1、遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向中国移动研究院/中国移动未来研究院2022.2（2022）遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向序言序言5G 商用两年来，以推进数智化转型、实现高质量发展为主线，正加速推动消费升级、生产增效及社会和谐。5G 的蓬勃发展牵引着大数据、云计算、人工智能等技术，以及芯片、器件等交叉领域的快速发展和相互融合。CT（通信技术） 、IT（信息技术）与 DT（数据技术）的深度融合已成为未来发展的必然趋势。与 5G 相比，跨领域、跨学科的泛信息技术（即支撑或影响信息通信发展的交叉跨界技术）将在 6G 中加速融合，发挥巨大的催化剂作用,期待能够突破 6G 产

2、业发展中面临的超高带宽、 确定性时延、低功耗、低成本、高安全、易部署运营等核心挑战，推动社会走向“数字孪生”和“智慧泛在” ，真正实现虚实智能融合交互的“元宇宙”世界。前期，面向传统信息通信领域，中国移动已发布了 2030+愿景与需求、技术趋势、网络架构展望等系列白皮书。本报告旨在面向泛信息通信领域，针对 2035 年左右信息通信的发展愿景，遴选出影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向， 提出仍然面临的挑战，呼吁学术界和产业界共同关注和投入，协力解决这些挑战，以保障未来信息通信产业持续、健康、跨越式的发展。这十大跨界创新方向是从中国移动视角出发， 可能影响未来信息通信产业发展的关键领域，涉及端

3、、管、云、算力、安全、低碳、范式等方面，只为抛砖引玉，难免挂一漏万，还需要与学术界、产业界广大同仁一起在研究探索中不断校准与迭代更新。目目 录录序言. 1一、新感知全面智能地感知物理世界.1二、新终端新型的人机交互形态.4三、新算力赋能高效安全的海量数据处理.6四、新安全构建未来网络的内生安全体系.9五、新低碳助力“双碳”目标实现.12六、新材料未来信息网络发展的基础.15七、新仿生将生物技术与信息技术融合.16八、新组网开放柔性积木式“连接+算力+能力”网络.19九、新设施通信与公共基础设施融合一体. 21十、新范式创新的产业模式与商业模式.23结语. 26遇见未来影响未来信息通信发展的十大

4、跨界创新方向1人类对美好生活的追求永不停歇。到 2035 年，人类有望构建出“数字孪生、智慧泛在”的数智化社会，生活在虚实交互的元宇宙世界。 未来信息通信网络将拓展更多场景、 赋能更多行业，与“新感知” 、 “新终端” 、 “新组网” 、 “新算力” 、 “新仿生” 、 “新安全” 、 “新低碳” 、 “新材料”等交叉领域更紧密融合，通信基础设施可能与市政、交通、物业等“新设施”一体化建设，这使得未来信息通信产业和这些交叉领域的边界变得更加模糊， 跨界融合将成为“新范式”和新常态，从而对商业模式、产业生态带来更多颠覆性创新。一、新感知新感知全面智能地感知物理世界全面智能地感知物理世界随着技术进

5、步和物联网应用发展， 未来感知技术将从单一功能和低智能水平向多终端多功能、相互协同、高智能发展，以支持通信感知一体化、数字孪生人等新兴应用场景。1 1、传感技术、传感技术传感技术作为物理世界与数字世界的桥梁， 已成为产业数字化的数据底座，对行业发展愈发重要。未来传感器发展呈现多技术融合特征，通信、微能源、异质异构集成等技术将与传感器结合，实现更精准、更可靠、更强大的传感能力。（1）通信感知一体化通信感知一体化未来感知将不再局限于硬件设备， 周围无处不在的网络信号状态即可实现环境感知。 通过分析物理对象运动时对无线电磁波遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向2信号特征的改变，可识别对象的

6、位置、速度、方向和姿态，实现大范围泛在感知。通信感知一体化是通信与雷达的融合，基站需要在时域和空域配置专用的感知资源， 且需支持感知探测和数据处理功能，但目前技术研究仍处于初期阶段。（2 2）无源传感技术无源传感技术将环境微能量采集技术与传感器集成，以振动、温度、光照及通信信号作为能量来源，实现传感器无源化，将极大拓展应用领域。无源传感技术的核心是提高能量转换效率，这与物理定律及材料科学有关，也涉及特殊的低压能量存储方法、高效的能源管理算法和软件。如何将基础科学、电路硬件和软件有机结合，相互平衡达到最优是实现无源传感的最大挑战。（3）智能微系统智能微系统当前集成电路性能已接近摩尔定律上限， 业

