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五问科创新风|5G:位居世界前列,自主创新力度仍需加强

来 源:澎湃新闻
发布时间:2021-02-18

【编者按】

科技改变世界,创新决定未来。

站在2021年的新起点,澎湃新闻·智库报告栏目推出新春策划“五问科创新风”,我们邀请工程师、产业研究者及企业高管,讲述集成电路、人工智能、自动驾驶、基因测序、燃料电池、区块链、石墨烯、5G等科创领域的理想与现实,找差距、补短板,修炼内功、赋能未来。

澎湃新闻:目前移动通信行业最前沿技术达到什么程度?

王志成:移动通信,十年一代。从2019年上半年开始,全球主要国家纷纷颁发5G商用牌照,5G商用时代到来。5G是移动通信行业已经产业化的最先进的技术,要想让5G更好为用户服务,除了网络之外,还需要终端、平台和应用等协同发力。以下对上述技术点的发展现状进行分析:

首先,网络。在讨论5G是什么的时候,负责标准制定的国际电信联盟(ITU),明确了5G需要实现三大场景,即eMBB(更快的连接速度)、mMTC(同一区域内,能够有更多的联网终端)、uRLLC(网络响应的速度更快)。经过业内企业协同研究,支持上述三大场景的技术标准均已落地,并正继续优化当中;同时,网络的概念正在扩大,向涵盖云计算、边缘计算、网信安全等在内的新型基础设施方向拓展,各原来独立设施间相互融合(如云网融合、云边融合等),并且通过AI助力,确保数据得以有序传输与处理。

其次,终端。它是由芯片、传感器、屏幕、电池等一系列的部件所组成,每个部件均蕴含着复杂技术以及配套产业链。概括而言,芯片目前最先进的制程工艺达到5nm,3nm预期在2022年量产,纳米级数越低,就意味着能够在同样尺寸内,容纳更多的集成电路,从而提升算力,并保证终端的超轻薄和散热等要求;传感器包括摄像头,陀螺仪、温度传感器等各种感知外部环境的组件,可感知范围的扩张、可感知精度的提升,是发展方向,例如在手机摄像头中,数亿级别像素、光学可变焦、红外感知等均被引入进来,又例如智能手表上,已经支持无创血糖监测;屏幕上,先进技术是发展清晰度更高、色彩饱和度更高的屏幕,一些顶配的手机已经使用4K屏幕,同时可折叠的屏幕亦在若干款机型上得到试点应用;电池上,尽管近年来石墨烯电池、燃料电池等新技术不断涌现,但产业当中实际应用的仍然是锂电池和镍氢电池技术,提升能量密度和快速充电是在现有技术体系中能够实现的提升点。

第三,平台。它的核心,是蕴含众多基础的算法,把外部采集的数据进行深度处理,从而为应用的实现提供输入。相关算法,不仅仅需要基础理论支持,同时需要长期实践检验,这是技术底蕴积累形成的过程。例如,在网络游戏中,先进的游戏引擎,是该领域先进技术代表;在机器视觉中,经过无数次训练,知道某个图片是代表谁的脸,代表怎样的产品瑕疵,是该领域先进技术达标。

第四,应用。它的核心,是如何最大程度利用网络、终端、平台等基础资源,以形成更优质的用户体验、新型商业模式。例如,云游戏是充分利用5G高速网络优势,使得在低配置终端上,亦能使用高画质的游戏;5G直播,使得每个自媒体主播,可以进行野外生存、户外运动等方面的新型直播;外卖、快递等行业,可以实现人、货、车的全位置监管,促进共享用工模式形成,并建立可移动的分仓。

澎湃新闻:在移动通信领域,中国目前达到怎样的水平?

