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        王海波:雪峰與無線通信的魅惑

        2016-11-04 08:29:50
        科學中國人 2016年9期
        關(guān)鍵詞:王海波社交研究

        實驗室里,他是位受好奇心驅(qū)使,敢想實干的科研者;走出校園,站在雪山之巔,他又是個樂于挑戰(zhàn)、追逐速度的滑雪愛好者。他說,科研和滑雪的類似之處就在于具有高度的挑戰(zhàn)性和不確定性。瑞士少女峰山腳下的Interlaken滑雪場、日本北海道的札幌滑雪場,都留下過他矯健的身姿,“當從雪山上向下滑過,延綿起伏的山脈、潔白醇厚的云層和明鏡般的湖泊充滿了你的眼睛和心靈”,他陶醉于大自然的壯美中,不由得發(fā)出“不虛此生”的感嘆。他就是北京交通大學電子信息工程學院副教授王海波。

        留學丹麥 收獲平和之心

        1999年,王海波獲得上海交通大學學士學位。工作4年后,他在昔日導師譚振華的建議下,踏上了飛往素有童話王國之稱丹麥的航班。在這片臨海富饒的國土上,王海波落戶奧爾堡大學。這座北朱特蘭省最重要的學府成立于1974年,雖然年輕,但相較于其他大學它有著自己的與眾不同之處,即不以上課教學為核心,而是基于項目的學習方式,“主要以小組團隊的形式進行研究,教學只是輔助。需要內(nèi)部自行制定管理規(guī)則,設(shè)定目標,制定時間表,分工,解決爭執(zhí)和分歧。每學期完成一個小課題,結(jié)束后需要提交課題報告,進行答辯?!痹谕鹾2磥?,這種模式可以為日后的科研工作打下良好的基礎(chǔ)?!巴ㄟ^項目的方式,可以有針對性地學習知識、工具,不像授課的方式,考完試知識就還給老師了,在自己動手做的過程中使用到的某塊知識,印象會更深刻,是真正掌握了知識”,他深受影響。

        丹麥是個只有500萬人口的北歐國家,約莫等同于我國一個特大城市的人口總量,可在這個人口稀少的國度科研卻被置于相當高的地位,每一位科研者都會受到極大的尊重和支持。即使是身患殘疾的教授或博士生,同樣可以順利開展工作。就是在這樣一種平等、積極、和諧的氣氛下,王海波對科研的興趣被逐漸培養(yǎng)激發(fā),“我覺得做研究是件非常有趣的事情”。多年后今天,回憶起當年的點滴王海波仍會飽含深情。師從德國導師Hans-Peter Schwefel,無疑讓王海波頗感幸運?!八o我很大的自由度,即使我的想法和方向和他非常不一樣,只要我能提出很好的理由和邏輯論證,他都會支持我”。在Hans的指導下,王海波自由地探索著未知,科研水平更是上了一級臺階。

        赤子回國 深入前沿研究

        “丹麥畢竟是一個小國家,缺少競爭,很多東西都是一成不變的,仿佛一下就能看到自己幾十年后的樣子,國內(nèi)競爭會更激烈,在和高手競爭過程中對自身也是一個很大的提高”。就這樣,王海波收拾起行囊,期盼早一刻踏上千里之外的祖國熱土。

        近幾年,第五代移動通信技術(shù)(簡稱“5G”)成為面向2020年無線通信發(fā)展的熱點,在全球進入了技術(shù)研發(fā)和標準化準備的關(guān)鍵時期。王海波描繪了這樣一幅未來場景,如果你想搜索音樂、視頻或是新聞,也許不再需要到網(wǎng)站上下載,它們可能存在于附近人的設(shè)備終端上,只要附近的人幫忙轉(zhuǎn)發(fā),你就能快速得到想要的信息。這個過程叫做終端直通通信(Device-to-device,簡稱D2D),指的是通信終端在人與人之間(Human-to-human,H2H)或機器與機器間(Machine-to-machine,M2M)直接建立的連接而無需借助于基站,這正是王海波目前重點研究的內(nèi)容?!霸谖磥淼姆涓C移動通信系統(tǒng)中,通過支持在基站控制和協(xié)調(diào)下的D2D通信能夠?qū)崿F(xiàn)多個距離較近移動終端之間的直接通信,從而提高頻譜利用率,減少終端能耗,并降低基站負載”,他介紹道:“手機上有很多APP,未來物聯(lián)網(wǎng)會逐步普及,甚至還有互聯(lián)網(wǎng)+……雖然基站能為我們提供很高的通信速率,但它所承受的壓力是非常大的?!?/p>

