張新全，余少華

(1.中國信息通信科技集團有限公司，武漢 430074； 2.光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點實驗室，武漢 430074)

0 引 言

1948年，香農(nóng)創(chuàng)立信息論，并將信息定義為可消除隨機不確定性的東西[1]；1963年，日本學(xué)者梅棹忠夫(Tadao Umesao)提出信息化概念；1980年，阿爾文·托夫勒(Alvin Toffler)在《第三次浪潮》中將人類社會發(fā)展劃分為第一次浪潮的農(nóng)業(yè)時期、第二次浪潮的工業(yè)時期和第三次浪潮的信息化時期[2]。自此，信息化在西方社會逐漸取得共識。進入90年代后，中國高度重視信息化，認(rèn)為“信息化是培育、發(fā)展以智能化工具為代表的新的生產(chǎn)力并使之造福于社會”，國務(wù)院于2008年設(shè)立了“工業(yè)和信息化部”。

最近10年，在以網(wǎng)絡(luò)和計算為代表的信息通信技術(shù)(Information and Communications Technology，ICT)進步的帶動下，信息化如催化劑般加速著世界科技和經(jīng)濟的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息世界與自然世界和人類社會深度融合[3]。信息化對社會運行和人類生活的作用，在這次全球新冠疫情期間得到展示。

第1～4代移動通信技術(shù)(The 1th～4th Generation Mobile Communication Technology，1G～4G)網(wǎng)絡(luò)主要是為了滿足人的通信需求，但第5代移動通信技術(shù)(The 5th Generation Mobile Communication Technology，5G)網(wǎng)絡(luò)3大應(yīng)用場景中的兩個已不再以人為直接服務(wù)對象，而是聚焦于行業(yè)信息化。這種改變在第6代移動通信技術(shù)(The 6th Generation Mobile Communication Technology，6G)中將更為顯著，揭示出未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要驅(qū)動力將是信息化，對網(wǎng)絡(luò)的性能要求將不再以人為基本出發(fā)點。本文簡要介紹了信息化發(fā)展歷程，提出了數(shù)字孿生(Digital Twin)階段之后將是數(shù)字智驅(qū)(Digital Intelligence)和數(shù)字超越(Digital Transcendence)階段，并對信息化驅(qū)動下的未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進行了探討。

1 信息化歷程與展望

信息化，是通過ICT實現(xiàn)對信息資源的高度和有效利用，使人的智能潛力以及社會的物質(zhì)資源潛力被充分發(fā)揮，促進個人行為、組織決策和社會運行更趨合理。信息化的發(fā)展，是ICT在經(jīng)濟、社會各領(lǐng)域不斷應(yīng)用并改造和推動經(jīng)濟、社會結(jié)構(gòu)更趨合理的持續(xù)過程。第二次浪潮的核心是發(fā)展工業(yè)，重點推進機械化，機械化的基礎(chǔ)是動力設(shè)備和能源(石化和電力)。第三次浪潮重點推進信息化，其基礎(chǔ)是智能機器(由軟硬件構(gòu)成，具備計算、存儲和輸入/輸出(Input/Output，I/O)等功能)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)。

ICT的進步直接推動了信息化的發(fā)展。我們將到目前為止的信息化劃分為3個發(fā)展時期，如圖1所示。

圖1 信息化的發(fā)展歷程

第1個時期約始于全球第1個微處理器出現(xiàn)的1971年。這一時期以集成電路技術(shù)進步為基礎(chǔ)，計算和存儲等能力提升到可以有效支撐數(shù)字化，應(yīng)用范圍大都局限于科研、自動化和數(shù)據(jù)管理。

第2個時期約始于互聯(lián)網(wǎng)逐漸大發(fā)展和電子商務(wù)逐漸興起的1996年。這一時期在光纖通信和移動通信等技術(shù)進步的支撐下，基于TCP/IP的互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)爆發(fā)式發(fā)展，全社會的網(wǎng)絡(luò)化程度極大提升，通過網(wǎng)絡(luò)社交、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)視頻和網(wǎng)絡(luò)購物等拓展到生活和消費領(lǐng)域。

