邬贺铨:《“十四五”时期的互联网技术》

2020-11-20 13:56:53
6G俱乐部
互联网思想
文章摘要: 人工智能的发展,第一代还是基于专家系统靠推理,第二代主要是靠数据驱动做感知,都还有片面性,未来需要有知识与数据的融合,要解决现在人工智能稳定性、可解释性还不够的问题。

2020年11月11日,在第二十二届高交会中国高新技术论坛开幕论坛上,中国工程院院士邬贺铨作了是《“十四五”时期的互联网技术》的主题演讲!内容如下:

邬贺铨中国工程院院士

我的报告题目是《“十四五”时期的互联网技术》。

从第一次科技革命1687年开始,到1915年爱因斯坦提出相对论开始第二次科技革命。这中间对应着三次工业革命,第一次工业革命是机械化为代表,第二次工业革命是电气化为代表,第三次工业革命是信息化。信息化对应的技术,现在是实时通信技术。为什么从1990年算起呢?这时候是互联网进行商用,也是中国全功能接入互联网的时候。大家关心的是现在信息化能持续多久,按照前面的是100年,所以推测信息化可能会延续到本世纪,当然不仅仅是信息通信,也许会信息跟生物技术结合。科技革命带动经济的变化,我们从农业经济走向工业经济,现在是数字经济,实际上也是工业经济时代的特征。

新技术首先从摩尔定律集成电路开始,集成电路经过这么多年的发展和技术进步,集成电路基本上还是沿着摩尔定律发展,集成电路器件包括晶体管数密度的变化,我们以华为5G手机为例,2018年9月是麒麟780,2019年9月是麒麟990,今年9月是麒麟9000,在5纳米的工艺上每平方毫米有1.71亿个晶体管。我认为集成电路的技术进步在4G之前是计算机驱动的,5G极大引领了集成电路工艺技术的进步。如果说今年手机已经进入了5纳米,到2025年有可能会用1纳米的。目前CPU的能力已经做到跟老鼠脑子的水平差不多,有望2030年达到人脑的水平。

全球超算50强,前三名是日本、美国,中国排第四、第五,但是在全球500强里面,中国占了45%,是最多的。计算能力还需要有很大发展,从2012年到2019年,人工智能所需要的计算能力增长了30万倍,但是并不一定都要由超算来计算人工智能,人工智能目前神经网络并不需要那么高的精度和指令集,也许专为人工智能设计专用计算机比通用的更有效。

人工智能的算法目前还是基于深度神经网络,分出来是什么东西机器不见得是知道什么东西,这时候要人告诉它,这叫有监督学习。当然如果进来的带有文字,也许不需要人告诉它,它就知道分类是什么。经过分完类,我们可以进行测试。猫、狗这些是很形象的,工业上用收集的数据不能眼睛一看就知道是什么,必须要标注和清洗。

人工智能的发展,第一代还是基于专家系统靠推理,第二代主要是靠数据驱动做感知,都还有片面性,未来需要有知识与数据的融合,要解决现在人工智能稳定性、可解释性还不够的问题。

所有网络发展都需要通信,现在以光纤为例,单波长可以支持多个信道,另外可以波分负用,还可以有X偏振、Y偏振,还有载波复用,光的技术也在不断演进。原来单膜光纤只传一个膜,现在利用信号处理技术,一根光纤可以传出多膜,也就相当于当几根光纤使用。我们通过多重维度提高光纤的容量,并且光网络技术也在发展,光接入技术也在从普通的拨号上网到ADSL到现在的百G-PON,5G也会对传输技术提出新的要求。总之,单光纤的容量20年提高了1万倍。未来干线的单波长可以做到T比特,单纤可以做到P比特,长距离也能做到100T,到目前为止还没有把光纤理论上的容量能够达到,还有一个很大的空间。

我们走过的第一代移动通信是模拟的,蜂窝小区依靠频率的不同区分用户。2G是数字的,它靠时序的不同区分用户,3G是以码道的不同区分用户,4G把频率和码道几重因素用上去,4G可以做到峰值速率100M,5G的多址方式是4G的改进,峰值继续提升。这里面相同的是它们都是十年一代,每一代峰值速率提高了1000倍。以5G为例,它主要还是依据通信的香农定理,首先把基站做得更密、把天线做得更多、把频率展得更宽、物理层的改进,做到了增强移动宽带高可靠、低时延长、广覆盖、大联接。同时还要利用网络技术,云化、虚拟化、软件定义、网络切片,使得5G和4G比在多项性能上有1-2个数量级的提升。但是5G毕竟是无线传输技术,为什么会起这么大的作用呢?是因为它高宽带、高可靠、低时延、大联接。它把云计算、大数据、人工智能、物联网、区块链、工业互联网紧密地融合在一起,打通了数据从采集、处理、分析、决策的全过程,发挥了数据作为生产要素的作用,所以它是集成了新一代信息技术,当然未来还会往6G进一步发展。

我们再看互联网。互联网到现在有50余年的历史,前50年基本上是美国国防部的网络和科学基金委的网络,更多是为学术研究用。从90年代开始互联网商用,这十几年时间互联网基本上中外出现了一大批互联网企业。现在进入了移动互联网时代,人工智能、大数据这些技术也凸显。随着5G的商用,工业互联网、可信互联网和价值互联网。