7、界通过将传感器、执行器、通信单元、电源等集成为智能微系统，实现对传统摩尔定律的超越。智能微系统技术对感知对象进行全方位、多维度感知，通过三维的异质异构集成手段实现多功能传感器的微型化，并集成信号感知、信号处理、信号传输等功能，将多元技术集成融合，可实现通感存算一体化。智能微系统的难点在于如何在保证高集成度的同时，实现各模块间的耦合协同。微型化也对鲁棒性、可靠性、测试技术等带来了新挑战。（4 4）智能感知智能感知物联网、 大数据和人工智能的进步带来的协同效应助力实现遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向3社会数智化转型， 使人类生产生活中的各类数据设备能够连接和集成，实现数据驱动和增强智

8、能。未来感知具备新的特点:一是智能性，包括强烈的感应能力和更高层次的理解能力；二是自主性，在无人值守的环境中运行时，具备较强的环境适应性和自我组织能力；三是合作性，资源动态共享（数据、知识、计算、通信和电力资源） ，协作解决复杂的服务。智能感知需关注以下挑战： 一是提高物联网服务的智能水平。系统需具备从小样本数据中学习的能力， 用于构建物联网知识图谱，实现资源虚拟化、共享协作计算环境，提高智能水平。二是提高物联网服务的需求学习能力。通过可穿戴设备、环境和人员之间的数据交互，认知和预测人类的行为和情绪，按需创建新的物联网服务以满足个性化需求。 三是提高物联网服务的上下文关联理解能力。例如，需求和

9、数据之间的多对多映射，需要复杂的推理计算，传感器和执行器的行为需要设计相应的协调模型。2 2、数字孪生人、数字孪生人数字孪生人是新感知的典型用例之一， 基于新兴传感技术和智能感知能力，可对人体进行体征感知、情感感知与意识感知，通过学习人类体征数据和人类使用的设备及环境数据， 理解人脑的神经可塑性，从而实现人体与虚拟孪生体的相互映射。数字孪生人还涉及脑机接口、分子通信等人体域的采集和传输技术，以及计算、呈现等信息处理环节。数字孪生人的实现面临着许多技术和伦理的挑战。 一是针对遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向4体征孪生，如何实现不同来源数据的有效融合，并利用 AI 等算法实现精准诊断

10、和预测；二是针对通感孪生，如何实现人类情感和五官感受的读取与量化传递。 体内信息传递需要经过复杂的人体信道环境， 相关技术如基于分子通信的多维异构传输体系仍有待完善和系统验证。三是脑科学还处于初级阶段，针对意识感知的脑机接口等技术还有待突破。 四是会衍生出诸多新伦理与隐私安全风险，需要制定相应政策法规。二、新终端二、新终端新型的人机交互形态新型的人机交互形态新型的人机交互将拉近人与机器的距离， 未来新终端应具备舒适便利、生物友好、低功耗和泛在化等特征。柔性电子设备将会更加贴近人体， 甚至融入身体； 全息显示可以生成沉浸性更强、互动程度更高的成像效果，为用户带来更丰富的感官体验。结合泛在的传感设

11、备、云化的计算能力、友好的人机交互技术以及泛在的通信能力，未来新终端将可能“有形变无形” ，使用户获得更加丰富、无感知的体验。1 1、柔性电子柔性电子柔性电子可概括为将有机/无机材料电子器件制作在柔性或可延性塑料、薄金属基板上的新兴电子技术，具有独特的柔性和延展性以及高效、低成本制造工艺，可用于柔性电子显示器、有机发光二极管 OLED、印刷 RFID、薄膜太阳能电池板等。与传统集成电路技术一样， 制造工艺和装备是柔性电子技术遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向5发展的主要驱动力，柔性薄膜晶体管技术是重要技术之一。相对于刚性的硅基集成电路， 通过在塑料或金属箔类的基板上制作薄膜晶体管，

12、来实现柔性的非硅基芯片，不仅制造成本低廉，而且更薄更柔韧。柔性电子制造的关键是如何在更大幅面的基板上，以更低的成本制造出尺寸更小的柔性电子器件， 其技术水平可用芯片特征尺寸和基板面积大小衡量。 只有在芯片内所含晶体管达到一定密度，柔性芯片才能在性能上与传统硅基芯片比拟。柔性电子技术将突破经典硅基电子学的本征局限， 可为后摩尔时代器件设计集成、能源革命、医疗技术变革等未来产业发展提供的重要机遇。目前主要面临两个挑战。一是力学问题，柔性电子元器件在反复折叠、弯曲时会不断承受交变应力，时间久了容易开裂，目前主要通过结构设计克服。二是电子封装问题，就是如何把在柔性基板上集成的部件严丝合缝地封装在一起，

