從0到1，他做了什么讓6G不再“高不可攀”？

中國工程院院士、北京郵電大學教授張平努力攻關(guān)通信技術(shù)四十載——

從0到1，從并跑到領跑(講述·弘揚科學家精神·前沿領域的創(chuàng)新故事⑤)

人物小傳

(相關(guān)資料圖)

張平，1959年生，陜西漢中人，中國工程院院士。北京郵電大學教授、博士生導師，現(xiàn)任北京郵電大學網(wǎng)絡與交換技術(shù)全國重點實驗室主任。長期從事移動通信理論研究及技術(shù)創(chuàng)新，曾獲國家科學技術(shù)進步獎特等獎、首屆“全國創(chuàng)新爭先獎”獎章、光華工程科技獎、何梁何利基金科學與技術(shù)進步獎等榮譽，他帶領的團隊曾獲得“全國高校黃大年式教師團隊”、國家自然科學基金委“創(chuàng)新研究群體”等榮譽。

不久前，在北京郵電大學舉行的“信息論：經(jīng)典與現(xiàn)代”學術(shù)研討會上，一項新的研究成果引起了業(yè)界注意。我國自主搭建的國際首個通信與智能融合的6G外場試驗網(wǎng)，驗證了4G、5G鏈路具備6G傳輸能力的可行性，標志著我國在6G通信領域的研究和實踐進入新階段。該項目便是由中國工程院院士、北京郵電大學教授張平帶領的團隊完成的。

四十載不懈努力，張平帶領團隊攻克一個又一個技術(shù)難關(guān)，為我國通信事業(yè)發(fā)展貢獻著力量。“不僅要掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，還要將其發(fā)展成圖譜，從而建立自主可控的技術(shù)應用體系。”張平說。

“要突破創(chuàng)新、敢于引領方向”

一次學術(shù)分享會上，有學生問張平：“科研路上，成功的關(guān)鍵是什么？”“要突破創(chuàng)新、敢于引領方向。”一個“敢”字，便是張平踐行科研報國的真實寫照。

上世紀90年代末，我國提出加大研發(fā)力度，制定自主移動通信標準，并研制相應的技術(shù)和產(chǎn)品。此時，已是北京郵電大學教授的張平積極響應國家號召，懷著一腔熱情開啟了通信領域的自主創(chuàng)新之路。

頻分雙工是移動通信系統(tǒng)中使用的雙向同時通信技術(shù)的一種。3G以前，這項核心技術(shù)長期被國外把持，如何開辟一條新路？張平帶領團隊率先在國內(nèi)開啟了時分雙工系統(tǒng)架構(gòu)設計和關(guān)鍵技術(shù)的研究。“頻分雙工像在一間屋子里，用兩扇門分別管理上下行信號傳輸，而我們研發(fā)的技術(shù)，則是用一扇門便可實現(xiàn)。”張平介紹。

自主創(chuàng)新的路并不好走：缺基礎研究設備，10個人共用一臺286計算機，硬盤被分成10份分著用；方案調(diào)試需要不斷試錯，團隊一遍遍從失敗中總結(jié)經(jīng)驗、重復試驗，直到找到解決方案。

從接到任務到調(diào)試成功，整整6年，張平和團隊全力以赴。直到2006年，我國首個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的4G—TDD試驗網(wǎng)被成功研發(fā)，“從0到1”完成了核心技術(shù)的提出、試驗系統(tǒng)的研制以及國際標準的制定。掌握了技術(shù)制高點，就有了話語權(quán)和競爭優(yōu)勢。這次的研究成果被采納為4G國際標準，也是我國在通信領域開啟自主創(chuàng)新之路的一個重要標志。

問題隨之而來。自主研發(fā)的技術(shù)，沒有相應的方法及儀器對其進行測試，所有配套設備的研發(fā)都需要從頭開始。如何解決？張平給出的答案是：“敢于嘗試、拼盡全力”。順著已有的技術(shù)路線，他帶領團隊研制出全球首款時分雙工測試儀表，填補了行業(yè)空白。

此后，張平團隊又憑借第四代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)貢獻，獲得2016年度國家科學技術(shù)進步獎特等獎。該成果為解決我國移動通信系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸性難題奠定了基礎。

“要站上巔峰，更要站住巔峰”

從3G突破，到4G并跑；從5G領跑，再到6G布局。中國移動通信之路的修筑，張平是見證者，亦是參與者。

2013年，前瞻性的“信息密度非均勻下的異構(gòu)無線組網(wǎng)新技術(shù)”研究，獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎，這是我國最早涉及5G前沿領域的國家級獎項。這個項目，同樣出自張平團隊。

2022年2月2日，張平作為冬奧會火炬手參加了北京冬奧會火炬?zhèn)鬟f。讓他自豪的是，冬奧會全程采用5G通信技術(shù)。“北京冬奧會的部分賽項在低溫、復雜山區(qū)環(huán)境下舉辦，5G移動通信技術(shù)大幅度降低了時延，滿足了北京城區(qū)、延慶和張家口三地辦會、高效協(xié)同和管理的需求。”張平說。

