“我国信息通信业应用层很发达，网络设备层也很先进，但是越往下层，如操作系统和芯片层，需要补的课就越多，再往下到基础理论领域，原创基本还是空白。今天我们公布的成果就是要补上原创基础理论的空白。”7月10日，中国工程院院士、北京邮电大学教授张平在北邮一间实验室对记者说。这里的成果，就是张平院士团队当天公布的语义信息论方面的理论突破和语义通信的关键技术。

1948年，美国科学家香农发表了一篇著名论文，建立了经典信息论，以指导信息和通信系统的设计和优化。过去70多年里，人们开发了许多编码技术，努力接近香农指出的理论极限。近30 年来，一些先进的信道编码，如Turbo 码、LDPC 码、Polar码等，逐渐接近信道基本容量，再叠加其他一些优化方法，今天的信息通信技术已经基本达到经典信息论所预言的理论极限。

可以说，在信息通信领域，我们生活在最好的时代，也是最坏的时代。对于广大用户来说，移动互联网和4G/5G网络等通信技术的深度应用让生活更便利更轻松，甚至改变了生产方式和社会运行模式。然而，对于信息通信专业人士而言，由于经典信息论的停滞不前，通信技术的发展已经遇到了瓶颈。甚至一些悲观主义者认为，通信盛宴趋于结束或物理层死亡，因为现代通信技术已经接近经典信息论的理论极限。为了达到更大的传输速率，就必须不断增加功率。那么，通信的未来方向是什么？

7月10日，中国通信学会在北京主办“信息论：经典与现代”学术研讨会。这次研讨会聚焦中国工程院院士、北京邮电大学教授张平团队在语义信息论方面的理论突破和语义通信的关键技术。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，具有重大理论与应用价值。

研讨会上，张平指出，经典信息论指导下的通信技术已经逐步逼近理论极限，未来的信息通信技术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。

此前，中国工程院外籍院士、英国皇家工程院院士、IEEE Fellow、IET Fellow、英国肯特大学教授王江舟表示，从概念上讲，语义信息是指隐藏在数据或消息背后的含义或内容。尽管以经典信息论为指导的语法通信系统已经逼近理论极限，但语义信息处理是一个尚未开垦的领域，它提供了巨大的性能提升潜力。另一方面，近十年，人工智能（AI）中的机器学习和深度学习迅速发展，促进了自然语言处理（NLP）和计算机视觉（CV）技术的许多应用。本质上，深度学习和神经网络模型的技术优势源于语义信息的利用。

近年来，张平院士团队在信息论领域大胆探索，特别是在语义通信理论方面取得多项突破性成果。该团队的重要论文《语义通信的数学理论》，发表于我国通信领域顶级期刊《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。

张平介绍，在语义信息论指导下，他的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。同时，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，搭建了国际首个面向6G通信与智能融合的外场试验网。该试验网验证了语义通信在4G链路上可以达到6G传输能力，语义信道容量突破了香农极限对通信系统的禁锢，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。记者获悉，上述研究成果已形成从基础理论、关键技术到实验验证的完整体系。

“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。”张平表示，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，预计将在R20（即6G的第一个标准版本）中体现。

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。张平说，目前，这一技术已在沉浸式视频传输、无人车联、无人机网络、泛在连接卫星通信及大规模物联网等场景验证了其优异的性能。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。

对于语义通信技术的发展前景，多位业内权威专家进行了深入研讨。

中国工程院院士邬贺铨认为，语义通信技术还需要定量评价。例如，语义损失到什么程度还能被用户接受，值得探索。

中国通信标准化协会理事长闻库认为，语义库的关键点在于“意会”。

北京邮电大学教授吴伟陵认为，张平院士团队的理论创新具有四方面显著的创新点：数学上的同义映射、物理学中的语义边界条件、软件科学中的语义库以及物理实现中的通信转折点。这四方面创新是基础概念层面的重大突破，体现了该理论是通信领域与人工智能领域结合的创新成果。他认为，语义通信技术的应用不仅限于通信领域，而将拓展至更广泛的信息领域，特别是在人工智能领域将大展身手。

记者了解到，语义信息论将指导语义通信系统的优化，设计最优的语义编码方案，为通信和信号处理开辟新的道路。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、元宇宙等拓展更广阔的发展空间。

回望历史，经典信息论作为一种开创性的理论，揭开了信息技术革命的序幕。特别是香农的信道容量公式，成为通信系统设计与优化的指路明灯。相关专家表示，此次张平院士团队的原创性突破，是对经典信息论的推广与超越，堪称我国信息科学领域在基础理论领域的重大突破，有望成为现代语义通信的指导理论。

编辑：梁晨

监制：夏竞辉