13、 并实现预期功能。2 2、全息显示全息显示全息通信将结合人工智能、 大数据等技术， 构建多元智能体，实现物理世界与数字世界的融合与交互， 提供虚拟与真实交融的全新生活体验。全息通信将会融合人工智能及多种交互方式，利用新型的全息显示终端和设备，从视觉、听觉、触觉等多维度为用户提供双向循环的耦合化体验。全息通信的关键技术包括全息显示、 传感交互与数据通信三个方面。 全息显示可能承载于多种新型智能终端， 涉及动态计算、遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向6三维显示、光学加密与压缩编码等技术；传感交互需支持多通道虚实融合交互能力 （如手势、 体态、 眼动、 语音、 嗅觉及触觉等） ，这些多维

14、度信息极易受到噪声、 抖动和丢包等因素的干扰而发生扭曲，对保持交互的自然度、真实感、沉浸感和同步性有较大挑战。 全息显示与传感交互产生的大量复杂数据对通信的要求很高，这些数据可能来自视频、音频、触觉，或来自人物、实物及背景环境，所需的网络传输带宽很大，必须采用高效的编/解码技术进行压缩处理， 同时需要超高带宽、 超低时延、 云边端融合算力、高同步性和强安全等技术保障。三、新算力三、新算力赋能高效安全的海量数据处理赋能高效安全的海量数据处理信息通信技术推动全球步入数字经济社会， 海量数据成为日益重要的生产要素， 计算作为新型生产工具已渗透至经济社会各环节，算力就是生产力。当前，海量数据处理对算力

15、需求持续快速增长，催生出全球计算技术和产业的大变局。计算体系呈现多样化、多路线共存演进，量子计算、光计算、轻量计算、隐私计算等非经典计算逐步从理论走向实践。1 1、量子计算量子计算量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。它以量子比特为基本单元，通过量子态受控演化实现数据的存储计算，具有并行计算能力强（可在某些特定问题上提供指数级加速）的优势。遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向7量子计算可用于量子仿真模拟、量子优化算法、量子云计算和量子增强 AI 等方面。其中，量子优化是解决包括信息处理方向在内的众多优化问题的有效手段。AI 高算力、高并行计算的需求使得

16、量子计算与 AI 相结合成为可能。当前“量子计算+AI”已在数据聚类等领域展开运用。然而，将量子计算应用在信息通信中仍面临较大挑战。一是AI 与量子计算的结合处于理论探索阶段，距离实际应用尚有差距，且量子计算对机器学习的提升效果并不明朗。二是量子计算只能解决特定优化问题， 使用量子计算解决通用优化问题仍需进一步研究。三是量子计算机小型化、稳定性存在瓶颈。无论是基于超导、光学、离子阱还是核磁共振的量子计算机，对于量子相干时间的保持和相干量子制备均存在限制， 对材料工艺要求极高。2 2、光计算光计算由于电阻、电容和电感等效应，电荷在器件中的频繁移动会产生大量热量。随着通信和计算器件集成度的不断提高

17、，电荷移动所带来的功耗日益增长，发展难以持续。因此，有必要探寻更高效节能的计算系统。光计算机是一种旨在实现全光运算的系统，它包括：光学处理器、光学数据的传输/接收器、光学存储。其中，光学处理器利用一些光学材料/器件的非线性折射特性，实现光学的可控放大和光学逻辑门； 光学数据的传输可以通过光纤或者是空间光调制器（类似光学透镜）实现；光学存储可以采用相变式或热变式遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向8的光盘等。全光系统的最大优势在于低功耗，除了输入和输出端的光电或电光转换之外，没有电荷在器件中流动。光计算的另一大好处在于它可以有效实现大互连， 例如空间光调制器本身是一个大孔径的模拟天线，

18、 可以同时将多路光信号发至不同的接收端。光计算机目前的挑战在于光学器件的成熟度， 涉及光学处理、光学数据传播（即使是透镜也是需要用刻蚀方式形成目标相位）以及光学存储，需要光学和材料学方面的突破。3 3、轻量计算轻量计算随着物联网规模的爆炸式增长，预测在未来几年内，全球将有数万亿台支持人工智能的物联网设备， 在资源受限的物联网设备上进行轻量计算以降低能耗是迫切的需求。然而，物联网应用如此多样化，实现轻量计算需要多种方法。能量收集正在新兴物联网服务中寻找机会通过将能量收集与超低功耗芯片相结合，低功耗 MCU（微控制单元）的耗电量可以从毫瓦到几十微瓦不等。除了无线电波之外，还可以通过温差、 振动或阳

19、光等获取能量， 需要研究更有效的能量获取技术。虽然物联网设备可以从其环境中获取能量， 但能量增益曲线通常无法满足应用的计算需求， 很难获得足够的能量来执行复杂的任务。如果能量在操作的中间耗尽，则会导致设备上的软件出现问题。与此相关的挑战是，计算的正确性通常伴随着时间或能量开销，因为软件需要在断电时也要保持正确运行，这就需要对无电池设备的高效计算进行更多研究。遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向9此外， 物联网系统通常需要在一些资源约束 （如数据、 知识、计算和通信资源、能量）下运行，这就要求物联网的系统设计具备资源感知的能力， 设计传感行为需要将传感器电池的有限储备、致动器电源的有限

