2022.61白皮书影响未来信息通信发展的十大跨领域创新方向(2022) 前言过去几年，第五代 （ 5G ） 商业化加速了消费升级，生产效率和社会和谐，以数字智能化转型和实现高质量发展为主要目标。5G 的快速发展带动了大数据，云计算，人工智能 （ AI ） 以及芯片和设备等其他交叉领域的进步和融合。通信技术 (CT) 、信息技术 (IT) 和数据技术 (DT) 的深度融合已成为未来的必然趋势。与 5G 相比，跨领域和跨学科的 IT (i 。Procedres.， 支持或影响信息通信发展的跨领域技术 ） 将加速第六代 （ 6G ） 发展的整合，并发挥重要的催化作用。有望在 6G 的发展中突破超大带宽、确定性延迟、低功耗、低成本、高安全性、易部署和易操作等关键挑战, 推动社会向 “数字孪生 ” 和“ 智慧无处不在 ” 迈进, 真正实现虚实融合互动的 “Metaverse ” 。近日, 针对传统的信息通信领域, 中国移动发布了一系列白皮书, 2030 + 愿景与要求、技术趋势、网络架构展望等。本白皮书旨在根据 2035 年的信息通信技术 （ ICT ） 蓝图，选择未来影响信息通信发展的十个跨领域创新方向。白皮书分析了相关挑战, 并呼吁学术界和工业界给予更多关注和投入, 共同应对这些挑战, 以确保未来信息通信业的持续、健康和跨越式发展。从中国移动的角度来看，十大跨领域创新方向是未来可能影响信息通信业发展的关键领域。它们涉及终端、管理、云、计算、安全、低碳以及范式，这些都只是为了启示，甚至不全面。在研究和探索过程中，有必要与学术界和工业界的同事一起进行校准和迭代更新。 Content前言 .....................................................................................................11.新感知 — — 全面智能感知物理世界 ..................................................12.新终端 — — 人机交互的新形式 .........................................................63.新的计算能力 -- 实现高效、大规模的安全数据处理 ...........................94.新的安全 - 未来网络的内置安全系统 145.低碳创新 — — 帮助实现碳峰值和碳中和目标...................................196.新材料 — — 未来信息网络发展的基础............................................237.新仿生学 — — 生物技术与信息技术的结合 .....................................268.新网络 - 具有开放 ， 灵活和类似构建块的体系结构的 “连接计算能力 ” 网络。 309.新基础设施 — — 通信与公共基础设施的整合 ..................................3310.新范式 — — 创新工业和商业模式 ..................................................36Conclusion ...........................................................................................41 1人民对美好生活的渴望将继续下去。到 2035 年，人类有望建立一个 “数字孪生和智慧无处不在 ” 的数字智能社会，并生活在虚实互动的元宇宙世界中。未来, 信息通信网络将向更多场景拓展、赋能更多行业, 与 “新感知 ” 、“ 新终端 ” 、 “新组网 ” 、“ 新计算能力 ” 、 “新仿生学 ” 、“ 新安全 ” 、 “低碳创新 ” 、“ 新材料 ” 等交叉领域更加紧密地融合在一起。