中國工程院院士、北京郵電大學(xué)教授張平努力攻關(guān)通信技術(shù)四十載——

從0到1，從并跑到領(lǐng)跑(講述·弘揚(yáng)科學(xué)家精神·前沿領(lǐng)域的創(chuàng)新故事⑤)

人物小傳

張平，1959年生，陜西漢中人，中國工程院院士。北京郵電大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。長期從事移動(dòng)通信理論研究及技術(shù)創(chuàng)新，曾獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、首屆“全國創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)”獎(jiǎng)?wù)隆⒐馊A工程科技獎(jiǎng)、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)等榮譽(yù)，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)曾獲得“全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)”、國家自然科學(xué)基金委“創(chuàng)新研究群體”等榮譽(yù)。

【資料圖】

不久前，在北京郵電大學(xué)舉行的“信息論：經(jīng)典與現(xiàn)代”學(xué)術(shù)研討會(huì)上，一項(xiàng)新的研究成果引起了業(yè)界注意。我國自主搭建的國際首個(gè)通信與智能融合的6G外場試驗(yàn)網(wǎng)，驗(yàn)證了4G、5G鏈路具備6G傳輸能力的可行性，標(biāo)志著我國在6G通信領(lǐng)域的研究和實(shí)踐進(jìn)入新階段。該項(xiàng)目便是由中國工程院院士、北京郵電大學(xué)教授張平帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成的。

四十載不懈努力，張平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻克一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)，為我國通信事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)著力量。“不僅要掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，還要將其發(fā)展成圖譜，從而建立自主可控的技術(shù)應(yīng)用體系。”張平說。

“要突破創(chuàng)新、敢于引領(lǐng)方向”

一次學(xué)術(shù)分享會(huì)上，有學(xué)生問張平：“科研路上，成功的關(guān)鍵是什么？”“要突破創(chuàng)新、敢于引領(lǐng)方向。”一個(gè)“敢”字，便是張平踐行科研報(bào)國的真實(shí)寫照。

上世紀(jì)90年代末，我國提出加大研發(fā)力度，制定自主移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，并研制相應(yīng)的技術(shù)和產(chǎn)品。此時(shí)，已是北京郵電大學(xué)教授的張平積極響應(yīng)國家號(hào)召，懷著一腔熱情開啟了通信領(lǐng)域的自主創(chuàng)新之路。

頻分雙工是移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用的雙向同時(shí)通信技術(shù)的一種。3G以前，這項(xiàng)核心技術(shù)長期被國外把持，如何開辟一條新路？張平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)率先在國內(nèi)開啟了時(shí)分雙工系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)的研究。“頻分雙工像在一間屋子里，用兩扇門分別管理上下行信號(hào)傳輸，而我們研發(fā)的技術(shù)，則是用一扇門便可實(shí)現(xiàn)。”張平介紹。

自主創(chuàng)新的路并不好走：缺基礎(chǔ)研究設(shè)備，10個(gè)人共用一臺(tái)286計(jì)算機(jī)，硬盤被分成10份分著用；方案調(diào)試需要不斷試錯(cuò)，團(tuán)隊(duì)一遍遍從失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、重復(fù)試驗(yàn)，直到找到解決方案。

從接到任務(wù)到調(diào)試成功，整整6年，張平和團(tuán)隊(duì)全力以赴。直到2006年，我國首個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4G—TDD試驗(yàn)網(wǎng)被成功研發(fā)，“從0到1”完成了核心技術(shù)的提出、試驗(yàn)系統(tǒng)的研制以及國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。掌握了技術(shù)制高點(diǎn)，就有了話語權(quán)和競爭優(yōu)勢。這次的研究成果被采納為4G國際標(biāo)準(zhǔn)，也是我國在通信領(lǐng)域開啟自主創(chuàng)新之路的一個(gè)重要標(biāo)志。

問題隨之而來。自主研發(fā)的技術(shù)，沒有相應(yīng)的方法及儀器對(duì)其進(jìn)行測試，所有配套設(shè)備的研發(fā)都需要從頭開始。如何解決？張平給出的答案是：“敢于嘗試、拼盡全力”。順著已有的技術(shù)路線，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出全球首款時(shí)分雙工測試儀表，填補(bǔ)了行業(yè)空白。

此后，張平團(tuán)隊(duì)又憑借第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)貢獻(xiàn)，獲得2016年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。該成果為解決我國移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸性難題奠定了基礎(chǔ)。

“要站上巔峰，更要站住巔峰”

從3G突破，到4G并跑；從5G領(lǐng)跑，再到6G布局。中國移動(dòng)通信之路的修筑，張平是見證者，亦是參與者。

2013年，前瞻性的“信息密度非均勻下的異構(gòu)無線組網(wǎng)新技術(shù)”研究，獲得國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，這是我國最早涉及5G前沿領(lǐng)域的國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。這個(gè)項(xiàng)目，同樣出自張平團(tuán)隊(duì)。

2022年2月2日，張平作為冬奧會(huì)火炬手參加了北京冬奧會(huì)火炬?zhèn)鬟f。讓他自豪的是，冬奧會(huì)全程采用5G通信技術(shù)。“北京冬奧會(huì)的部分賽項(xiàng)在低溫、復(fù)雜山區(qū)環(huán)境下舉辦，5G移動(dòng)通信技術(shù)大幅度降低了時(shí)延，滿足了北京城區(qū)、延慶和張家口三地辦會(huì)、高效協(xié)同和管理的需求。”張平說。