20、容量、 图像处理的机器学习操作的能耗水平等考虑在内。因此，需要对未来物联网系统的资源感知、轻量计算技术进行研究，以生产廉价、小型但功能强大的物联网设备。4 4、隐私计算隐私计算安全合规实现数据跨域融合、挖掘数据价值，成为大数据时代迫切需求， 围绕多方安全计算与联邦学习的隐私计算技术正受到广泛关注。利用秘密分享、不经意传输、混淆电路、同态加密计算、零知识证明等前沿密码学技术，隐私计算可以实现数据的可用不可见。但隐私计算在分布式计算系统、可信安全计算效率的提升、模型精度的保证、数据元的标准化及业务开展的规范性等方面有待进一步地研究突破。四、新安全四、新安全构建未来网络的内生安全体系构建未来网络的内

21、生安全体系随着网络的开放和新兴技术的发展，传统补丁式、外挂式的安全防御体系已不能适应越来越复杂的网络环境， 需要构建网络信任、 数据资源安全共享、 主动免疫的内生安全能力， 实现从 “网络安全”到“安全网络”的转变。1 1、量子安全通信、量子安全通信量子计算机的发展已呈加速之势， 以谷歌、 IBM、 微软、 Intel遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向10等巨头为代表的企业纷纷投入巨资研发， 它能够解决一些经典计算机难以胜任的数学问题。 量子计算可完全破解常用非对称加密算法，如广泛使用的 RSA 算法，依赖于对大数进行质数分解的困难性。而基于量子计算的质因数分解算法（如 Shor

22、算法）能够在短时间内进行大数质数分解， 动摇了以这些数学难题为基础的非对称密码体系。另外，量子纠缠是实现远距离量子通信、可扩展线性量子计算的核心，而要构建大信息量、长距离的量子通信网络，首先需要解决的就是高维纠缠的量子存储问题。因此，需要研究量子和移动通信结合的安全技术，包括：能够抵抗量子攻击的密码算法；利用无线信道的时变性、互易性和空间不相关特性生成具有信息论安全性的密钥， 解决量子密钥最后“一公里”传输难题；研究量子存储问题，实现远程量子保密通信。2 2、动态数据染色技术、动态数据染色技术随着数据逐渐成为生产经营中的重要资产， 数据携带着企业的核心价值，风险会伴随数据流动在网络中转移和扩散

23、。由于数据流动性变强而带来的数据污染、数据隐私泄露、数据泄露难追溯等问题，很难用传统的数据安全技术来解决。未来，数据安全能力需要适应数据的流动性， 实现安全能力伴随着数据的流动而变化，即以动态的安全，保障动态的数据。因此， 需要研究以数据流动性感知为基础的数据安全防护技术，将数据资产标注、数据流转链路描绘、风险检测感知内生于遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向11网络之中，实现数据污染治理、数据价值评估、数据追踪溯源等能力。3 3、可信内生安全体系、可信内生安全体系传统的外挂式、补丁式网络安全防护机制，已无法对抗潜在的攻击与不确定性安全隐患。因此需要解决两个方面的问题：一是解决网络风

24、险的不确定性向安全信任的确定性转变， 实现网络信任关系的建立、传递和评估；二是解决网络的被动防护向主动自免疫安全的演进问题,满足网络行为可预期、强管理、端到端极度差异化的安全需求。零信任是一种基于“持续验证，永不信任”的安全理念，打破了传统网络安全从边界防护的做法， 将在未来网络空间中发挥重要作用。面向未来网络开放的环境，研究通信网与零信任深度融合的安全架构，构建可信内生安全体系，让安全成为网络自身基因，并使网络具备自免疫、自进化等安全特性。4 4、基于生物和设备特征的统一身份认证、基于生物和设备特征的统一身份认证随着移动通信技术和数字化经济发展， 人们越来越多地基于移动网络开展高安全需求的经

25、济活动，如综合政务、金融支付、医疗健康等，这对于使用者的身份认证提出了更高要求。在移动认证领域，手机号码是常用的用户实名数字身份标识，但是基于手机号码的单一认证无法解决业务使用者与手机号码拥有者的一致性问题。近年来，随着传感器和特征识别等相关技术的发展，涌现出遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向12多种生物特征识别认证技术,如指纹、掌纹、人脸、虹膜、声纹、等，基于生物特征识别的认证方式，无需设置和记忆密码，具有便捷性优势。另外，由于电子器件的实际值与标称值存在一定偏差，基于射频指纹的设备认证技术，可以在物理层进行无线设备个体识别,也成为未来的发展方向。因此，需要构建移动网络可信数字身

