吴小坤 | 颠覆性技术还是过渡性技术:应用视角下5G的优势与局限【“5G:'鸿蒙'初开的信息革命圆桌会议”⑦】-IOTA

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吴小坤 | 颠覆性技术还是过渡性技术:应用视角下5G的优势与局限【“5G:'鸿蒙'初开的信息革命圆桌会议”⑦】

阅读量：3635227 2019-10-21

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颠覆性技术还是过渡性技术：应用视角下5G的优势与局限
吴小坤 | 华南理工大学新闻与传播学院教授
原文原载《探索与争鸣》2019年第9期
点击文末“阅读原文”可下载全文
非经注明，文中图片来自网络

吴小坤教授
自1978年，美国贝尔实验室开发了先进移动电话系统(AMPS)，建成蜂窝移动通信系统（即1G网络）后，在过去的40年中，无线通信网络经历了三次大规模的颠覆性更新，诞生了2G、3G和4G网络。2014年，IEEE通信传播杂志设立了关于5G网络的讨论专刊，5G相关的文献中经常会描述和沉溺于互联网的瑰丽景象。自那以后的5年时间里，5G的概念逐渐固化，主流技术公司和运营商开始了5G网络的部署。
2019年被称为“5G元年”，由于具备高速度、泛在网、低功耗、低时延的特点，5G网络被赋予能够改变生活的颠覆性技术之厚望，并被认为将带来新的“信息技术革命”。从现在开始的未来10年，5G所带来的软硬件更迭更是意味着互联网企业格局或将再次变革。但也有人指出，5G提供的只是性能提升，而不是技术突破。虽然5G采用了渐进式的发展策略，能够提供比4G更多更好的服务，但与4G相比并没有提供新的感知维度。在国内各界热情拥抱5G之际，适时审视其优势与局限性十分必要，这也将有助于更理性地看待5G及其后续的信息产业布局。

IBM、谷歌等一些大型计算机公司对智能化概念产品的研发以及公众发布，开启了人们对“智能生活”指日可待的想象。这之后，每一次科技进步都伴随着这种迈向智能时代的想象。不少人认为，5G将深刻改变我们生活的社会，推动一场全新的信息革命。关于5G的时代想象包括：VR的普及、无人驾驶汽车、工业智慧工厂、万物互联、远程医疗等。需要指出的是，这些愿景的实现并非仅靠通信能力的提升就能完成，需要硬件布局、数据计算能力、社会经济水平的整体提升，在5G的规划时间内是否能够实现还有待商榷。
5G信息传输的优势与局限
5G在技术架构上与之前的1G到4G网络有着比较大的差异，其中两个关键技术是软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV），能够将控制面与数据面分离。换言之，软件定义网络消解了硬件对软件系统的“决定权”，控制系统中的“方言”被淘汰出局，硬件通用化程度提高，从而打破垄断。从技术层面看，这两项技术将调制解调器通信网络转移到了基于软件的虚拟网络，同时支持网络切片，并提供强大的虚拟化功能，允许在共享的基础设施上创建多个虚拟网络。
5G的重要贡献在于传输速率的提升和延时性的降低。有报道称，5G的网速可达到4G的7—8倍，传输速率理论峰值可达到2200+Mbps下载速率。此外，传输速率的提升能够很好地支持互联网协议电视（IPTV）和高清（HD）视频流、高速移动服务、基本虚拟现实（VR）和增强现实（AR）服务。相比前四代移动通信网络，5G带来传输速率极大提升的同时，将应用领域拓展到智能手机的使用范围之外，在关键业务控制和智能设备连接方面深具潜力。

可以看到，5G的确带来了令人兴奋的信息产业前景，但随着网络变得越来越复杂和异构，软件定义对于5G以外的网络来说还不够。特别是，为了支持基于人工智能的应用程序，网络实体必须支持双向功能，包括通信、内容缓存、计算，甚至无线电源传输。5G还需要支持更高级的物联网功能，包括感知、数据收集、分析和存储，这些要求架构具有灵活性、适应性，更重要的是智能化。现有的SDN、NFV技术，还需要进一步改进才能够真正应对这些挑战。
5G提升信息感知，但未触及虚拟存在
5G所带来的高传输速率和低延时性，消解了传输渠道之间的差别，移动通信网络的优势凸显，这将意味着长期以来广电网和互联网在渠道竞争方面的终结。随着良好的观感体验，将有越来越多的人通过移动终端观看音视频内容，人与人之间的沟通也将更多地转向网络视频或语音通话。随时随地的可视化沟通方式，在家人、朋友等亲密关系中将大大增加。人与人之间的亲疏关系也将更明显地呈现为沟通方式的差别。
5G带来的不仅是沉浸感，而是提供了更多的参与可能性和更先进的沟通方式，观看行为不再是单一的信息接收，而是融入了社交特性。比如人们可以使用共享显示与朋友们一起远程观看足球赛事，还可以实时反馈和使用附加的视频聊天窗口。
相比之前的移动通信体验，5G提升了人们对信息的感知。在1G和2G中，人们通过语音和文本感知；在3G和4G中，借助图片和视频在头脑中建构色彩丰富的信息感知；在5G中，实时超高清晰度三维大数据被用来产生全面的感知。然而，受限于电路和器件制造能力以及智能技术的发展，5G还难以实现无处不在的虚拟存在和参与。因此，无线通信研究领域正逐渐将目光投向6G，未来关注的重点将不再是传输速率与延时，而是将更多投入通信系统中的电池寿命、器件制造能力与可靠性，以及智能终端无缝衔接等。有文献预测，2030年左右未来网络中的新通信场景，将包括全息呼叫、飞行网络、遥控驾驶和触觉智能等。