張平腦海里有一張我國5G基站的分布地圖。“北至黑龍江漠河，南至海南三沙，高至6500米的珠峰營地，低至地下900多米深的山西礦井……”張平介紹，“目前，我國已建成全球規(guī)模最大、技術(shù)領(lǐng)先的5G網(wǎng)絡(luò)。從2019年中國三大運(yùn)營商上線5G以來，累計(jì)建成5G基站近400萬個(gè)，5G用戶普及率超過60%。”

“要站上巔峰，更要站住巔峰。等到其他國家的技術(shù)發(fā)展起來了，我們會(huì)失去相應(yīng)的市場。”盡管我國5G技術(shù)水平已經(jīng)得到了很大提升，但在網(wǎng)絡(luò)容量、能源利用效率和通信安全等方面仍然存在局限性，因此，推進(jìn)6G研發(fā)被提上了日程。

張平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在語義信息論方面取得的理論突破和在語義通信方面研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，為6G標(biāo)準(zhǔn)化研究提供了新的基礎(chǔ)理論支撐。基于通信與智能融合的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)搭建的國際首個(gè)通信與智能融合的6G外場試驗(yàn)網(wǎng)，驗(yàn)證了4G、5G鏈路具備6G傳輸能力的可行性。這些突破與研究成果，讓6G不再“高不可攀”。

即將到來的6G時(shí)代將涵蓋空、天、地全地域，呈現(xiàn)多層次、全場景的格局，通信也將變得更為復(fù)雜。張平始終保持平常心，把每一次挑戰(zhàn)視為新起點(diǎn)：“通信永遠(yuǎn)是人類社會(huì)的重要需求。要堅(jiān)定不移走自主創(chuàng)新之路，破解6G演進(jìn)中的一個(gè)個(gè)堵點(diǎn)與難關(guān)。”

“一流的科研成果必須有一流的人才做支撐”

在北京郵電大學(xué)校園里，張平所在的信息與通信工程學(xué)院無線新技術(shù)研究所，是許多學(xué)子向往的地方，因?yàn)檫@里有入選首批“全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)”的教師隊(duì)伍。

1990年從北京郵電學(xué)院畢業(yè)后，面對(duì)多種選擇，張平?jīng)Q定留校任教。“教書育人是實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值的最好途徑之一，能將學(xué)到的知識(shí)傳給更多的人。”出身教師家庭的張平自幼受父母影響，對(duì)校園有著深厚的情感。

“培養(yǎng)通信人才，打好基礎(chǔ)至關(guān)重要。”為編寫《中國通信學(xué)科史》，張平與同事做了上百次調(diào)研，先后收集400萬字資料，采訪100多位專家、學(xué)者，初稿完成后反復(fù)征求各方意見近500條……在張平和眾多專家的共同努力下，這本書的問世，填補(bǔ)了中國通信學(xué)科歷史研究的空白，至今都是通信專業(yè)學(xué)生的必讀書籍。

對(duì)張平來說，做科研和培養(yǎng)學(xué)生同樣重要。做好教學(xué)能夠在科研上有所啟發(fā)，將科研成果反哺課堂才能推動(dòng)教學(xué)的發(fā)展。

張平將我國移動(dòng)通信體制的前沿技術(shù)引入教學(xué)，主持編寫了一系列3G/4G/5G移動(dòng)通信系列教材，從終端到網(wǎng)絡(luò)全面詮釋中國的通信技術(shù)體系；將通信技術(shù)的共性和差異性貫穿多門課程，形成“厚基礎(chǔ)、活實(shí)踐、促遷移”的教學(xué)方法。為了培養(yǎng)學(xué)生善用跨學(xué)科交叉方式解決復(fù)雜工程問題的能力，即便科研任務(wù)繁忙，張平還是為本科生開設(shè)了“無線通信中的人工智能”課程……

“站到更高的平臺(tái)，內(nèi)心的使命感就會(huì)油然而生。”當(dāng)記者問到，跟著張老師搞科研是一種什么樣的體驗(yàn)？學(xué)生們的回答出奇的一致。

張平培養(yǎng)的學(xué)生中，涌現(xiàn)出不少國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者、科技領(lǐng)軍人才。張平說：“一流的科研成果必須有一流的人才做支撐。有一代又一代通信人奮勇爭先，我們定能攀登移動(dòng)通信行業(yè)一座又一座高峰。”

記者手記

迎難而上 敢拼敢闖

接受采訪時(shí)張平院士平和沉穩(wěn)，用通俗易懂的語言耐心地向記者解釋專業(yè)術(shù)語；談到成就與榮譽(yù)，他卻低調(diào)謙虛，擺擺手表示這個(gè)話題點(diǎn)到為止。師生眼中的張平院士果敢篤定、勇于擔(dān)當(dāng)，面對(duì)科研挑戰(zhàn)從不畏懼、迎難而上。

面向國家重大需求，張平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以堅(jiān)持不懈的追求和勇往直前的拼搏精神，突破基礎(chǔ)理論、攻克關(guān)鍵技術(shù)、引領(lǐng)標(biāo)準(zhǔn)制定，助力我國移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)“從0到1”的突破、從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”的巨大跨越。

路雖遠(yuǎn)，行則將至；事雖難，做則必成。相信這些敢拼敢闖、奮勇爭先的科學(xué)家一定能為我國加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)作出更大貢獻(xiàn)。

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