張平腦海里有一張我國5G基站的分布地圖。“北至黑龍江漠河，南至海南三沙，高至6500米的珠峰營地，低至地下900多米深的山西礦井……”張平介紹，“目前，我國已建成全球規(guī)模最大、技術(shù)領先的5G網(wǎng)絡。從2019年中國三大運營商上線5G以來，累計建成5G基站近400萬個，5G用戶普及率超過60%。”

“要站上巔峰，更要站住巔峰。等到其他國家的技術(shù)發(fā)展起來了，我們會失去相應的市場。”盡管我國5G技術(shù)水平已經(jīng)得到了很大提升，但在網(wǎng)絡容量、能源利用效率和通信安全等方面仍然存在局限性，因此，推進6G研發(fā)被提上了日程。

張平帶領團隊在語義信息論方面取得的理論突破和在語義通信方面研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，為6G標準化研究提供了新的基礎理論支撐。基于通信與智能融合的多項關(guān)鍵技術(shù)搭建的國際首個通信與智能融合的6G外場試驗網(wǎng)，驗證了4G、5G鏈路具備6G傳輸能力的可行性。這些突破與研究成果，讓6G不再“高不可攀”。

即將到來的6G時代將涵蓋空、天、地全地域，呈現(xiàn)多層次、全場景的格局，通信也將變得更為復雜。張平始終保持平常心，把每一次挑戰(zhàn)視為新起點：“通信永遠是人類社會的重要需求。要堅定不移走自主創(chuàng)新之路，破解6G演進中的一個個堵點與難關(guān)。”

“一流的科研成果必須有一流的人才做支撐”

在北京郵電大學校園里，張平所在的信息與通信工程學院無線新技術(shù)研究所，是許多學子向往的地方，因為這里有入選首批“全國高校黃大年式教師團隊”的教師隊伍。

1990年從北京郵電學院畢業(yè)后，面對多種選擇，張平?jīng)Q定留校任教。“教書育人是實現(xiàn)人生價值的最好途徑之一，能將學到的知識傳給更多的人。”出身教師家庭的張平自幼受父母影響，對校園有著深厚的情感。

“培養(yǎng)通信人才，打好基礎至關(guān)重要。”為編寫《中國通信學科史》，張平與同事做了上百次調(diào)研，先后收集400萬字資料，采訪100多位專家、學者，初稿完成后反復征求各方意見近500條……在張平和眾多專家的共同努力下，這本書的問世，填補了中國通信學科歷史研究的空白，至今都是通信專業(yè)學生的必讀書籍。

對張平來說，做科研和培養(yǎng)學生同樣重要。做好教學能夠在科研上有所啟發(fā)，將科研成果反哺課堂才能推動教學的發(fā)展。

張平將我國移動通信體制的前沿技術(shù)引入教學，主持編寫了一系列3G/4G/5G移動通信系列教材，從終端到網(wǎng)絡全面詮釋中國的通信技術(shù)體系；將通信技術(shù)的共性和差異性貫穿多門課程，形成“厚基礎、活實踐、促遷移”的教學方法。為了培養(yǎng)學生善用跨學科交叉方式解決復雜工程問題的能力，即便科研任務繁忙，張平還是為本科生開設了“無線通信中的人工智能”課程……

“站到更高的平臺，內(nèi)心的使命感就會油然而生。”當記者問到，跟著張老師搞科研是一種什么樣的體驗？學生們的回答出奇的一致。

張平培養(yǎng)的學生中，涌現(xiàn)出不少國家杰出青年科學基金獲得者、優(yōu)秀青年科學基金獲得者、科技領軍人才。張平說：“一流的科研成果必須有一流的人才做支撐。有一代又一代通信人奮勇爭先，我們定能攀登移動通信行業(yè)一座又一座高峰。”

記者手記

迎難而上 敢拼敢闖

接受采訪時張平院士平和沉穩(wěn)，用通俗易懂的語言耐心地向記者解釋專業(yè)術(shù)語；談到成就與榮譽，他卻低調(diào)謙虛，擺擺手表示這個話題點到為止。師生眼中的張平院士果敢篤定、勇于擔當，面對科研挑戰(zhàn)從不畏懼、迎難而上。

面向國家重大需求，張平帶領團隊以堅持不懈的追求和勇往直前的拼搏精神，突破基礎理論、攻克關(guān)鍵技術(shù)、引領標準制定，助力我國移動通信技術(shù)實現(xiàn)“從0到1”的突破、從“跟跑”“并跑”到“領跑”的巨大跨越。

路雖遠，行則將至；事雖難，做則必成。相信這些敢拼敢闖、奮勇爭先的科學家一定能為我國加快實現(xiàn)高水平科技自立自強作出更大貢獻。