第3個時期約始于智慧城市和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)漸起的2012年。這一時期以物聯(lián)網(wǎng)、4G/5G和寬帶光接入等技術(shù)進步為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)化繼續(xù)深入，以云計算、大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)大量應(yīng)用為基礎(chǔ)的智能化成為發(fā)展焦點，信息化應(yīng)用領(lǐng)域則繼續(xù)擴張，進入到生產(chǎn)、服務(wù)以及社會運行的方方面面。

數(shù)字化，是運用數(shù)字技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集、呈現(xiàn)、分析、處理和控制，形成一個個數(shù)字對象或個體。長期以來，摩爾定律表征了數(shù)字化的性能提升規(guī)律。摩爾定律可表述為：(每芯片上電路增長倍數(shù))=2×(年份-1975)/1.5。未來學(xué)家雷·庫茲韋爾(Ray Kurzweil)進一步指出：一種技術(shù)一旦被數(shù)字化，被編輯為以0和1表示的計算機代碼，它就能夠呈指數(shù)級加速發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)化，是以數(shù)字化為基礎(chǔ)，運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字對象與資源的連接和交互，從而構(gòu)建數(shù)字空間。梅特卡夫定律揭示了網(wǎng)絡(luò)化帶來的價值提升規(guī)律，其可表述為：網(wǎng)絡(luò)的價值V=k×N2，式中：k為價值系數(shù)；N為聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量。

智能化，是以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，運用智能技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字個體與資源的便捷和有效協(xié)同，從而支撐數(shù)字空間的合理和高效運行。智能化的核心是基于數(shù)據(jù)提升效能，美國通用電氣公司指出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“1%的威力”[4]，我們擬在后期研究中嘗試提出能揭示智能化帶來效能提升的一般規(guī)律。

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化可被視為信息化發(fā)展的3步，如圖2所示。但一是由于各垂直領(lǐng)域的基礎(chǔ)差異大，二是由于各種應(yīng)用對性能的要求不斷提升，所以在圖1所述信息化的每個時期，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化都在推進，只是每個時期人們更關(guān)注其中的某一個。比如我們現(xiàn)在所處的第3個時期，智能化最為人們關(guān)注，但數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化俱在持續(xù)深化中，且較之于前兩個時期都處于更高水平。

圖2 信息化的發(fā)展步驟

我們認(rèn)為，信息化發(fā)展的第3個時期可進一步分為3個階段：數(shù)字孿生、數(shù)字智驅(qū)和數(shù)字超越階段。

(1)數(shù)字孿生階段

傳感、計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)等能力顯著提升，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化水平已可以支撐在數(shù)字空間建構(gòu)起與物理系統(tǒng)相“孿生”的一個個虛擬系統(tǒng)——“孿生體”。借助孿生體，我們可以方便和有效地對物理系統(tǒng)進行仿真、預(yù)測、管理和優(yōu)化等[5]。在這一階段，云計算/邊緣計算、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、模式識別和人機交互等推動人工智能(Artificial Intelligence，AI)在處理確定性的封閉化和特定化問題方面發(fā)揮重要作用。通過虛實映射及雙向交互構(gòu)成“數(shù)據(jù)感知—實時分析—智能決策—精準(zhǔn)執(zhí)行”的閉環(huán)[6]，數(shù)字孿生推動智能制造的實現(xiàn)。數(shù)字孿生階段需要進行廣泛和大量的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如我國正在著力開展的數(shù)字新基建。據(jù)預(yù)測，全球數(shù)字孿生市場在2020～2030年間的復(fù)合年增長率將達(dá)31.9%[7]。

我們正在邁入數(shù)字孿生階段，對其的具體論述有很多[5]，在此不贅述。數(shù)字孿生階段的局限性主要體現(xiàn)于兩個方面，一是受制于數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化水平，這種數(shù)字空間的“孿生體”僅是服務(wù)于特定應(yīng)用目的的特定側(cè)面或維度的刻畫，因此不同孿生體之間難以交互和融合；二是受制于智能化水平，智能化多局限于單個對象系統(tǒng)有預(yù)期的特定目的[8]。

