可能会推进到1纳米制程。目前,CPU的能力已经做到“老鼠脑子”的水平,有望在2030年达到人脑的水平。
人工智能
需要知识与数据融合
人工智能的计算能力还需要大力的发展。从2012年到2019年,人工智能所需要的计算能力增长了30万倍,但这一需求并非一定要由超算来满足,目前神经网络并不需要超高的精度和指令集。也许,为人工智能设计其专用计算机比采用通用计算机更加有效。人工智能的算法目前依旧基于深度神经网络,在机器无法做到有效分类时,便需要人告诉它,这种方式称作“有监督学习”。机器处理带有文字的信息时,也许不需要人告诉它,它便知道如何分类。不同于猫、狗这些形象的信息,工业用的数据不能仅仅依靠视觉识别,必须要进行标注和清洗。
人工智能的发展过程中,第一代基于专家系统,依靠推理;第二代是凭借数据驱动,做感知,二者皆有片面性。未来,人工智能需要知识与数据的融合,以解决人工智能稳定性、可解释性不够的问题。
光通信技术有很大发展空间
所有网络的发展需要依靠通信技术。光纤技术方面,单波长可以支持多个信道,可以波分复用,有X偏振、Y偏振,还有载波复用。随着光纤技术的不断演进,从原来的单模光纤只传一个模,到现在利用信号处理技术,一根光纤可以传出多模,相当于几根光纤同时使用。通过多重维度提高光纤的容量,发展光网络技术,光接入技术,5G也随之对传输技术提出了新的要求。近20年,单光纤的容量提高了1万倍。未来干线的单波长的容量可以做到T比特,单纤容量可以做到P比特,长距离传输也能达到100T,目前为止,还没有达到光纤理论上的最大容量,光纤技术还有很大的发展空间。
5G 可将多产业紧密融合
5G技术的发展主要依据通信的香农定理,通过加大基站密度、天线数量、拓宽频率、改进物理层等方法,使移动宽带具备高可靠、低时延长、广覆盖、大联接的特性。同时,其还利用云化、虚拟化、软件定义、网络切片等技术,使5G与4G相比,在多项性能上有1~2个数量级的提升。5G可以将云计算、大数据、人工智能、物联网、区块链、工业互联网等产业进行融合,从采集、处理、分析、决策方面打通数据全过程,发挥数据作为生产要素的作用。
物联网
将发展到智联网、信联网
5G还驱动了物联网产业的发展,2016年由于通过了窄带物联网的国际标准,故而5G实现了高宽带、大连接及智能联网。我们可以把人工智能的芯片、操作系统嵌入到物联网终端,组成一个前端具备智能处理功能的物联网终端智联网。若更进一步,可以把区块链也嵌入到物联网上。未来,不仅是上网、上云、上链、网络互联、数据互联、价值互联,我们会从物联网发展到智联网、信联网,从万物互联到万物智联,到万物信联。
5G將催生新应用
在5G的发展方面,中国与发达国家同步,这得益于云端智能融合能力。5G可以支撑超清视频、虚拟现实、智联网、工业互联网、车联网,但这并非是5G的全部,移动通信的新业态是在具备网络能力之后催生的,所以5G一定会催生出现在还想象不到的新应用。未来,5G将渗透到各行各业,回顾2G时代的网上银行,3G时代的手机银行,4G时代的数字银行,未来的5G将会推动智慧银行。整个数字经济会有更多的新技术、新模式、新业态出现。
“十四五”是信息技术发展的黄金阶段
信息技术的时代还将持续一段很长一段时间,“十四五”仍然是信息技术发展的黄金阶段。在“十四五”期间,5G将与IPv6、光纤通信、云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等新一信息技术融合,并与产业技术深度融合,腾云驾雾融智赋能。互联网作为通用技术,也将通过数字化、网络化、智能化服务于其他高新技术及产业的发展。互联网将从面向消费应用深化拓展到面向产业应用,加快数字化转型的渗透,促进数字经济发展。互联网方面,面向“物”的连接数将多于面向人的连接数。
(本文根据邬贺铨院士的公开演讲整理而成,未经本人确认)