26、份认证体系，开展基于生物和设备特征的统一身份认证技术， 以及相互融合的智能认证技术研究工作， 探索基于多生物特征融合识别、 多认证因素结合、持续评估及认证的前沿智能认证技术的基础性研究。五、新低碳五、新低碳助力助力“双碳双碳”目标实现目标实现2020 年 9 月，我国在联合国大会上提出了“努力争取 2030年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和”的目标，任务十分艰巨。庞大的通信系统作为一种高耗能基础设施，需要从“节流”和“开源”即节约能耗和使用绿色能源两个方面共同降低碳排放量。在在 “节流节流” 方面方面， 网络的高能耗给运营商带来巨大成本压力，未来的通信网络应实现能耗与业务量同步的“零瓦特

27、零比特”目标，从高效空口信号传输、高效率硬件实现、深度休眠技术、通信与其它应用融合等全方位提升系统能量效率、降低能耗。1 1、高效空口信号传输、高效空口信号传输未来网络将采用极简的信号体系，从信源域、时域、频域、遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向13空域多个维度减少辐射能量。例如，信源域采用新的编码方式，实现用更少的比特承载更多信息量；时频域探索创新波形，允许器件有更多的休眠时间； 空域通过超大规模有源超材料相控天线、激光通信等技术形成更加精准的定向波束， 减少空口辐射能量浪费。2 2、高效率硬件实现、高效率硬件实现一是提升射频器件效率。 射频器件是传统基站设备中主要的能耗部件，其

28、中射频功率放大器的功耗占比最高。材料和工艺方面，将在功放中应用第四代半导体；采用更新型的电路和算法设计，进一步应用简化架构，例如射频直采样技术、模块间接口进一步减少，使射频效率向 80%、90%甚至 100%逼近。二是降低数字处理能耗。 未来网络将利用无源光学器件代替有源芯片， 利用折射、 散射等光学特性， 在几乎零能耗的情况下，完成在数字计算领域需要一系列复杂逻辑操作的运算。同时，通过提升芯片工艺水平不断逼近功率密度极限， 并通过 chiplet 封装等技术突破摩尔定律限制，持续降低数字信号处理的能耗。三是提升散热能力。通过板级液冷、高导热性能材料等技术及时将系统产生的热散发，提高芯片功率密

29、度极限。主要挑战在于新材料成本高昂、部署运维成本增加、生产工艺难度大、供应链自主度不够高等。3 3、深度休眠技术、深度休眠技术通过支持基于业务感知的模块化硬件和极简协议设计， 按业遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向14务需求开启或休眠功能。当网络不提供服务时，大部分硬件模块进入深度休眠状态，基本无功耗，当终端有业务需求时，休眠的网络硬件快速唤醒，实现无时延加载，不影响服务质量。面临的主要挑战是要对芯片的硬件及软件进行全新的设计。4 4、通信与其它应用融合、通信与其它应用融合通信与其它应用相融合，达到事半功倍的效果，也是一种高效的节能方式。例如，可见光通信将半导体照明技术与光通信技术

30、相结合，利用 LED 的发光强度进行信息调制，可兼具通信与照明的双重功能。该技术方向需克服 LED 带宽受限、覆盖受限、易受干扰等问题。此外，未来网络节点的规模将急剧增长，还可收集利用空间中电磁能量以及摩擦发电等方式作为节点能量来源，实现信息与能量的协同传输及回收式节能。在在“开源开源”方面方面，大力推动绿色新能源的使用。但新能源利用率较低，存在弃风、弃光等问题，为提高利用率，需建设储能设施以存储这些能源。 移动通信中很多基站位于风和光等新能源较丰富的山顶和农村地区，二者可优势互补，基站采用风电和光电直接供给基站用，多余的电还可存储于基站内的配套电池里，既充分利用资源，又降低运营成本。未来可以

31、将智慧内生的通信网络与智能电网深度融合，最大化绿色新能源的使用率。相比于风能、太阳能等清洁能源，核聚变在稳定性、环保性等方面优势明显， 被认为是迄今为止可以解决人类能源问题的终极能源。实现核聚变的难点在于可控性，可控核聚变方式有磁约遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向15束、惯性约束、引力约束等，磁约束在实验室条件下接近成功，也是国际上主流的研究方向，但在可商用方面还有很长路要走，未来还需持续探索和突破。六、新材料六、新材料未来信息网络发展的基础未来信息网络发展的基础更高频段、 更低能耗的信息通信网络发展对新材料提出变革性需求，新天线材料、新芯片材料和新光纤材料成为值得关注的三个方向