(2)數(shù)字智驅(qū)階段

在數(shù)字智驅(qū)階段，以多維度更全面感知能力為基礎(chǔ)，以更深入、更廣泛的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)，可支撐在數(shù)字空間建構(gòu)出物理世界和人類社會的神經(jīng)層[9]，智能化地驅(qū)動組織、城市和社會的合理、高效運轉(zhuǎn)。圖3所示為物理世界和人類社會的神經(jīng)層示意圖。

圖3 物理世界和人類社會的神經(jīng)層示意圖

神經(jīng)層是機體進行生理功能活動的主導(dǎo)系統(tǒng)，由中樞神經(jīng)和周圍神經(jīng)兩部分組成。與之相類比，對于在數(shù)字空間所構(gòu)建的神經(jīng)層，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化主要通過各種傳感和網(wǎng)絡(luò)等形成周圍神經(jīng)，智能化主要通過各種信息處理平臺(云計算和邊緣計算等)形成中樞神經(jīng)。

有了神經(jīng)層，物理世界的各種組織(企業(yè)和機構(gòu)等)和城市演化成為一個個“智能體”(具有一定的自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行和自適應(yīng)等“自”能力[9])，并使整個社會融合成為一個大智能體。在神經(jīng)層的作用下，各智能體的功能活動得到增強，可達(dá)到前所未有的合理和高效，經(jīng)濟和社會發(fā)展從技術(shù)手段上將實現(xiàn)盡可能地優(yōu)化，并基本達(dá)到信息化的目標(biāo)：充分發(fā)揮各種資源潛力，充分優(yōu)化組織和社會的運行。

這一階段里，在數(shù)字空間中對物理系統(tǒng)的刻畫已擴展到多個側(cè)面或維度，各智能體之間可以有效地交互和融合[8]；智能化也不再局限于單個系統(tǒng)和特定目的，而是群體的、混合的、復(fù)雜的。

(3)數(shù)字超越階段

生物科技和信息科技的進步和融合，將推動腦機接口這一類技術(shù)的突破，使人的生活空間擴展到虛擬世界成為可能[8,10]。并且，人不再僅是作為“物”存在于數(shù)字空間，還可兼具情感、情緒、感覺和體驗等“靈性”屬性[11]。

數(shù)字超越階段是在數(shù)字空間形成一個虛擬世界，人類生存空間從單一的現(xiàn)實世界擴展到虛擬世界。數(shù)字超越階段的虛擬世界，不是物理世界的簡單鏡像，更是超越，可突破現(xiàn)實世界的一些規(guī)則和極限，人類在虛實高度融合和虛實高度協(xié)同的場景中活動。在數(shù)字超越階段，自然界和人類社會的很多重要功能將轉(zhuǎn)移到虛擬空間，呈現(xiàn)非物質(zhì)化或減物質(zhì)化特征[6]，人類的認(rèn)知、生產(chǎn)生活和社會運行可能出現(xiàn)顛覆性變化。

如果數(shù)字孿生和數(shù)字智驅(qū)階段是以優(yōu)化現(xiàn)實世界的運行為目標(biāo)，那么，數(shù)字超越階段將以人的自我實現(xiàn)[12]為目標(biāo)，人將可以在某種意義上突破空間和時間的限制，人類將在現(xiàn)實和虛擬共同構(gòu)成的世界中突破和超越自身的體力和腦力極限。

