張平院士：6G+AI融合應(yīng)以熵減為核心目標(biāo)

4月9日消息（岳明）當(dāng)前，全球6G研究已從“遠(yuǎn)景需求定義”進(jìn)入“關(guān)鍵技術(shù)收斂和與標(biāo)準(zhǔn)化”階段。3GPP已逐步啟動(dòng)6G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，未來(lái)3-5年將成為技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)培育的關(guān)鍵時(shí)期。

“現(xiàn)在6G的關(guān)鍵詞就是AI與通信。” 中國(guó)工程院院士張平在近日由中關(guān)村泛聯(lián)院主辦的“6G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新論壇”期間接受采訪(fǎng)指出，傳統(tǒng)2G-5G通信系統(tǒng)過(guò)功能堆疊逐漸復(fù)雜化，導(dǎo)致系統(tǒng)“熵增”（無(wú)序性增加），未來(lái)6G需通過(guò)引入AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)“熵減”，即從無(wú)序向有序演化，核心是“由智生簡(jiǎn)，以簡(jiǎn)促智”。

為了推動(dòng)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，張平院士團(tuán)隊(duì)提出了“語(yǔ)義通信”這一兼具突破性與前沿性的信息基礎(chǔ)理論，一方面為AI與通信的深度融合奠定了有據(jù)可依的數(shù)學(xué)理論和物理模型基礎(chǔ)，同時(shí)也為6G全球標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程貢獻(xiàn)了非常重要的中國(guó)智慧。

“通信是人類(lèi)在人造的系統(tǒng)里工程性最龐大的，解決了人最基本的需求，通信一直是剛性需求。隨著即將迎來(lái)6G標(biāo)準(zhǔn)，其范式包括通信對(duì)象等都在發(fā)生變化，包括AI原生、超高帶寬、超低時(shí)延、更高頻譜效率與空天地一體連接等6G特性，其帶來(lái)的邏輯必然是熵增的。而對(duì)于一個(gè)耗算系統(tǒng)來(lái)講，所有的發(fā)展都應(yīng)該熵減，不應(yīng)該熵增，人類(lèi)智慧應(yīng)該使系統(tǒng)朝著熵減方向發(fā)展。”張平院士表示，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)在香農(nóng)理論框架下面臨諸多挑戰(zhàn)，而AI的引入為解決這些挑戰(zhàn)提供了新的思路。

具體來(lái)看，當(dāng)前通信領(lǐng)域面臨著三大瓶頸。首先是理論性瓶頸，香農(nóng)定理劃定了通信性能的理論極限，傳統(tǒng)技術(shù)依賴(lài)帶寬、功率和天線(xiàn)的堆疊已接近物理極限，導(dǎo)致高功耗與低覆蓋。其次是智能性瓶頸，現(xiàn)有AI技術(shù)與通信設(shè)計(jì)理念不兼容，AI強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)處理而非信息無(wú)損傳輸，需探索兩者的深度融合。再者是靈活性瓶頸，傳統(tǒng)通信模型（信源、信道、信宿分離）缺乏靈活性，難以支持實(shí)時(shí)交互與動(dòng)態(tài)感知。

針對(duì)于此，張平院士團(tuán)隊(duì)通過(guò)語(yǔ)義通信、同義映射等創(chuàng)新方法提出了一種智簡(jiǎn)（Intellicise：Intelligent Concise）通信系統(tǒng)架構(gòu)，旨在降低系統(tǒng)復(fù)雜度、功耗和成本，同時(shí)提升頻譜效率和覆蓋能力。他強(qiáng)調(diào)其中的“類(lèi)生智能”框架，期望能夠模仿人類(lèi)信息系統(tǒng)的感知-認(rèn)知-決策過(guò)程，通過(guò)語(yǔ)義通信和同義映射減少冗余信息，突破香農(nóng)極限。

他談到，“AI有AI的邏輯，通信有通信的邏輯，這兩個(gè)邏輯是不一樣的。如何讓AI在通信系統(tǒng)里有效地工作，同時(shí)通信系統(tǒng)如何有效支撐AI發(fā)展都是很重要的，二者不能孤立處理而是要相互結(jié)合。6G最主要的是如何把AI和通信結(jié)合起來(lái)，也就是ComAI的概念。”

張平院士強(qiáng)調(diào)，6G+AI的融合需以熵減為核心目標(biāo)，通過(guò)多學(xué)科交叉（信息論、控制論、系統(tǒng)論）實(shí)現(xiàn)智能簡(jiǎn)約化。而Intellicise意味著在系統(tǒng)架構(gòu)中引入智能，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)而非復(fù)雜化，例如通過(guò)自適應(yīng)機(jī)制和智能體（Agent）實(shí)現(xiàn)通信效率的提升。他指出，這一理念與今年MWC25聚焦的“Agent通信”國(guó)際趨勢(shì)一致。

C114了解到，此前，張平院士團(tuán)隊(duì)在《通信學(xué)報(bào)》上發(fā)表的《語(yǔ)義通信的數(shù)學(xué)理論》建立了語(yǔ)義信息理論的數(shù)學(xué)框架，是經(jīng)典信息論的自然延伸。論文提出兩個(gè)語(yǔ)義通信的基本假設(shè)：一是語(yǔ)法表征性，即任意可觀(guān)察信息都是語(yǔ)法信息，語(yǔ)義信息表征必然依賴(lài)于語(yǔ)法信息；二是語(yǔ)義同義性，即同義性是語(yǔ)義信息根本特征，同義映射是語(yǔ)義到語(yǔ)法映射的基本方式。最后通過(guò)縝密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，證明語(yǔ)義通信容量突破了經(jīng)典。

在技術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面，其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了支持語(yǔ)義通信的原型系統(tǒng)，驗(yàn)證了其在衛(wèi)星通信等場(chǎng)景中的增益，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程推動(dòng)技術(shù)落地（如數(shù)據(jù)平面與控制平面的分離）。其中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)模分多址（MDMA）利用模型而非自然資源實(shí)現(xiàn)多址接入，實(shí)驗(yàn)證明可顯著提升頻譜效率與覆蓋能力。

據(jù)悉，目前語(yǔ)義通信關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成為6G標(biāo)準(zhǔn)化組織關(guān)注的候選關(guān)鍵技術(shù)，并推動(dòng)成立IMT-2030語(yǔ)義通信任務(wù)組，成員超過(guò)30家，共同推進(jìn)面向6G的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。

關(guān)于語(yǔ)義通信未來(lái)的研究方向與挑戰(zhàn)，張平院士分析稱(chēng)，在理論擴(kuò)展方面，要從語(yǔ)法、語(yǔ)義信息論向語(yǔ)用信息論延伸，探索更高維度的信息表征。在技術(shù)融合方面，要深化AI與通信的實(shí)時(shí)交互能力（如感知、工具操控），優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)。在實(shí)踐問(wèn)題方面，要兼容現(xiàn)有通信系統(tǒng)、保障語(yǔ)義信息安全（如加密語(yǔ)義提?。?、降低算力需求等。

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