32、。1 1、纳米打印天线、纳米打印天线纳米打印是一种在不同柔性基体上打印新材料制备柔性电子器件的新兴技术。在柔性织物基体上，按照天线结构通过打印纳米导电颗粒或涂覆导电聚合物的方式， 可以制备柔性可穿戴织物天线，使柔性可穿戴通信系统成为可能。目前，打印电子墨水制备柔性电子器件成为新方向，但打印墨水市场成熟度较低，需要巨量的高分子纳米复合材料辅助发展。2 2、碳纳米管、碳纳米管碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是一种作为硅晶体管替代品的潜在技术。在同等集成度条件下，碳纳米管芯片比硅基器件体积更小。碳纳米管的韧性极高，导电能力更强，电信号传输时延更短，热导率很高，能耗低。理论上，与相同

33、特征的硅晶体管相比，碳纳米管芯片的能量利用率提升 60%70%，运行速度可以提高 510 倍，功耗降低 10 倍。不过，大规模制造高纯度、规格遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向16统一的碳纳米管， 并按设计要求固定在基片上做成场效应晶体管，还面临巨大挑战。3 3、反谐振空芯光纤、反谐振空芯光纤随着信息流量爆炸式增长， 石英作为光纤材料具有的本征缺陷逐渐显现，如非线性、固有时延、带宽受限、单模光纤最大容量（带宽距离乘积） 、光致损伤等，成为光纤技术发展的障碍。空芯光子晶体光纤、空芯反谐振光纤、少模光纤、多芯光纤等新型光纤成为目前活跃的前沿研究领域。 其中空芯反谐振光纤凭借其低损耗、大

34、宽带的特点，近年来取得突破性发展。面向未来，空芯光纤可将光通信时延降低 1/3，其超低非线性、大传输带宽窗口等特性，有望使光放大距离和光系统容量大幅提高。目前，空芯反谐振腔光纤的导光机制、带宽极限和损耗极限等基础理论仍未研究清楚， 几十公里级长距离空芯反谐振腔光纤的拉制和成缆工艺仍有待突破， 端到端空芯反谐振腔光纤通信系统的研究刚刚起步。 同时基于空芯光纤的颠覆式新型高速长距离光通信系统需要从无到有地进行探索， 需要产业链推动空芯光纤及其超高速长距离光通信系统的攻关。七、新仿生七、新仿生将生物技术与信息技术融合将生物技术与信息技术融合脑科学和材料科学的发展， 为信息通信领域的仿生技术发展带来新

35、方向和新突破， 其中类脑计算和 DNA 存储是两个代表性仿生技术。遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向171 1、类脑计算、类脑计算人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）产生于上世纪 40 年代。ANN 的每个神经元的输入是平稳的电信号，通过非线性映射对其进行激励或减弱，拟合出非线性的响应。这与人脑中大量神经脉冲信号的传输和处理过程完全不同。 相比人脑的认知过程，它只是借鉴了神经元间的部分拓扑结构，属于精简的数字逻辑堆砌，大脑的真实机理并没有被完全挖掘。在进一步借鉴生物形态仿真学的基础上， 近似符合生物学特性的神经元和突触模型被设计出来， 被称为第

36、三代神经网络技术，即类脑计算技术。它具有非常大的潜在优势：充分模拟了生物信号的时空特点，计算过程中传输的是神经脉冲信号，神经元的活跃度相对比较低，天然具备低功耗高效率的特点。通过神经脉冲在神经元和突触间的传递和流转， 类脑计算在表征和处理信息时，比深度学习的时间更短，更适合高效的时空信息处理和挖掘。 目前， 类脑技术已经在智能决策、 机器人控制、计算神经领域逐步展现出优势。长远来看，类脑计算架构与芯片是后摩尔时代计算体系结构重大发展方向之一。类脑计算还面临诸多挑战：一是基础设施不完善。 类脑计算技术需要专门的芯片以及一系列基于神经学的软硬件支持。 它的芯片架构基于神经学的新型芯片编程架构，采用

37、具有神经形态的模拟电路，实现模糊逻辑。这与基于冯诺依曼体系架构下的通用处理器、 异构加速设备的处遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向18理模式是迥异的，后者仍是以指令流为中心，存储与计算相分离的传统计算机结构。现阶段类脑芯片的研究还处在初级阶段，核心器件材料缺乏，实现复杂度极高。基于通用处理器实现类脑模拟器的方式一定程度上弥补了芯片缺失的问题， 但是相应的基础模块的研发依然不够完善，还处于探索阶段。二是对人脑的模拟还不够充分。 神经信号传输的机理还处在近似模拟的阶段，数千亿级的神经元如何协同完成信息传递、交换和融合依然需要很长时间的探索。此外，类脑本身有很高的技术门槛，技术人才的匮乏

38、远远不能撑起整个产业。2 2、DNADNA 存储存储信息技术离不开信息的有效存储。 得益于半导体存储工艺和磁记录技术的发展，数据存储的密度在近 50 年基本遵循摩尔定律式的增长。但随着半导体技术逼近量子极限，需要考虑采用其它介质来存储信息，以满足信息技术发展的需求。DNA 存储的想法始于上世纪 60 年代，在 DNA 发现之后不久即出现。在沉寂了30 年后，基因序列破译工程促使 DNA 存储实用技术加快发展。DNA 存储是一种基于细胞核染色体上 DNA 长链的碱基序列来存储信息的方法。 通过聚合酶链式反应来记录或读取 DNA 的各个片段上的碱基排列。由于每个 DNA 是分子级别的尺寸、携带四进