王志成:以商用时间而定,中国3G落后全球首个商用国家9年,4G落后4年,而5G则是同步商用,并且已经建设全球70%基站;以5G网络技术而言,中国积极参与全球标准制定,拥有全球30%左右的核心专利,真正成为领先者。

总体而言,中国在移动通信领域,整体上达到全球先进水平,如5G网络技术等。其中,主要在四个方面领先:第一,是由中国主导,并开展规模化应用的产业技术环节,例如在NB-IoT领域,就显著领先世界其他国家,并且基于本土应用所实现的先进技术和产业链,实现对外的输出;第二,是在直接面向市场的应用技术层面,一方面可以站在巨人肩膀上进行研发,另一方面有巨大的市场加以支持;第三,是依靠更加保护创新的氛围中,所成长起来的技术和产业,例如领先全球的移动支付领域;第四,是依靠规模化基础产业环境而形成的技术,例如图像识别领域,海量的众包人工智能训练师等。

澎湃新闻:在这个领域,中国的短板在哪里?

王志成:在5G业务领域,中国也有若干显著的技术短板,这在近两年逆全球化浪潮中,得到了证实。其中的核心,第一,是产业上游的先进技术,包括先进芯片设计与制造、高精度传感器、复杂操作系统等,这不仅是一项技术落后,而是整个技术都有待加强,例如在芯片上,想制造最先进的5nm芯片,需要有光刻机、光刻胶、芯片流水线等一系列环节,2020年,因为技术禁制,华为麒麟5nm芯片成为绝版,这也充分说明了,中国技术水平仍有待提升。第二,是产业中下游的一些平台或应用,它们共同特征是需要长期技术积淀,例如游戏开发引擎、工业设计软件等,目前已经发现,基本没有完全替代品存在。

澎湃新闻:未来,行业发展需要克服哪些困难?

王志成:为了更好促进移动通信产业的发展,未来需要克服三个方面的困难:

首先,是产业上游的供给限制困难。缺乏自主的中高端芯片、中高端传感器、中高端工业软件等,一直是全行业长期的痛,不仅仅每年需要花费大量资金进口,更重要的是,它们像达摩克利斯之剑,高悬在中国产业界上方。近年来,华为和中兴公司的案例,已经证明,在极端情况下,中国业内企业生产将无以为继。因此,尽管随着美国领导人的更换,中美关系得到缓和,但自主创新力度仍需要加强。

其次,产业基础设施先进化改造的问题。数据量是几何级增长,然而网络等基础设施则是线性增长。为了能够在有限的基础设施之上,容纳越来越多的数据应用,需要提升基础设施的先进性水平,包括数据本地化处理、减少数据流动、算力随数据部署等。各运营商正在推动的云网融合等,均是在解决上述问题。

第三,网络基站规模化建设所遭遇的障碍。由于技术特性,5G基站需要建设更多的数量,才能达到和4G基站相同的效果。从宏观角度而言,对能源消耗是相当巨大;从微观角度而言,需要更多的站址选择。目前的铁塔公司、运营商间共建共享、家庭微基站等,均在着力解决上述问题。

澎湃新闻:在移动通信领域,未来努力方向是什么?

王志成:以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局,是已经明确的战略方向,在移动通信技术领域亦不例外。

首先,对于国内循环而言,必须要培育起完整的先进技术体系,完整的产业链体系。最低的要求,是在国外对中国完全断供的情况下,能够有一套备用的方案,哪怕性能会弱一些。更高的要求,是国内具备完整的、达到世界先进水平的技术与产业链。目前,政策上已经明确了方向和发力点,未来需要产业的协同配合,高等院校与科研机构从人才培养切入;政府等单位优先采购国产技术占比高的产品,以市场拉动供给;政府牵头,成立母基金、放宽IPO准入条件,促进社会资金向长期见效的底层技术领域转移。

其次,对于国内国际双循环而言。第一,是绝不能与国际断开连接,毕竟中国需要国际市场,同时一些基础技术和产品短期内仍需要依靠外部供给;第二,是需要继续积极参与各类标准化组织,以专利、标准等建立技术高地,达到别国必须需要中国技术授权的境地,使得技术禁制彻底成为不可能的事情;第三,是需要将在中国市场上成长起来,拥有较高性价比的产品与技术对外输出。

 
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