        這項研究要追溯于王海波的上一個國家自然科學基金項目“面向IMT-Advanced的移動組播關(guān)鍵技術(shù)研究”,他解釋道,“移動組播關(guān)鍵技術(shù)也是讓多媒體內(nèi)容快速分享給眾多用戶,研究到后來我發(fā)現(xiàn),讓已經(jīng)下載的那部分用戶把內(nèi)容通過用戶終端直接與別人分享是個非常高效的手段”。就這樣,王海波確定了新項目的基本思路,即通過用戶之間直接通信來共享大量內(nèi)容。目前,他正致力于利用社交網(wǎng)絡(luò)的手段來推動信息共享?!霸谶^去的很多D2D研究中,面臨著一個最大的問題是‘我為什么要和你共享”,他一語中的。事實的確如此,在共享的過程中不僅會消耗電池電量,而且和一個陌生人共享信息會存在一定的風險,比如暴露隱私、接收非法數(shù)據(jù)、遭受病毒攻擊等,“所以要解決互相信任,以及愿意為別人共享等問題,就需要一個激勵機制”。經(jīng)過思考,他發(fā)現(xiàn)社交網(wǎng)絡(luò)就有可能提供一個信任和激勵機制,“因為在社交網(wǎng)路上,兩個人可以是直接認識,或者是間接認識,這樣就保障了雙方是可以信任的。另外一方面,在社交網(wǎng)絡(luò)這樣更高層的網(wǎng)絡(luò)上也便于設(shè)計一種回饋機制”。所謂的回饋機制簡單來說就是當你分享給別人內(nèi)容時,別人以后也會再分享內(nèi)容給你,從而建立一種長期的合作關(guān)系。然而要想實現(xiàn)這一機制,光靠物理層的技術(shù)是不夠的,需要有身份、相互關(guān)系等信息的管理,社交網(wǎng)絡(luò)恰好可以提供對應(yīng)的工具。

        王海波預(yù)計,在項目結(jié)題時會完成一些基于社交網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計,以解決用戶的相互信任問題、隱私安全問題以及互相激勵的設(shè)計問題,可以應(yīng)用在人口密集的城區(qū)(CBD 寫字樓區(qū))、購物廣場、大型超市、博物館等大型建筑內(nèi);大型體育比賽、音樂節(jié)等大型活動現(xiàn)場;大量部署傳感器設(shè)備的區(qū)域;車聯(lián)網(wǎng)自動駕駛技術(shù)、車-車之間的通信。他的研究正在如火如荼地進行之中。

        行在路上 挑戰(zhàn)更高的山峰

        王海波認為,通信目前的大勢所趨是通信和計算的逐漸融合。具體來說,不僅僅是把數(shù)據(jù)傳輸出去,而要在網(wǎng)絡(luò)邊緣完成計算,進行內(nèi)容的處理,這樣也會減少對互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器產(chǎn)生的巨大壓力。他說:“未來第五代移動通信,不僅僅是數(shù)據(jù)流通的管道,還是一個真正具有智能化的、通信和計算融合的網(wǎng)絡(luò)。這就是為什么我們做通信研究的人也要學習計算機理論,圖論、大數(shù)據(jù)挖掘等等?!?/p>

        在科研路上王海波不斷在挑戰(zhàn)著自我,提升自己的能力等級。除了理論研究,他還致力于校企合作,成果轉(zhuǎn)化。他分別與中興公司、NEC中國研究院、國家電網(wǎng)合作完成了“支持超高速移動性關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究”“高速鐵路通信系統(tǒng)中移動中繼關(guān)鍵問題的研究”“電力大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)體系架構(gòu)及部分關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”等課題,項目均取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。此外,他還積極參加了很多創(chuàng)業(yè)論壇及組織,“我是歐美同學會青年企業(yè)家協(xié)會的會員,這是一個聚集了很多創(chuàng)業(yè)留學歸國人員的組織,創(chuàng)業(yè)者會提出各種想法,雖然我沒有直接創(chuàng)業(yè),但我能力所能及地提供一些技術(shù)支持和咨詢。”

        王海波的科研心得反映在培養(yǎng)學生方面,則形成了一套獨特的教學方法,概括來說就是“允許學生犯錯誤”。早年在歐洲留學期間,導師便常常對王海波說:try and error,就是嘗試、犯錯誤,然后從中學到一些東西。在王海波看來,導師的作用是為學生提供資源從而讓其獨立探索,而不是明確地告訴學生應(yīng)該往哪走,“所以我只是看著學生往前走,防止他們掉進溝里而已,只要不是已經(jīng)證明過的死胡同或陷阱,學生可以天馬行空的想象,只要能說服我,在邏輯上是成立,都可以去嘗試”。王海波為自己的學生提供了一個充分自由的學習科研環(huán)境,就像當年的Schwefel教授對他一樣。對他和他的學生們來說,科研創(chuàng)新是挑戰(zhàn),是冒險,是人生的樂趣,就像從雪山頂上俯沖而下,充滿著速度與激情。

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