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论7G时代,地球去流浪的可行性

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发表于 2023-2-1 22:00:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
原标题:论7G时代,地球去流浪的可行性
                          近日,《流浪地球2》凭借层出不穷的“硬科技”元素和硬核科技逻辑,再度掀起国产科幻片的热潮,甚至有物理学家评价这是“糅合科学+电影的科幻史诗”。而在电影中的几个细节,也相对严谨地刻画了30年后的通信场景:一个是刘培强接到“航天员紧急入列通知”时,手机左上角赫然显示“中国移动 7G”;一个是“移山计划”中行星发动机同步网络依赖的是利用网络切片形成的高密级发动机专用网络,在月球危机中同步点火成功。

虽然流浪地球是一部科幻片,但这两个细节在一定程度上说明电影的科技含量及制作团队的严谨性——按照当前移动通信10-15年升级一代的规律,到2030年前后,全球移动通信将升级至6G,实现“空天地”一体的连续宽带,而到2045年前后,7G也将商用,实现空间漫游、地月通信;而为了确保遍布北半球的1万台行星发动机能在同一时刻自动点火、统一调度和控制,这对网络的连接能力、同步精度、量子算力、人工智能能力,以及网络的安全性、可靠性等都提出了极为严苛的要求,随着未来移动信息技术的加速发展以及软硬件、基础材料和工艺水平的不断提升,有望在7G时代成为可能。
当然,以上只是电影中凸显的两个通信场景,事实上,地球要实现流浪、奔向新的家园,需要全方位的信息通信技术的支持,今天,我们一起来谈一下:地球要流浪,需要哪些信息通信技术支持?
第一,畅联空天地海的全域通信能力

按照电影中的设定,在地球流浪的过程中,地球表面已不再适合人类生存,人类居住在地下5公里的地下城,而地球表面则设有各种各样的基地,在太空中则有各种空间站,月球上有月球基地,还有连接地球与空间站的太空电梯、外出探测的各种航天器,那该如何实现这些不同空间之间的通信呢?
在电影中显示当时的移动通信网络是7G,事实上到时候大概率是5G、6G、7G并存,5G用于地下城中人们之间的通信,当然也包括人与物、物与物之间的通信,而6G则在5G的基础上叠加了高性能的卫星通信能力,形成空地覆盖的立体网络,实现全球低时延大带宽的实时网络覆盖,用于全球各地的地下城之间的通信,以及地球(包括地表、地下、水下)、卫星、空间站之间的联系。而7G则是进一步利用中微子通信、引力波通信或者其他通信黑科技,实现地球与空间站、航天器/探测器、月球、宇宙星系之间的无障碍通信。到时候,人与人之间、人与物之间甚至人与自然界之间的进行,真正实现全域通信,无处不在,无处不达。
当前,全球仍处于5G的建设期,但先行者们已经在探索下一代网络的演进,比如,在5G中实现领先的中国移动已经着手6G的研究和开发,当前已围绕6G发布30多本白皮书,联同产业界在广泛地开展系列6G潜在关键技术的布局。
按照中国移动的规划,6G将具有全域立体覆盖、网络极致融合、架构分布至简、智慧内生泛在、安全内生可信、运营孪生自治、绿色低碳开放等全新特点,将实现超强的网络性能,比如,6G的数据传输峰值传输速度达到 100Gbps – 1Tbps,为5G的10-100倍;通信时延将低至0.1毫秒,是5G的十分之一;连接设备密度达到每立方米过百个,拥有超高密度;定位精度将达到厘米级,相比5G提高10倍;6G将采用低中高频段深度融合,网络容量可达到5G基站的1000倍;此外,6G的中断机率小于百万分之一,拥有超高可靠性,可应对复杂的“地天空”通信场景。

至于7G,现在谈7G的技术实现还为时尚早,但毫无疑问7G的演进肯定是建立在6G的基础上的,6G的技术体系将成为7G演进的基石,地球要流浪,进入到星际空间,必不可少的是星际通信能力,这都将在7G中实现,到时候,量子通信、中微子通信、引力波通信等都有可能变成现实。
此外,在移动通信之外,光传输互联网也是必不可少的通信能力,电影中3个互联网中心的同步控制和传输是启动行星发动机的关键,这需要强大的海底光传输网络和传输能力保障。当前,光传输互联网是业界研究的重点,中国移动提出了基于OXC的光电联动新型全光网架构,可实现全光互联、高速传输、低时延和算光协同,从近期看,可构筑算力网络的光底座,从远期看,将实现全球一体的实时通信和大容量灵活传输。
第二,超强的计算能力

