C114讯 7月11日消息（赵婷婷）7月10日，由中国通信学会主办的“信息论：经典与现代”学术研讨会在北京召开。会议围绕北京邮电大学教授、中国工程院院士张平团队在语义信息论方面的理论突破、语义通信的关键技术以及6G外场试验网等内容开展学术研讨。与会专家一致认为，语义通信技术将成为未来信息通信技术的重要研究方向，具有重大的理论与应用价值。
在接受包括C114在内的媒体专访时，张平院士表示，经典信息论指导下的通信技术已经逐步逼近理论极限，如何突破经典理论极限是整个业界都关注的重大科学问题。
在这条勇攀科技创新“珠峰”的道路上，张平团队在信息论领域大胆探索，在语义通信理论方面取得了多项突破性成果。该团队的重要论文《语义通信的数学理论》，发表在我国通信领域的顶级期刊《通信学报》，揭示了同义性是语义信息的本质特征，从同义映射这一核心概念出发，建立完整的语义信息理论框架，全面扩展了通信系统的理论极限。该论文提出的语义信息论，是对经典信息论的推广与超越，是中国科学家在信息基础理论上的原创突破，将成为现代语义通信的指导理论。
语义通信：端到端贯通式优化，突破通信网络三大瓶颈
1948年美国科学家香农发表了著名论文《通信的数学理论》，标志着经典信息论的诞生。70多年来，在经典信息论指导下，通信技术获得了突飞猛进的发展，已经逼近了理论极限。如何突破经典信息论的局限，推动可持续发展，是学术界与工业界共同关心的重大问题。
研讨会上，张平院士指出，“当前通信领域面临着三大瓶颈。”主要表现在理论性、智能性以及灵活性三个方面：当前通信体制无法逾越理论极限的天花板，与人工智能的设计范式难以匹配，以及无法灵活适配复杂场景变化的需求。可以说，经典信息理论体系，已经难以适应未来通信技术的发展，迫切需要站在巨人的肩膀上予以突破。
张平认为，语义通信将是突破这三大瓶颈的有效途径。在他看来，现代语义通信是将通信与智能融合的新型通信技术，以语义信息论为指导，充分挖掘语义信息的深层特性，实现端到端联合优化，以简约的系统设计，获得更好的通信性能，体现了“智简”通信的特点。
“经典通信，大多采用分模块处理信息，导致信号处理技术堆叠，处理链条冗长，复杂度越来越高，难以持续。”相比于经典通信，现代语义通信打破了模块分离优化的约束，采用端到端贯通式优化，采用信源信道联合设计的技术手段，获得通信系统的整体优化。“无损的高效传输是通信的基本关注点，而多模态信源语义的提取及处理是AI关注的问题，更高层次的语义信息是解决通信智能融合的手段。”
体系创新：从理论到实践，多项原创性突破成果亮相
近年来，张平团队在信息论领域大胆探索，取得了多项突破性成果，已经形成了从基础理论、关键技术到实验验证的完整体系。
基础理论方面，其团队在通信学报发表的论文《语义通信的数学理论》中，发现语义信息是语法信息的上级抽象，同义性是语义信息的本质特征。由此，基于同义映射，团队引入了语义信息的度量——语义熵，以及上/下语义互信息、语义信道容量、语义率失真函数，从而建立了完整的语义信息度量体系。在此基础上，团队证明了三个重要的语义编码定理。特别是语义信道容量公式打破了香农界对通信系统的禁锢。“语义信息论全面扩展了通信系统的理论极限，是对经典信息论的自然推广，这是中国学者对信息理论的原创性贡献。”
关键技术方面，在语义信息论指导下，张平团队提出了语义基物理模型，是通信和智能融合的基础，赋能现代语义通信系统的柔性化智能设计；以语义基模型为基础，进一步提出了非线性变换编码、模分多址(MDMA)、语义全双工(SDD)等多项代表性的语义通信关键技术，这些技术将在语义通信系统设计中，发挥重要的支撑作用。
实验验证方面，张平团队搭建的外场试验网是国际首个面向6G通信与智能融合的外场试验网，以语义信息论为指导进行的系统搭建及外场组网，突破了香农界对通信系统的禁锢，在三项通信核心基础指标(容量、覆盖、效率)上均获得10倍的性能提升；可以支撑沉浸式通信、泛在连接、超高可靠低时延、超大规模多连接等6G主要场景的全面性能提升。在研讨会现场，中国移动首席专家刘光毅指出，语义通信工程化设计需要考虑兼容性和性能之间的均衡，实现网络业务的全局优化。
范式转变：加快国际标准化进程，6G全球竞争中赢得先机
去年，ITU正式发布6G愿景，明确了6个典型场景和15个性能指标；今年3月，3GPP进一步敲定了6G标准化时间表。围绕着6G关键技术的遴选与收敛，成为了业界关注的焦点。
张平指出，“现代语义通信关键技术已经成为6G标准化组织关注的候选技术。目前，国家已成立了针对语义通信国际标准化的任务组，由我们牵头，运营商、设备商、终端厂商等国际国内30余家单位积极参与，完成的技术提案已超过60项。我们将广泛联合学术界、产业界等各方力量，共同推进语义通信技术的国际标准化工作。”
“未来，我们将继续推动智能与通信的融合理论与技术研究，推动语义通信在6G中的应用与标准化工作，进一步巩固我国语义通信技术在国际的领先地位。”张平说道。
更重要的是，现代语义通信并不是“空中楼阁”，而是已经在现网中得到应用。例如基于语义通信的咪咕视频彩铃在今夏欧洲杯期间发布，已完成 100个专题视频彩铃的制作并上线，大幅度提升了窄带高清的用户效果体验。未来，现代语义通信将通过赋能具身智能，助推低空经济、工业互联网、XR、智慧教育、元宇宙等获得更广阔的创新发展。“语义信息论指导下的现代语义通信，将推动未来通信技术的范式转变，为数字经济新业态提供赋能。”