39、制信息（A、G、T 和 C） ，且 DNA 长链具有双螺旋结构和可以盘旋压缩的特性，可以实现单位体积内的超高密度的信息存储。相比传统固态器件或者硬盘/磁带，DNA 存储还具有低污染、遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向19轻重量、 易于有机回收等优势。 但目前 DNA 存储存在读取速率低，远低于固态器件和磁盘/磁带系统， 而且 DNA 的制作/读取成本极高。这些挑战需要依靠生物和化学等学科的突破来有效解决。八、新组网八、新组网开放柔性积木式开放柔性积木式“连接连接+ +算力算力+ +能力能力”网络网络面向 2035 年远期业务需求，通信网络将支持空天地海一体接入，业务接入范围极大扩展

40、，业务数据巨幅增长，业务类型极端丰富。当前集中部署、集中管控的组网方式难以满足上述未来业务变化的需求。因此，未来通信网络将向开放、柔性、积木式的“连接+算力+能力”的方向演进。未来网络与算力、感知、智能等能力的融合将明显提升，最终实现网络无所不达、算力无所不在、智力无所不及。未来通信网络组网需根据各类型用户的需求，进行灵活实时的多制式接入一体化控制、 资源共享及组网结构按需扩展，从而实现频谱、连接、算力和能力的最优化布局、分配和调度，支撑网络服务形式从连接到算力到能力的跨越式提升， 及网络服务内容以用户为中心的灵活扩展和按需部署。即插即用的连接即插即用的连接：使能网络架构柔性，为实现网络服务从

41、连接到算力的跨越式提升提供基本架构支撑。 设计端到端至简的基础协议功能，使能网络与网络、终端和网络之间及不同功能之间快速、鲁棒、泛在的连接，实现多制式多功能间资源共享、个域/局域/广域融合、空天地海融合、全业务支撑融汇的多维网络的遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向20一体化泛在连接和泛在覆盖。当终端访问网络时，只需要关键的身份认证和安全认证即可实现基本通信。当其它接入点，包括空天地海等接入点，接入锚点扩展网络覆盖时，其与锚点之间只需要完成安全认证即可实现无线覆盖。积木式服务化网络功能积木式服务化网络功能：使能网络功能柔性，实现以用户为中心的网络服务。打造面向用户需求的以“服务”为单

42、元的网络功能构件， 使能网络可以按照用户需求激活相应的 “服务” 构件，实现按需组合、编排、配置和部署各类型“服务”构件的积木式网络。每个“服务”软件功能构件通过标准化其相关的功能、输入和输出实现“服务”构件通用性，通过信令控制实现端到端的一致性，通过网络侧的统一编排实现端到端的兼容性。能力开放的众筹网络能力开放的众筹网络：基于柔性网络架构和网络功能，打造分布式智慧云网络支撑能力开放体系，构建协议、感知、智能、第三方应用等多维度算网融合的能力开放众筹网络， 实现面向全类型用户的网络服务能力。构建端到端数字孪生自治体系，实现“集中+分布”， “离线+在线”协同的多层级网络自治，为网络管理和面向第

43、三方应用的融智融力提供网络能力服务。 通过分布式与集中式协作的云、边、端、业融合，一方面将更多的网络功能扩展到网络边缘，实现区域自治的边缘网络；另一方面将面向全局的编排调度功能进行集中，支持复杂的跨域业务。当前，业界虽然在上述技术演进方向上达成一致，但在具体技术的实现路径和方式上并不统一，需持续凝聚产业共识，联合遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向21进行多领域融合创新，构建全新的技术体系，实现技术突破。此外，业界围绕各自领域已形成独立的生态系统，产业较为封闭，需依托标准化、开源组织，产业联盟等重塑产业格局。九、新设施九、新设施通信与公共基础设施融合一体通信与公共基础设施融合一体信息

44、基础设施、融合基础设施和创新基础设施协同建设、融合发展已成为新趋势。未来基于市政公用基础设施、楼宇基础设施、 广域基础设施， 可与通信系统采用多种融合方案， 为具备 “连接+算力+能力”的新基础设施奠定基础。1 1、通信与市政公用基础设施融合、通信与市政公用基础设施融合通信技术是支撑传统基础设施转型升级的重要手段， 有助于形成新型融合基础设施，提升传统基础设施的智能化、高效化、便利化。包括：融合新型信息基础设施，如将通信能力与市政灯杆等相结合，实现照明与覆盖系统的同步建设，将透明化天线融合于公交广告牌，对井盖的智能化改造，实现站点和沿线的补盲补热或覆盖增强等；融合广泛的物联应用，将传感器技术与

