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南京,抢占未来网络“制高点”

  原标题:连续七届大会发布重大原创科技成果

  南京,抢占未来网络“制高点”

  信息技术飞速发展,构筑新优势的颠覆性技术是什么?加快实现高水平科技自立自强,超前卡位的“制高点”又在哪?就在上周,诸多答案在中国南京愈发清晰——

  8月24日,第七届未来网络发展大会在宁开幕,三天会期里亮点纷呈:紫金山实验室发布四项网络通信重大成果,未来网络试验设施、确定性网络、网络操作系统、6G通信等一批最新产品接连亮相,B5G/6G网络、算力网络、工业互联网等一批重大项目签约……

  “互联网诞生至今,已在消费领域取得巨大成功,并面临向实体经济转变的重大历史机遇。”中国工程院院士、紫金山实验室主任刘韵洁表示,算力网络、高端GPU、确定性网络等成为决定未来社会发展的关键技术,此时正需要全球业界加强协同合作。

  越是关键时刻,越能看出一座城市的眼光和雄心。南京以一场大会撬动新支点,加速形成全球未来网络“产业高地”,奠定城市在未来网络领域的引领性地位。南京目标明确:打造具有全球影响力的产业科技创新中心主承载区。

  连续七届,释放“盛会效应”

  互联网发展进入“下半场”争夺,未来网络技术成为下一轮科技竞争制高点。发展未来网络,是我国从网络大国迈向网络强国的重要一环。

  南京提前“卡位”。连续七届举办的未来网络发展大会,成为前沿成果的首发地,不断标注技术新高度——

  第二届大会,在全球率先提出服务定制网络体系架构(SCN),取得软件定义的可编程路由交换系统等三大核心技术突破;

  第三届大会,未来网络试验设施(CENI)正式开通,全球首个大网级网络操作系统——CNOS对外发布;

  第四届大会,全球首个确定性广域网创新试验成果发布,长三角工业互联网高质量外网开通,B5G智能通信成果发布;

  第五届大会,发布全球首个骨干网级可编程交换设备操作系统、全球首个5G网络数据采析与性能追踪系统;

  第六届大会,发布了全球首个云原生算网操作系统、全球首个6G TKμ极致连接无线传输试验平台V1.0……

  今年,紫金山实验室四项重大原创成果的面世,再次吸引参会人员不约而同举起手机:其中,基于未来网络试验设施(CENI)的两项重大应用——全国首创跨广域工业视觉大模型算网融合技术开展了跨越南京、上海300公里的多轮测试,在3.5分钟内完成1000张工业图像的端到端推理,效率提升42%;全球首个跨广域网网络编码分布式存储系统,大幅度提升数据修复平均速度,是传统方法的3.25倍。

  研究机构之外,来自企业的攻关氛围同样浓厚。大会评选出12项未来网络领先创新科技成果,涉及5G/6G网络、算力网络、网络安全、人工智能、空天一体化网络等多个领域——

  中国移动通信有限公司研究院拿出“6G无线网络智慧内生”新型体系架构,改变了AI服务应用依靠“打补丁”和“外挂”的模式,并将响应时间由秒级缩短为毫秒级;

  腾 讯科技带来的高性能算力网络,具备3.2Tbps RDMA通信接入带宽,这一数据在业界领先,能扩展支持十万卡规模的GPU集群,GPU的有效算力超过60%,高于业界公开的52%水平。

  呼唤合作的技术革命浪潮中,南京坚持“开门创新”。第三届大会,“强网”拟态防御国际精英挑战赛面向全世界“黑客”悬赏,全球首个网络内生安全试验场开展永久在线的众测。第四届大会,紫金山实验室与全球32家高校院所、龙头企业签约共同建设伙伴实验室,开展网络通信与安全领域的协同攻关研究。

  连续举办三届的未来之光——未来网络科技创新大赛,集聚顶尖高校的青年智慧,已成为未来网络发展大会的固定板块。今年,来自清华大学、北京大学、武汉大学、西安电子科技大学等80多所高校的171支队伍会师南京,参赛作品围绕软件定义网络、网络安全、网络人工智能等未来网络细分方向展开。

