更低能耗的信息通信网络发展对新材料提出变革性需求

加快推动6G应用基础研究和原创技术攻关，进一步汇聚产学研各方力量，引导产业推进6G发展，提升6G创新的全球化水平和国际影响力，中国移动研究院日前正式举办遇见未来mdash，mdash，6G协同创新成果发布会。

会上，中国移动研究院未来院院长崔春风发布了《影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向》这十大方向包括新感知，新终端，新算力，新安全，新低碳，新材料，新仿生，新组网，新设施，新范式

崔春风表示，5G商用两年来，以推进数智化转型，实现高质量发展为主线，正加速推动消费升级，生产增效及社会和谐5G的蓬勃发展牵引着大数据，云计算，人工智能等技术，以及芯片，器件等交叉领域的快速发展和相互融合CT，IT与DT的深度融合已成为未来发展的必然趋势

与5G相比，跨领域，跨学科的泛信息技术将在6G中加速融合，发挥巨大的催化剂作用，期待能够突破6G产业发展中面临的超高带宽，确定性时延，低功耗，低成本，高安全，易部署运营等核心挑战，推动社会走向数字孪生和智慧泛在，真正实现虚实智能融合交互的元宇宙世界。

前期，面向传统信息通信领域，中国移动已发布了2030+愿景与需求，技术趋势，网络架构展望等系列白皮书本报告旨在面向泛信息通信领域，针对2035年左右信息通信的发展愿景，遴选出影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向，提出仍然面临的挑战，呼吁学术界和产业界共同关注和投入，协力解决这些挑战，以保障未来信息通信产业持续，健康，跨越式的发展

崔春风表示，这十大跨界创新方向是从中国移动视角出发，可能影响未来信息通信产业发展的关键领域，涉及端，管，云，算力，安全，低碳，范式等方面，只为抛砖引玉，难免挂一漏万，还需要与学术界，产业界广大同仁一起在研究探索中不断校准与迭代更新中国移动研究院内的领导和专家广泛参与，覆盖各个专业，包括我们的两位特聘院士，张平院士与王江舟院士，共同研讨，历经十数稿，形成了目前的版本

未来，信息通信将推动社会走向数字孪生和智慧泛在，真正实现虚实智能融合交互的元宇宙世界为实现这一美好愿景，未来信息通信需要更多跨界创新，与新感知，新终端，新组网，新算力，新仿生，新安全，新低碳，新材料等交叉领域更紧密融合，信息通信基础设施将实现智能化升级，与市政，交通，物业等新设施一体化发展，信息通信跨界融合也将成为新范式和新常态，产业边界更加模糊，催生更多商业模式和产业生态的颠覆性创新

1 新感知:全面智能地感知物理世界

感知技术是数字化的数据底座，呈现出多技术融合，异质异构集成，微能源化发展趋势。

一是通信感知一体化技术，通过共享频谱和硬件资源，可同步实现无线通信与感知功能，面临一体化理论，信号与硬件设计挑战。

三是智能微系统，通过三维异质异构集成实现通感存算策多功能系统微型化。

四是智能感知，具备语义理解和协同学习，决策和执行能力，面临小样本学习，用户需求学习和上下文关联学习的挑战。。

五是数字孪生人系统，通过对人体的体征，情感与意识感知，构建虚拟孪生体与人体实时交互映射，实现对人体状态的诊断与预测，面临分子通信，孪生体建模，隐私计算，可视化等关键技术挑战。

2 新终端:新型的人机交互形态

未来新终端将具备生物友好和低功耗等特征。2021年11月5日，浙江省通信管理局召开浙江省信息通信服务意识提升工作推进会。

一是柔性终端柔性电子将有机/无机材料电子器件制作在柔性或可延性塑料，薄金属基板上，可用于柔性显示器，有机发光二极管，印刷RFID，薄膜太阳能电池板和电子皮肤等，但面临力学和电子封装两大挑战