45、水、电、燃气管网等相结合，实现物联信息的智能化采集上报、灾难预警等；搭建“智慧城市”通信管理平台，构建智慧城市运营能力；构建面向智慧交通等特殊场景的“车-路-云”通信交互网络融合基础设施等。2 2、通信与楼宇基础设施的融合、通信与楼宇基础设施的融合信息网络与建筑同设计共建设，采用新材料、新工艺、新技遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向22术将通信与建筑一体融合。包括：利用遍布楼宇的 LED 灯进行信息调制，发展可见光通信；在建筑物表面部署可重构的智能化表面（RIS） ，结合共形、波束赋形等技术，实现电磁波波束的智能化调整，助力区域信号覆盖优化；为通信设备和建筑设施赋予新感观，将基于透

46、明介质基底的金属网格化印刷/蚀刻技术与天线技术结合，将透明化天线与建筑物玻璃一体化设计，大幅提升天线的安装性和隐蔽效果；通过泛在无线技术打造智能化建筑，充分挖掘室内通信设备及信息传输能力，将通信、物联、定位多网融合，为建筑提供新应用。3 3、通信与广域基础设施的融合、通信与广域基础设施的融合建设空-天-地-海广域信息网络，打造多层次、立体化、全方位、全天候的信息空间。包括：空-天-地-海广域泛在通信体系架构，满足通信即时性、稳定性、安全性、兼容性要求；高中低各种轨道高度下卫星通信体系及卫星互联网；气球、飞艇等浮空通信平台；高铁、飞机等民用交通工具的宽带无线接入系统；海上和水下通信技术与网络；面

47、向各类垂直行业（例如农林渔牧产业）针对性、定制化的广域信息网络应用。为了推动未来信息通信新基础设施的健康发展， 实现融合协同的新型基础设施泛在部署，还需要凝聚广泛共识、直面困难与挑战：面向新基础设施的通信网络架构设计需要全面创新；与既有基础设施的深度融合需要跨行业合作推动； 相关配套政策需要深入研究、大胆制定、积极落实；2C 与 2B 业务场景及相关产业遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向23链需要积极扶持培育。十、新范式十、新范式创新的产业模式与商业模式创新的产业模式与商业模式未来移动通信将涉及更多跨界领域和交叉学科，DICT 深度融合将培育新的开源生态， 创造新的产业模式和商业模

48、式。 同时，伴随着技术的不断成熟， 日益丰富的场景和数据将有利于现实世界更精确地映射到数字世界，并通过数字身份、数字孪生、数字再造实现虚实世界之间地交互，形成新的规则范式。1 1、DICTDICT 融合培育新的产业模式融合培育新的产业模式未来信息通信与大数据、云计算、人工智能等新兴技术正加快发展和相互融合，DICT 深度融合已成为移动通信发展的必然趋势。传统 CT 领域的标准化规范制定模式周期长、演进慢、厂商参与的行业门槛高。以 3GPP 标准为例，一个版本从规划到最后冻结往往需要 23 年的时间。除了一些大型运营商、全球化的设备商、芯片厂商，小企业很难承受这样的研发周期和资源投入。这种模式下

49、产业创新的难度较大，不利于生态环境的繁荣。而新型的 IT 产业，则选择通过开源社区来促进生态环境的发展。开源项目迭代更新快，产品化以后成为事实标准，从而反过来影响标准。此外，近年来随着研发过程中所广泛使用的敏捷开发方式，及与之伴生的各种自动化部署、测试框架和工具，闭环的数据、算法模型等的生命周期管理，催生了越来越多的“软件定义”模式和生态；而微服务架构的采用和云化的普及，有效帮助了软硬件解耦和软件功能的细分。结合社区提供的灵活的遇见未来影响未来信息通信发展的十大跨界创新方向24API、SDK 和低门槛的社区服务，使得初创公司、甚至开发者个人都可以参与其中，大大促进了生态环境的发展。而参与开源和

50、创新的企业也能通过快速的商业化和市场反馈得益， 形成正反馈影响生态结构。DICT 的深度融合也给未来信息通信产业和标准化领域带来了新的挑战。 三者的协同不光体现在技术领域， 也将扩展到生态、安全、标准化、开源社区等方方面面。如何将三者有机的结合，取长补短形成新的产业模式，向信息通信行业提出了挑战。2 2、分布式技术催生新的业务模式、分布式技术催生新的业务模式随着物联网技术的普及和相关设备的大范围应用， 海量的数据会极大促进分布式技术的发展，而随之而来的产业应用、社会分工、经济机制则相应不断完善。传统的集中式数据中心不再能满足上述变化带来的新挑战，取而代之的是实现点对点、敏捷灵活、注重数据隐私、