現(xiàn)在還很難對數(shù)字超越階段進行嚴(yán)格描述，但可以預(yù)見，虛擬世界可以出現(xiàn)并沒有現(xiàn)實對象相對應(yīng)的“超體”，我們不僅可以在虛擬世界舉行會議、觀光旅游和訓(xùn)練技能等[10]，而且人類社會對資源、資產(chǎn)、生產(chǎn)要素和生產(chǎn)力等的定義將被顛覆。比如，一些主要依靠智力的行業(yè)將雇傭虛擬勞動力(虛擬律師、醫(yī)生、畫師和撰稿人等)，這樣“我”可以一邊在現(xiàn)實世界休閑，一邊由虛擬“我”掙錢，當(dāng)然“我”也需要通過數(shù)據(jù)、算法和學(xué)習(xí)等手段來對虛擬“我”進行知識儲備、技能提升和個體特色打造；再比如，權(quán)威會發(fā)生轉(zhuǎn)移，一個企業(yè)將不再需要一個實體意義上的董事長來進行管理決策，而是在一個擁有該企業(yè)歷代管理者經(jīng)驗、擁有該企業(yè)所需內(nèi)外部相關(guān)數(shù)據(jù)、擁有決策和管理等相關(guān)知識技能的虛擬“董事長”領(lǐng)導(dǎo)下運行；又比如，一個虛擬“人”對應(yīng)的實體人死亡后，該虛擬“人”可以繼續(xù)在虛擬世界存在，或該虛擬“人”的經(jīng)驗、見識和知識技能(背后是數(shù)據(jù)和算力等)等可如遺產(chǎn)一樣在數(shù)字空間被繼承和吸收。

根據(jù)前述分析，我們在表1中對數(shù)字孿生、數(shù)字智驅(qū)和數(shù)字超越3個階段進行了一些角度的比較，以探討相互間的差異。隨著無人駕駛、機器人施行手術(shù)、AI應(yīng)答和全息影像等許多原本來自科幻作品的暢想已經(jīng)或正在被我們見證，隨著信息化帶來的各種技術(shù)的指數(shù)級發(fā)展，人在擁有更多高科技帶來的便利的同時，也將更加依賴科技?？梢灶A(yù)見，在數(shù)字超越階段，人對網(wǎng)絡(luò)和智能機器將極度依賴，可能達(dá)到須臾、寸步不可離的程度。在信息化演進的過程中，數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)和智能技術(shù)將長期保持持續(xù)和快速進步。

表1 數(shù)字孿生、數(shù)字智驅(qū)和數(shù)字超越3個階段的比較

2 信息化驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

長期以來，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是為了更好地滿足人自身的信息傳遞需求。但是，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的驅(qū)動力正在發(fā)生改變，未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要驅(qū)動力將是信息化。5G是第1個體現(xiàn)出這種驅(qū)動力的公眾通信網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)的3大應(yīng)用場景增強型移動寬帶(Enhance Mobile Broadband，eMMB)、超低時延高可靠通信(Ultra Reliable & Low Latency Communication，uRLLC)和海量物聯(lián)網(wǎng)通信(Massive Machine Type Communication，mMTC)中，uRLLC和mMTC是服務(wù)于機器和物的。這是5G相對于之前1G～4G的階躍性突變，不僅反映了數(shù)字孿生階段的網(wǎng)絡(luò)特點，而且鮮明揭示出未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將不再是以滿足人自身的信息需求為主要目標(biāo)。

因此，對未來網(wǎng)絡(luò)的性能要求也將不再以人為主要出發(fā)點。在當(dāng)前及以后的相當(dāng)長一段時期，網(wǎng)絡(luò)將主要適應(yīng)數(shù)字孿生的要求，通過物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G/6G等持續(xù)提升覆蓋范圍和連接能力，對網(wǎng)絡(luò)性能的需求評估不再僅立足于人。愛迪生認(rèn)為，“地球上的一切工具和機器，不過是人肢體與知覺的發(fā)展而已?！比祟惪萍及l(fā)展水平越高，人類對工具和機器越依賴。到了數(shù)字智驅(qū)和數(shù)字超越階段，人類將愈來愈多的功能和操作等移交給智能機器實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)也將愈來愈多地以機器為出發(fā)點來制訂性能標(biāo)準(zhǔn)。

一般可認(rèn)為，人眼大約僅等效于一臺快門1/24的連續(xù)拍攝相機，焦距50 mm，光圈F4～F32可變，像素400萬，感光度ISO50～6 400。另外，我們現(xiàn)在的圖像壓縮比和編碼位數(shù)等參數(shù)，也都是以人為應(yīng)用對象進行確定的。表2對人的感知和反應(yīng)水平進行了簡單量化，如果考慮到機器的各種能力將隨著技術(shù)進步而不斷提升(如溫度和位置感知的準(zhǔn)確度、“聽”的范圍和響應(yīng)速度等)，則人與機器的能力差異還會不斷擴大。