二是全息终端融合人工智能及多种交互方式，利用全息显示能力，从视觉，听觉，触觉等多维度为用户提供双向循环的耦合化沉浸式体验全息终端通过全息显示与交互支持全息通信，涉及动态计算，三维显示，光学加密与压缩编码等技术，对保持交互的自然度，真实感，沉浸感和同步性有较大挑战，需要高效的编/解码压缩处理，超高带宽，超低时延，云边端融合算力，高同步性和强安全等技术保障

3 新算力:赋能高效安全的海量数据处理

日益增长的信息处理需求催生计算技术和产业大变局计算体系呈现多样化，多路线共存演进趋势，非经典计算逐步从理论走向实践

一是量子计算，遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算，具有显著并行计算优势，可用于量子仿真模拟，量子优化算法，量子云计算和量子增强AI等方面，但面临算法普适化，量子计算机小型化和稳定性等挑战，距离实际应用尚有差距。

二是光计算，它是一种旨在实现全光运算的系统，包括光学处理器，光学数据传输/接收器，光学存储器，具有显著低功耗大互连优势，但面临光学器件与材料成熟度挑战。

三是轻量计算，将能量收集，资源感知与超低功耗芯片相结合，采用轻量计算，保障有限电源容量，无电池或断电时的软件运行与正确计算，四是隐私计算安全合规使用数据成为大数据时代迫切需求利用秘密分享，不经意传输，混淆电路，同态加密计算，零知识证明等密码学技术，隐私计算可以实现数据的可用不可见，但面临分布式计算和可信计算效率，模型精度，数据元标准化及业务规范性等方面的挑战

4 新安全:构建未来网络的内生安全体系

传统补丁式，外挂式的安全防御体系亟待升级，实现从网络安全到安全网络的变革。

一是量子安全通信，将量子纠缠应用到移动通信中，实现远程量子保密通信，并利用无线信道的时变性，互易性和空间不相关特性生成具有信息论安全性的密钥，解决量子密钥最后一公里传输难题，但在量子存储和抵抗量子攻击的密码算法方面存在挑战。

二是动态数据染色技术，这是一种以数据流动性感知为基础的数据安全防护技术，将数据资产标注，数据流转链路描绘，风险检测感知内生于网络之中，实现数据污染治理，数据价值评估，数据追踪溯源等能力，但面临颜色相似度匹配及颜色逆向生成等挑战。

三是可信内生安全体系，该体系将网络风险的不确定性向安全信任的确定性转变，实现网络信任关系的建立，传递和评估，推动网络被动防护向主动自免疫安全演进，满足网络行为可预期，强管理，端到端极度差异化的安全需求，但面临零信任安全理念及与通信网深度融合的安全架构设计挑战四是基于生物和设备特征的统一身份认证多生物特征融合识别，多认证因素结合，持续评估及认证等智能认证有待技术攻关

5 新低碳:助力双碳目标实现

信息处理需求的增长为双碳目标的实现带来巨大压力，需寻求节能降碳新突破。

一是实现零瓦特零比特目标，通过提升空口信号传输效率，射频器件效率和深度休眠技术降低基站能耗，采用光学器件降低数字处理能耗，采用板级液冷，高导热性能材料提升散热能力，开发可见光照明与通信，无线电采能等融合方案提升能效主要挑战在于新材料成本，生产工艺和供应链自主度等问题

二是大力开发绿色新能源，但传统风能和太阳能面临利用率低下和储能的挑战，可通过网络机房中的大量备电来削峰填谷核聚变预期成为终极能源，但难点在于可控性，可控核聚变方式有磁约束，惯性约束，引力约束等，可商用方面还有很长路要走

6 新材料:未来信息网络发展的基础

更高频段，更低能耗的信息通信网络发展对新材料提出变革性需求。浙江省通信管理局信息通信管理处，网络安全管理处相关负责人，省内基础运营企业及相关互联网企业负责人，相关部门负责人参加会议。

一是纳米打印新天线材料，在柔性织物基体上，按照天线结构通过打印纳米导电颗粒或涂覆导电聚合物的方式，可以制备柔性可穿戴织物天线，实现柔性可穿戴通信系统打印电子墨水是关键，但市场成熟度较低，需要巨量的高分子纳米复合材料辅助发展