在电影中,为了实现移山计划,科学家们打造了550W量子计算机,借助550W的强大算力,既可以辅助行星发动机的工程建设,还可以进行组网协调运转,根据第一部里“春节12响”的设定,它还有编程功能——这些特征说明,“流浪地球”设定里的量子计算机已经属于“通用量子计算机”了。

此外,地球要向宇宙深处流浪,探索新的家园,自然需要了解和分析宇宙,比如,研究宇宙结构形成和时间演化,从而揭示宇宙的物质组成以及宇宙演化过程、暗物质、暗能量等宇宙学问题,这需要对数十万到百万个宇宙论模型进行精确的计算,目前可观测的宇宙有2万亿个星系,万亿亿个星球,要完成这个任务,需要巨量的计算资源。
虽然我们现在距离量子计算机这种超强的单体计算机还有很远的距离,但我们也已经走在了算力建设的路上——算力网络,就是我们当前应对算力需求大爆炸而作出的解决方案。
其中,中国移动作为算力网络的主导者,开创性提出:打造以算为中心、网为根基,多种信息技术深度融合的算力网络,推动算力成为与水、电一样,可“一点接入、即取即用”的社会级服务。当前,中国移动正深入推进“产业实践”,坚持适度超前建设基础设施,坚持技术创新和业务创新双向驱动,加速技术应用成熟,加快算力网络落实见效。
而算力网络的最终形态就是把地球变成一个超级数据中心,基于发达的移动网络,融合量子计算的硬件、软件、算法能力,实现算力无所不在,智能无所不及,到那个时候,其实算力网络也就是一台无所不在的550W量子计算机了。
第三,高度发达的人工智能能力

电影中人工智能无所不在,比如,我们能看见的智能机器狗“笨笨”,已经形成了独立的意识和拟人化的思考模式。比如,我们看不见的550W,可以不需要再人工干预的情况下就可以自动生产出推动地球运动的发动机,能在最短的时间内做出最正确的决定,是趋于完美的智慧体,可以说,没有550W、没有人工智能,地球不可能流浪。

流浪地球时代的人工智能无所不及,帮助人类获得超越自我的能力,成为工程师的规划者和执行者,成为科学家的显微镜与望远镜,让我们的认知跨越微小的夸克到广袤的宇宙。
当然,当前我们在人工智能上仍处于起步阶段,但随着数据的大爆炸以及算力网络的发展,人工智能将从当前的感知走向认知,具备创造的能力,更加普惠并赋予万物智能。
在这个过程中,离不开业界的共同努力,比如,中国移动就高度重视人工智能发展,在“创世界一流力量大厦”战略目标中,“融智”贯穿其中、是重要战略支柱。此外,围绕“世界一流信息服务科技创新公司”新定位,在新型信息基础设施和新型信息服务体系布局建设过程中,都将人工智能以及融智作为重点与核心。
在人工智能布局方面,中国移动按照一个引擎两个面向展开整体布局,一个引擎指的是打造九天人工智能为融智核心引擎;两个面向,一是全面服务公司数智化转型的发展,二是面向国家人工智能领域的科技创新贡献重要力量。2022年11月科技部正式批复支持中国移动建设“智慧网络”国家新一代人工智能开放创新平台,迈入“人工智能国家队”行列。
1995年罗素在《地球脑的觉醒》一书中提出“人类的各种连接,正在使地球成为类人脑组织,地球正在觉醒”的观点。从身体到神经再到大脑,整个数字世界正在向着高等生命进化。随着数据、算力及算法取得不断的突破,人工智能可能进入一个永恒的春天,如果真有地球流浪的那一天,我们的人工智能可能也将达到550W的水平。
第四,多维度感知能力

在《流浪地球》中,人们将距离太阳4.2光年的比邻星作为新家园,纵观整个流浪地球计划,人们先用500年加速至光速的千分之五,再花1300年走完全程的三分之二,然后用700年减速进入比邻星的引力范围,调整地球航向,使其泊入稳定的公转轨道,整个过程持续2500年,跨越100代人。如此漫长的旅程,那地球在宇宙中航行,如何确保不迷失方向呢?