业界一直在探讨网络新的颠覆性的技术,但是应该说现在还没有可信的、可用的技术,现在回过头来看IPV6,我们现在把地址更进一步利用,传统的IP地址不知道IP包上承载什么业务,现在我们在IPV6上定义IP包,用户的身份,APP的身份,业务的需求,对信道带宽、抖动、时延、丢包率有什么要求,就可以知道是什么业务,可以针对性服务。现在我们在IPV6里面,根据传输过程中的误码发现丢包率,并且加入时间标签可以发现传送的延时。我们还通过分段路由,比如我们计算出这个路由,然后下发给第一个路由器,在第一个路由器得到IPV6的指令,中间的路由器就没必要进行思考了,直接可以建立一条路由。一旦出了故障马上上报重新修改这个路由。可以实现快速倒换,可以预先针对故障应该往哪倒,甚至可以为同一个人的同一个目的地的业务,我们可以同时安排4条路由,这样保证高可靠。而且通过软件定义,我们可以区别正常选这条路,如果要求低时延可以给你选低时延的路,如果你需要高带宽可以给你选高带宽的路。IPV6使得网络可以更能感知网络,更能提供有针对性的服务。

5G毕竟还驱动了物联网的发展,2016年通过了窄带物联网的国际标准,现在5G实现了高宽带、大连接并且智能联网。什么叫智能联网?我们甚至可以把人工智能的芯片、人工智能的操作系统嵌入到物联网终端,这样就组成一个前端具有智能处理的物联网终端智联网。更进一步我们可以把区块链也嵌入到物联网上。未来不单是上网上云上链,不仅是网络互联,数据互联,价值互联,我们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的出现使得我们的计算能力分配有很大的不一样,一种是终端计算验算,云端的迁移,终端不需要赋予那么大的计算能力,通过5G网络,高带宽、高可靠,第一时间获得云端的能力,所以终端可以简化,即插即用。另外一种是把云端的能力一部分下沉到边缘云,这样便于实时性处理那些对时延敏感的业务。云端都有计算能力,需要很好的协同。比如城市视频有很大的摄像头,前端摄像头做视频编码,边缘计算做特征提取,中心云做联合优化。我们现在推动的虚拟现实的沉浸式运用,手机做视频全景编码,边缘计算做全景压缩,中心云做背景渲染,这样把各方面的能力充分调动。现在工业互联网会成为互联网发展的主场,工业互联网连接海量的数据,通过工业互联网平台支持各种APP的应用。平台里面包括了边缘层以及IaaS,这里面有各种各样的基础设施。更重要的是PaaS层,以及SaaS提供工控软件和工业APP,估计到2025年工业PaaS有望标准化。“十四五”还会有更大的发展,虽然现在5G商用了,但还有很多我们意想不到的东西。

我们回顾一下历史,2G是1991年商用的,中国是1994年开始的,1992年有了短信,2003年有了手机QQ,2004年有了支付宝。3G是2001年商用的,中国是2007年开始使用的,3G出现以后有了智能手机、移动电子商务、微博、美团、微信,中国的微信是在3G商用4年以后才出现的,可以说在3G商用之初我们根本不知道会有这些东西。4G是2010年商用的,中国是2013年开始的,得益于宽带能力,4G之后有了支付宝、网约车、拼多多、头条、快手、抖音,这些也是4G商用之初没有想到的。中国的5G跟发达国家同步,得益于云端智能融合能力,可以支撑超清视频、虚拟现实、智联网、工业互联网、车联网,但这些就是5G的全部吗?不是的,移动通信新业态是网络能力具备以后催生的,5G一定会催生出现在还想象不到的新应用。我们说5G会渗透到各行各业,我们可以回顾2G网上银行,3G出现手机银行,4G有数字银行,5G将来会推动智慧银行。整个数字经济会有更多的新技术、新模式、新业态出现。

5G有机构预测,2035年会增加13.2万亿美元产出,对应的GDP增加是7%,对应的全球是3.6万亿美元,中国是1.1万亿美元。麦肯锡预测,2030年AI为全球GDP增加1.2个百分点,经济增加13万亿美元。埃森哲预测2035年AI使全球利润率提高38%,相当于经济增长14万亿美元。埃森哲预测,到2030年,工业互联网能为全球经济带来14.2万亿美元的经济增长。我们说人工智能、5G、工业互联网三者,有些是2030年,有些是2035年,我们保守点都算到2035年,这三者之间会有一些重叠,可以预计到2035年人工智能、5G、工业互联网使全球经济增加40万亿美元。中国信通院做了对国内数字经济的预测,去年数字产业化技术的直接贡献占GDP的7.2%,产业数字化这些技术在传统领域里面的附加值占GDP的29%,两者加起来超过了GDP的1/3。

我们现在处于信息技术的时代,还将持续一个很长的周期,“十四五”仍然是信息技术发展的黄金时期。在“十四五”,5G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。互联网从用户普及率来看难以高速增长,但面向物的连接数将多于面向人的连接数。互联网形成的创新生态还会释放更大的创新潜力,新模式、新业态、新应用将会不断地涌现。谢谢大家。

信息化软件服务网 - 助力数字中国建设 | 责编:夏丽
文明上网,理性发言!请遵守新闻评论服务协议
评论