通信基础设施可以与 “新设施 ” (例如市政管理、运输和物业管理) 集成。这将导致未来信息通信行业与这些交叉领域之间的边界更加模糊，从而使跨界融合成为一种 “新范式 ” 和新常态。因此，更多的颠覆性创新将出现在商业模式和产业生态中。1. 新感知 — — 全面智能感知物理世界随着物联网 （ IoT ） 技术和应用的进步 ， 未来的传感技术将从单功能和低智能发展到多功能 ， 协作和高智能 ， 以支持新兴应用 2集成传感和通信、人类数字孪生等场景。1.1传感技术作为连接物理世界和数字世界的桥梁，传感技术已经成为工业数字化的基石，对整个行业的发展越来越重要。未来，传感器的发展将融合各种技术，传感器将与通信，能量收集和异构集成等技术集成，从而实现更准确，可靠和强大的传感能力。 集成传感和通信未来，传感技术将不再局限于硬件设备，而是可以利用无处不在的网络信号来实现环境感知。当物体在射频 (RF) 场中运动时, 可以通过分析无线电电磁波的信号变化来识别物体的位置、运动速度、运动方向和姿态, 从而实现大规模的环境感知。集成传感通信技术是通信与雷达的融合, 因此基站需要在时域和空域上分配传感资源, 需要支持传感和数据处理功能。 3尽管目前相关研究仍处于早期阶段。 被动传感技术通过将环境能量收集技术与传感器集成，传感器可以使用振动，温度，光和通信信号作为能源，因此传感器不需要电源，可以极大地扩展应用场景。无源传感技术的关键是提高能量转换效率，这与物理学和材料科学有关，也涉及低压储能机制、高效的能源管理算法和软件。因此，无源传感的最大挑战是将基础科学、电子电路和软件结合在一起，同时实现这些技术之间的最佳平衡。 微系统技术随着新兴技术的发展, 集成电路 (IC) 的性能逐渐接近摩尔定律的极限。因此，该行业将微电子与其他学科相结合，产生了一种新技术 - 微系统，从而实现了 “超过摩尔 ” 。微系统技术是微电子学，微机电系统 （ MEMS ） 和光电子学的结合，具有小型化和系统化的特点。微系统通过使用先进的集成方案在系统级产生新的功能来实现小型化。 4微系统技术的难点在于在实现不同模块间的耦合和联合的同时保证较高的集成密度 ， 微型化也对微系统技术的鲁棒性、可靠性和验证技术提出了挑战。智能感应物联网，大数据和 AI 技术的进步促进了社会的数字化和智能化转型，使所有设备能够连接和集成，以实现数据驱动和增强智能。未来的传感技术将有新的特点 ： 第一，智能，包括强大的传感能力和先进的理解能力 ； 第二，自主性，当在无人值守的环境下操作时 ，传感器具有较强的环境适应性和自组织能力 ； 第三，协作，设备之间应动态共享资源 （ 数据，知识，计算，通信和电力资源 ），并通过协作提供复杂的服务。但是，要实现这些功能，智能传感需要关注以下挑战 ： 首先，需要提高物联网服务的智能水平。该系统要求具有从小样本数据中学习的能力, 可用于构建物联网知识图谱, 实现资源虚拟化、协同计算环境共享, 从而达到较高的智能水平。其次，物联网服务的学习能力需要。 5被改进。通过可穿戴设备、环境和人员之间的数据交互，物联网设备应识别和预测人类行为和情绪，并按需提供服务以满足个性化需求。第三，物联网服务的上下文联动能力需要增强，例如用户需求和数据之间的多对多映射需要复杂的计算，传感器和执行器的行为需要设计相应的协调模型。1.2人类数字孪生数字孪生是新感知的典型用例之一，它基于新兴的感知技术和智能感知能力，可以执行体感感知 ，情感感知, 以及对人体的意识感知, 通过学习人类体感数据和人类使用的设备和环境的数据, 了解人类大脑的神经可塑性, 使人体和虚拟孪生相互映射。数字孪生还涉及人类领域的采集和传输技术，例如脑机接口和分子通信，以及信息处理，例如计算和演示。