在电影中,移山计划是以“空间站+MOSS”作为地球的领航员,通过对宇宙环境的感知、航行路径的探测,来实现对地球的领航,在这个过程中,实现算网智一体后7G将发挥重要的作用。比如,通过7G网络的空间通信能力,来感知地球航行过程中的位置变化,对地球进行定位;同时通过7G网络的强大计算能力,来实时计算地球的流浪方向,并依靠强大的人工智能能力来实现精准、同步的行星发动机控制和巡航轨迹校准等。
第五,强大的安全保障能力

地球要在宇宙中航行2500年,这是一趟异常艰苦、险恶的旅程,因为太空并不是我们抬头仰望星空那样美丽浪漫,而是危机四伏——真空,低温,太阳辐照,离子辐射,X射线,原子氧,太阳风,磁场,微流星,宇宙尘埃,引力,失重,碎片,辐射沉,分子沉等,这些都将会给宇宙航行带来极大的风险。
另外的危险则是来自于地球内部,在电影中,影片中第一场大战就是联合政府太空电梯的操控系统被黑客入侵,而负责守卫太空电梯的无人机部队也被操控,导致大量武装无人机对太空电梯基地展开了集群攻击。如何确保信息系统的安全,也是流浪计划的关键。

事实上,人类对“安全”的追求从来没有停止过,从原始人建起简陋的石头屋开始,人类就一直在谋求安全的生存方式。哪怕在今天,安全也是放在人们面前的首要命题,具体到通信上,一方面,人们不断挑战各种极端环境下的信息基础设施的安全,比如,中国移动在珠穆朗玛峰上建造了世界上海拔最高的5G基站,目的也是要挑战在高海拔、超低温环境下的网络保障能力;另一方面,人们越来越重视数据安全和网络安全,中国移动持续推进5G安全能力建设,逐步明确5G安全保障重点,在中国移动当前的6G规划中,更是高度重视网络的安全内生可信。
第六,数字生命或许也是可选项。

刘慈欣曾经在科幻小说《不能共存的节日》中这样写道:“人类面前有两条路。一条向外,通往星辰大海;一条向内,通往虚拟现实。”在电影中,有两股势力一直纠缠始终,成为推动剧情的主要线索:一派是流浪地球计划,主张将地球带离并寻找新的恒星系统,另一派是数字生命计划,认为只要将每个人的思维都存储在计算网络中,并借助强大的算法使思维能够自我更新和成长,就相当于赋予了每个人一个数字生命,在虚拟世界里得到永生。电影中自然是流浪地球计划否定了数字生命计划,一句“没有人的文明没有意义”可以看作对“数字生命”最精炼的审判词。但在电影的结局,恰恰却是数字人拯救了地球。

抛开两派间的争斗不说,在6G、7G网络的庞大算力和智力的支持下,再借助脑机接口等手段支撑意识的上传,数字生命将可能成为现实。事实上,当前业界在数字孪生上的研究,已经迈出了数字人的第一步,比如,中国移动当前正在围绕孪生系统人机交互、数字孪生可视化技术等进行深入研究开发,推进数字孪生向向智慧生活、智能制造、智慧交通、智慧城市等垂直行业拓展,同时,中国移动这两年也在提前布局元宇宙核心领域和关键环节,让数字孪生的曙光照进更多有数智化转型需求的领域,实现“人机物”多元主体的永续在线和实时交互。当数字孪生人在7G网络的加持下形成自我意识,或者获得人类的意识,借助强大的算法使意识能够自主成长,这时候数字生命就诞生了。

结语:地球流浪需要7G,7G需要业界共同努力
从《流浪地球2》这部科幻电影中,我们可以看到,通信网络是推动未来世界发展的主导力量之一。通信网络经过近两个世纪的发展,依然看不到任何放缓的迹象,短短30年,在中国移动等通信企业的推动下,通信技术就实现了从2G到5G的快速升级,从ADSL到千兆光纤家庭的规模部署,可以预料,未来10年、30年通信网络将持续探索新的场景和技术,向着6G、7G迈进!

如果真有地球流浪的一天,以中国移动为代表的通信企业仍将为人类连接未来、连接希望。

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