5G增强协同在，集体智能还需算法提升
5G技术特征带来的增强协同，在内容生产中却有不容忽视的意义。一个典型的应用是音视频在线协同编辑，这在5G之前几乎是不可能的。传输速度跟不上，实时的同步更新是技术痛点。5G的高传输速率为之提供了技术支撑：现场记者可以使用智能手机拍摄视频，同时自动上传云端，在内容制作群组里，一个人所做的编辑对其他人都是可见的。这种基于移动网络的活动，对媒体的内容生产流程将形成冲击。
互联网发展到今天，已经不再是简单的“虚拟空间”概念，而是与现实社会深度融合、相互交织的实体部分。在经历了去中心化和碎片化的信息表象阶段之后，丰富的网络内容开始释放出信息能量，加之5G的沟通速率与软件应用的可控性，人与人之间的沟通与协作将大大增多。大量的协作将带来“集体智能”的可能性。集体智能是一种“普遍分布的信息智能形式，不断增强，实时协调，从而有效调动公共知识”，其基础和目标是“个体的相互识别和丰富”，其初级的表现形式如维基百科（Wikipedia）和摘要（reCaptcha）等。
随着无线移动网络中生成的数据量和种类的显著增长，为数据驱动的网络规划和操作提供了巨大的机会。移动网络对速率、延迟和连接数量的支持，越来越多的事物以更高效的方式被连接起来，所产生的信息可以被协同利用。但是，如何利用这些信息创造出新的价值，不仅取决于信息的生产和传播速度，而且依赖其开放性、共享性、自主性等条件。网络上的信息将继续保持碎片化特征，需要借助更为有效的算法对信息进行分类、提取和理解，从而催生其形成新的智慧。这并非一个简单的过程。从现实的情况来看，从大量的异构数据中挖掘有价值的信息，并能够形成某种智慧形式，还是一个美好的设想。可以预见，与互联网信息上一阶段的全面增量不同，随着5G传输效能的提升，未来网络信息应用的一个重点将放在信息过滤与数据冗余问题的解决等方面。这也就意味着，需要面向信息流处理的算法在运算能力和稳定性方面均需突破。
结语：理性看待5G对信息社会的改变
从上述优势与局限性可以看出，5G在信息传输、控制与通信能力方面的重要推进，让人们产生了对未来技术改变生活的无限憧憬。但目前来看，5G的颠覆性似乎并没有公共讨论中的那么大。首先，4G已经被证明是一个游戏规则的改变者，在技术和商业方面取得了巨大的成功，实现了移动购物和支付、智能家居、移动游戏等各种创新应用；除了增强协同之外，5G在游戏规则创新方面的空间非常有限。其次，当下对5G未来的想象很多都是基于人工智能的发展，但无论从智能算法还是与之相适应的硬件更替速度来看，华丽的未来并非指日可待。再次，对5G的期待很大程度上来源于5G所带来的商业机会，这也从一个侧面说明5G或将带来商业领域的局部洗牌，但也不乏商业泡沫的存在。

值得注意的是，尽管5G也才刚起步，世界各地在无线通信领域已经开始6G项目的投入。2018年8月，IEEE推出了“启用5G及更高版本”的IEEE未来网络项目。学术界也开始涉足6G的研究，2019年3月，第一届6G无线峰会在芬兰列维举行，正式开启了学术界的6G研究竞赛。世界各地还举办了一些研讨会，讨论6G的可能性。在信息感知的层面上，6G有望成为无线移动通信的转换点。除了增强传统移动通信外，2030年之后，6G被寄以实现“大通信”信息图景的期待。
其中，全息通信与触觉通信方式将改变信息接触样态，并进而影响人们的生活习惯。全息通信在可忽略的时间内传输实时运动的真实图景，因此需求一个高效的跨层通信系统，并对全息分辨率、连接稳定性和用户连接数提出新的要求。在全息通信传输接近人、事件、环境等真实场景的虚拟视觉后，为触觉互联网创造实时远程交换的条件，但5G无线通信网络还不能满足这些要求。触觉互联网的研究更倾向于对人的生物特征进行模拟，与之前主动性的通信方式大不相同，通信成为一个自然而然的过程。因此，需要能够感知和处理不同物理量的混合通信技术，并与接收器共享，通信过程中同时保证个体信息的隐私安全。
移动通信技术发展到今天，已基本覆盖了社会生活的方方面面，采用了全新技术标准的5G，是一次通信速率与控制分层的巨大飞跃，开启了通往智能化社会的大门。尽管从应用层面看，5G是建立在4G基础上的拓展，并没有创造出新的信息感知方式，但随着硬件性能和人工智能的发展，未来人与人、人与物、物与物通过移动无线网络紧密相连已是大势所趋。但是，5G会不会像3G那样，建设没多久就过渡到4G，需要在5G的投入规模上做出合理判断。现在则更需要客观理性地看待5G，在未来移动通信网络布局中再次抢占先机。