数字孪生的实现面临着许多技术和伦理方面的挑战, 首先是如何有效地融合来自不同来源的数据, 并利用 AI 和其他算法来实现准确的 6体感双胞胎的诊断和预测 ； 第二个是如何读取和量化共情双胞胎的人类情绪和五种感官感觉。体内信息传递需要复杂的人体通道环境, 基于分子通信的多维异构传输系统等相关技术仍需改进和系统验证。第三，脑科学仍处于起步阶段，脑机接口技术需要突破意识感知。第四，将出现许多新的伦理和隐私安全风险，需要制定相应的政策法规。2.新终端 — — 人机交互的新形式新的人机交互将缩短人与机器之间的距离。将来，新的终端应该舒适，方便，生物友好，低功耗和无处不在。柔性电子设备将更贴近人体，甚至融入人体 ； 全息显示可以产生更多身临其境和交互的成像效果，为用户带来更丰富的感官体验。新终端可能是 “不可见的 ”，使用户能够通过无处不在的传感设备、云计算能力、友好的人机交互技术和无处不在的通信能力，获得更丰富的非感知体验。 72.1 柔性电子柔性电子可以概括为在柔性塑料和薄金属基板上制造有机 / 无机电子器件的新兴电子技术 ， 可用于柔性电子显示器 ， 有机发光二极管有机发光二极管（ OLED ） ， 印刷射频识别 （ RFID ） ， 薄膜太阳能电池板 ， 具有独特的柔韧性和延展性 ， 以及高效 ， 低成本的制造工艺。与传统 IC 技术一样，制造技术和设备是柔性电子技术发展的主要动力。柔性薄膜晶体管技术是其中的一项重要技术。与刚性硅基 IC 相比，柔性非硅基芯片是通过在塑料或金属箔基板上制作薄膜晶体管来实现的。它不仅制造成本更低，而且更薄，更灵活。柔性电子制造的关键是如何在更大的衬底上以更低的成本制造更小的柔性电子器件。其技术水平可以通过芯片的特征尺寸和基板的面积来衡量。只有当芯片中包含的晶体管达到一定的密度时，柔性芯片的性能才能与传统的硅基芯片相比。 8柔性电子技术将突破经典硅基电子的内在局限性，为后磨牙时代的器件设计集成、能源革命和医疗技术变革等未来产业发展提供重要机遇。目前，有两个主要挑战。首先是机械问题。柔性电子元件在反复折叠和弯曲时会继续承受交变应力，时间长了容易开裂。它主要通过结构设计来克服。第二个挑战是电子封装的问题，即如何将集成在柔性基板上的元器件紧密封装，实现预期功能。2.2 全息显示全息传播将结合 AI 、大数据等技术, 构建多智能体, 实现物理世界与数字世界的融合与交互, 提供虚实交融的全新生活体验。全息通信将融合 AI 和多种交互方式，利用新型全息显示终端和设备，从视觉、听觉、触觉等多个维度为用户提供双向循环耦合体验。全息通信的关键技术包括全息显示、传感交互和数据通信。 9全息显示可以承载多种新型智能终端，涉及动态计算、三维显示、光学加密和压缩编码等技术 ； 传感交互需要支持多通道虚拟现实融合交互能力 （ 如手势、姿势、眼动、语音、嗅觉和触觉 ） 。多维信息极易受到噪声、抖动、丢包等因素的影响而失真, 这对保持交互的自然性、真实性、沉浸性和同步性是一个极大的挑战。全息显示和传感相互作用产生的大量复杂数据对通信有很高的要求。这些数据可能来自视频、音频、触摸或人、物理对象和背景环境。所需的网络传输带宽非常大。压缩处理必须使用高效的编码 / 解码技术。同时需要超大带宽、超低时延、云边融合计算能力、高同步、强安全性等技术支持。3. 新的计算能力 -- 实现高效、大规模的安全数据处理随着 ICT 将世界推向数字经济社会 ， 海量数据已成为越来越重要的生产要素。作为一种新的生产工具 ， 计算已经渗透到 10经济和社会的许多方面。换句话说，计算能力就是生产力。对计算能力的需求正在迅速增长，导致全球计算技术和行业的巨大变化。其系统呈现出多元化和多元演进并存的趋势。量子计算、光计算、轻量级计算、隐私计算等非经典计算正逐步从理论走向实践。3.1量子计算量子计算是遵循量子力学控制量子信息单元进行计算的一种新的计算模式, 它以量子比特为基本单元, 通过量子态的可控演化实现数据的存储和计算, 具有并行计算能力强的优点, 可以对一些具体问题提供指数加速。量子计算可用于量