表2 人類感知和響應(yīng)水平[13]

顯然，機器的超強感知能力意味著需要更高量級的網(wǎng)絡(luò)速率和帶寬，機器的超高反應(yīng)速度意味著需要更苛刻的網(wǎng)絡(luò)時延。數(shù)字孿生階段對物理世界的感知主要是單個維度的，數(shù)字智驅(qū)階段需要構(gòu)建一個能多維度感知物理世界的神經(jīng)層，數(shù)字超越階段則需要構(gòu)建出一個虛擬世界，網(wǎng)絡(luò)性能將遭遇巨大挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展將呈現(xiàn)以下幾個特征：

第1個特征是網(wǎng)算協(xié)同。網(wǎng)算協(xié)同的本質(zhì)是以數(shù)據(jù)為中心來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)和計算[13]。數(shù)字孿生、數(shù)字智驅(qū)和數(shù)字超越的3大核心功能是感知、互聯(lián)和計算，完成數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析和利用。從云計算開始，網(wǎng)絡(luò)成為提供算力資源的基礎(chǔ)途徑，有效降低了計算的成本和能耗。為了改善計算效率和及時性，近幾年邊緣計算逐漸引起重視。隨著智能化對算力提出無所不在的需求，提供算力成為網(wǎng)絡(luò)的最重要功能之一。一方面，網(wǎng)絡(luò)需要從架構(gòu)上真正考慮與計算的協(xié)同，才能高效、靈活、低成本和低能耗地滿足智能化日益增長的算力需求；另一方面，計算需要從實現(xiàn)架構(gòu)上考慮怎樣利用網(wǎng)絡(luò)來提升算力資源配置的合理性和計算效率。云計算中心的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)為適應(yīng)計算進行了相應(yīng)優(yōu)化，未來的廣域網(wǎng)絡(luò)也將需要以計算為出發(fā)點進行優(yōu)化和重構(gòu)。當(dāng)前的云網(wǎng)融合是網(wǎng)算協(xié)同的起步，信息化的進一步發(fā)展要求網(wǎng)絡(luò)與計算在更深層次上緊密地協(xié)同，以達(dá)到計算能力和計算供給成本之間的有效平衡。

第2個特征是接入?yún)f(xié)同。接入是網(wǎng)絡(luò)與外部世界的I/O，更高性能(速率和帶寬)、更大便捷性和更低成本是接入技術(shù)演進的方向。在“光進銅退”的推動下，光纖成為固定通信的主要接入媒質(zhì)。移動通信提升了接入的靈活性和機動性，其從1G～5G的各代發(fā)展，一大特征是將愈來愈多的頻段運用到了無線接入。業(yè)界提出的6G愿景，普遍強調(diào)“陸?？仗臁比采w，衛(wèi)星等方式也成為可選接入手段，太赫茲等更多頻段可能被納入使用。終端的智能化，使其具有多維度感知能力，并可運行多個具有差異性的應(yīng)用，從而使得單種接入技術(shù)很難在成本、性能和便捷性上同時滿足要求。當(dāng)前，智能手機已在一定程度上實現(xiàn)了移動通信接入和WiFi(Wireless Fidelity)接入的協(xié)同，多接入邊緣計算也已在進行探索和實踐[6]。數(shù)字智驅(qū)需要全方位感知物理世界，數(shù)字超越需要豐富的手段來打造虛擬世界，愈加凸顯出泛在、靈活、低成本和高性能接入的重要性。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議多媒體子系統(tǒng)(Internet Protocol Multimedia Subsystem，IMS)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)等已為固移網(wǎng)絡(luò)融合創(chuàng)造了一定技術(shù)條件[14]，未來的網(wǎng)絡(luò)有望不再以接入技術(shù)進行區(qū)分，所有廣域網(wǎng)將融合成一個各種方式協(xié)同配合實現(xiàn)全方位接入的極簡和高效網(wǎng)絡(luò)。