二是碳纳米管新芯片材料，作为硅晶体管潜在替代品，它比硅基器件体积更小，韧性更高，导电更强，电信号传输时延更短，热导率很高，能耗低但还面临大规模高纯度制造与场效应晶体管制备等巨大挑战三是反谐振空芯光纤材料，空芯光子晶体光纤，空芯反谐振光纤，少模光纤，多芯光纤等新型光纤成为前沿热点空芯光纤可降低光通信时延1/3，大幅提高光放大距离和光系统容量但空芯反谐振腔光纤的导光机制，带宽极限和损耗极限等基础理论以及通信系统还不成熟，长距离拉制和成缆工艺仍待突破

7 新仿生:将生物技术与信息技术融合

脑科学和材料学的发展，为信息通信领域的仿生技术带来新方向和新突破。

一是类脑计算采用符合生物学特性的神经元和突触模型，计算中传输神经脉冲信号，比深度学习的时间更短，更适合时空信息处理和挖掘，已在智能决策，机器人控制，计算神经领域展现优势该技术采用具有神经形态的模拟电路，需要专门的芯片以及一系列基于神经学的软硬件支持，核心器件材料缺乏，实现复杂度极高数千亿级的神经元如何协同完成信息传递，交换和融合依然处于探索阶段

二是DNA存储它是一种通过聚合酶链式反应来记录或读取DNA长链各片段上碱基序列来存储信息的方法鉴于DNA分子级别尺寸，四进制信息位，双螺旋盘旋可压缩等特性，可实现超高密度存储但也面临读取速率低，制作/读取成本高的挑战

8 新组网:开放柔性积木式连接+算力+能力网络

新组网的目标就是为了实现网络无所不达，算力无所不在，智力无所不及的目标。浙江省交通管理局党组成员，副局长陶出席会议并讲话。

一是即插即用的连接网络，终端及不同功能之间快速，鲁棒，泛在的连接

二是积木式功能按需激活，组合，编排和配置各类型服务

三是能力开放的众筹网络协议，感知，智能，第三方应用，智融力众筹，赋能千行百业

目前新组网面临两大挑战:需持续凝聚产业共识，联合进行多领域融合创新，构建全新的技术体系，依托标准化，开源组织，产业联盟等突破封闭生态，重塑产业格局。

9 新设施:通信与公共基础设施融合一体

信息基础设施与关联基础设施协同建设，融合发展已成新趋势。

一是通信与市政公用基础设施融合，将通信网与路灯，水，电，燃气管网，以及交通网等基础设施相融合，促进智慧城市升级。

二是通信与楼宇基础设施的融合，采用新材料，新工艺，新技术将通信与建筑一体融合实现LED照明灯通信，共形天线，玻璃一体化的透明天线，建筑物表面的智能超表面，助力信号优化，打造智能建筑

三是通信与广域基础设施的融合，建设空—天—地—海广域信息网络，打造多层次，立体化，全方位，全天候的信息空间新基础设施融合发展需要新技术，新政策，新模式和新业态的全面创新

10 新范式:创新的产业模式与商业模式

未来移动通信将涉及更多跨界领域和交叉学科，新的产业和商业模式不断涌现。

一是DICT融合培育新的产业模式，开源社区的既成事实标准给通信产业的标准化工作模式带来了极大挑战，二者的融合创新将催生新的产业模式，另外，微服务架构的采用和云化的普及，有效帮助了软硬件解耦和软件功能的细分，结合社区提供的灵活的API，SDK和低门槛的社区服务，使得初创公司，甚至开发者个人都可以参与其中，大大促进了生态环境的发展。

二是分布式技术催生元宇宙新模式，海量数据全生命周期的处理，极大促进了区块链，边缘计算，隐私计算，联邦学习等分布式技术的发展，带来元宇宙商业新模式元宇宙将实现个人组织数据，身份与价值的流转与确权，数字资产效率极大发挥，贡献者得到尊重与激励，营造出全新的生产生活形态但新模式面临产业链及产业间不均衡，以及政策法规滞后的

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