第3個特征是光電協(xié)同。延續(xù)摩爾定律的難度越來越大，使得光子技術(shù)在ICT領(lǐng)域的重要性不斷強化，尤其是硅光子技術(shù)的進步，為光電協(xié)同創(chuàng)造了有利條件[15]。一是業(yè)務(wù)承載上的光電協(xié)同，光網(wǎng)將從傳送網(wǎng)向業(yè)務(wù)承載網(wǎng)演進；二是網(wǎng)絡(luò)核心功能上的光電協(xié)同，光交換和光路由可以保障機器響應(yīng)度級別的業(yè)務(wù)時延要求；三是計算上的光電協(xié)同，提升計算能力。

第4個特征是智能化。網(wǎng)絡(luò)的智能化有兩個維度，一是網(wǎng)絡(luò)能力的智能化，二是網(wǎng)絡(luò)管控的智能化。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域在信息化持續(xù)深入下正擴展到人類社會的方方面面，應(yīng)用場景紛繁復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)能力必須智能化才可能適應(yīng)各種應(yīng)用的差異化要求，當(dāng)前的SDN/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Function Virtualization，NFV)和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)等初步反映了這種發(fā)展趨勢。網(wǎng)絡(luò)管控智能化是基于監(jiān)控、預(yù)測、優(yōu)化和仿真等使網(wǎng)絡(luò)具備自治能力[16]。網(wǎng)絡(luò)自身的信息化水平正是體現(xiàn)于網(wǎng)絡(luò)的智能化，未來的網(wǎng)絡(luò)將可以自優(yōu)化、自演進和自生長。網(wǎng)絡(luò)智能化需要兩個基礎(chǔ)，一是硬件的通用化和動態(tài)可調(diào)；二是網(wǎng)絡(luò)功能的軟件化，使得網(wǎng)絡(luò)能極靈活地可編程和可自適應(yīng)調(diào)整。

另外，需要強調(diào)的是，光通信和光電子在網(wǎng)絡(luò)中的作用和重要性將不斷提升。光纖的低損耗、大帶寬和低成本優(yōu)勢，使得光通信在40多年的發(fā)展中已成為長途、城域和短距傳輸?shù)淖钪饕夹g(shù)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的互聯(lián)也愈來愈依賴光通信，“光進銅退”還將進一步深入到板卡、模塊和芯片間，甚至進入芯片內(nèi)部?？紤]到數(shù)字孿生、數(shù)字智驅(qū)和數(shù)字超越階段仍將不斷增長的帶寬需求，光通信是目前可知的唯一適合技術(shù)，并且超低時延和確定性連接等要求光在業(yè)務(wù)承載和路由交換等方面也承擔(dān)愈來愈多的功能和作用。因此，索尼、日本電報電話公司(Nippon Telegraph & Telephone，NTT)和英特爾等公司成立了創(chuàng)新光學(xué)無線網(wǎng)絡(luò)全球論壇(The Innovative Optical and Wireless Network Global Forum，IOWN-GF)，明確提出全光網(wǎng)將是面向2030年的最關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需作出適應(yīng)性改變以有效利用全光網(wǎng)實現(xiàn)苛刻時延和確定性連接等要求[13]。當(dāng)前，光通信本身遭遇香農(nóng)極限和光纖可用帶寬資源耗盡等挑戰(zhàn)[17]，需要在空分復(fù)用(多芯、少模)[18]和軌道角動量復(fù)用[19]等技術(shù)上突破以化解容量危機[20]，需要在光交換/路由等方面突破以增強組網(wǎng)能力[21-22]，需要引入AI以提升光網(wǎng)的智能化水平[23]，我們在文獻[24]中對此進行了較為詳盡的闡述。

3 結(jié)束語

隨著ICT的進步，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化為特征的信息化正深入到社會運行和人類生活的方方面面。我們在回顧信息化發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，提出數(shù)字孿生階段之后將是數(shù)字智驅(qū)和數(shù)字超越階段。信息化逐漸成為網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的最主要驅(qū)動力，由此帶來網(wǎng)絡(luò)性能需求的相應(yīng)變化。本文描述了未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的網(wǎng)算協(xié)同、接入?yún)f(xié)同、光電協(xié)同和智能化4個特征，并初步探討了光通信在其中的關(guān)鍵作用和挑戰(zhàn)。