  南京“重器”定制“新世界”

  习近平总书记今年7月在江苏考察调研期间,专程来到紫金山实验室。总书记强调,现在信息技术飞速发展,颠覆性技术随时可能出现,要走求实扎实的创新路子,为实现高水平科技自立自强立下功勋。

  与此同时,一项重大科技突破正为其“横空出世”作最后的冲刺——采用全新设计架构的智驱安全网络,在行业内首次完成5Tb级别大规模DDoS攻防试验,并成功通过中国信息通信研究院的验证,在本届大会上发布。

  试验场内,数架无人机按照信号导引有序飞行,12台动捕设备形成的电子轨迹跃然于屏幕。外行人看半天难以发现端倪,一旁的网络安全工程师吴柯萌一语道破玄机:“就在刚刚,我们向无人机信号发出了一轮大规模数据流攻击,但被智驱安全网络抵挡和分流。无人机队形在受到短暂干扰后迅速回归正常,其间用时是秒级的,肉眼很难发现异样。”

  有研究指出,中国已成为世界上DDoS攻击(分布式拒绝服务)最频繁的国家之一,网络攻防对抗呈常态化趋势。建设一个打不垮、穿不透的安全网络,其重要性被不断强调。

  此次发布的智驱安全网络,有力回应了这一需求。它能抵挡住每秒5Tb的泛洪攻击流量,相当于2500部电影瞬间“打”在其身上不为所动。如此韧性的一大来源,在于分布式协同作战:紫金山实验室在南京、郑州、济南等国内多个城市建设了46个算力节点,通过快速的流量溯源、检测、分析及决策,形成全网范围的防御策略。

  要知道,两年前,这一系统的防御能力还停留在1Tb级。一条翻两番的摩尔曲线背后,同样位于南京的“大科学装置”——未来网络试验设施(CENI)功不可没。

  2016年正式获批,2019年在国内12个主干节点城市建成连通,2021年正式对外提供试验服务,作为我国通信与信息领域首个国家重大科技基础设施的CENI,在短短数年里进展迅速,已具备分钟级的按需定制网络服务能力、微秒级的确定性服务能力、千万级的多云交换服务能力、TB级的智驱安全网络防护能力,被列入国家战略科技力量。

  “它是一个开放共享的大规模通用试验平台,你可以把它理解为网络通信研究领域的‘新基建’。”吴柯萌以智驱安全网络研究举例,依照现有互联网的带宽、时延条件,光是形成5Tb级别的DDoS攻击流量就难上加难,更不要提在此基础上开展防护测试。

  但已经建成的CENI“大网”,则提供了一个简单、高效、低成本的试验验证环境,所有需要确定性网络的创新研究都在此开展。刘韵洁认为,确定性网络是利用新技术构建的“信息高速铁路”,是一条近乎完全畅通的道路,时延抖动是可控的,可按用户需要提供差异化服务。这对于国家下一代互联网、网络空间安全、天地一体化网络、工业互联网、军民融合网络等方向的战略性、基础性、前瞻性创新试验至关重要。

  目前,未来网络试验设施已开通全部40个核心城市节点,为70余家第三方单位提供试验验证服务,帮助其在网络操作系统、毫米波芯片、6G太赫兹无线通信、网络内生安全等前沿关键技术领域取得突破。刘韵洁表示,要努力突破更多网络通信颠覆性技术,积极推动科研成果示范应用并走向产业界,定制一个“互联新世界”,为网络强国建设勇当开路先锋。

  新赛道超车,提升“话语权”

  突破技术封锁、解决“卡脖子”难题的下一步,是掌握技术话语权。对于中国科研人来说,哪一赛道有望实现“弯道超车”?

  从2G的跟随到3G的突破,从4G的并驾齐驱到5G的部分领跑,中国的赶超之路跨越近三十年。如今,还藏在实验室里的6G技术,成为最有希望的突破口之一。

  “谁主导了6G信道的标准化,谁就掌握了新一代通信技术的全球话语权。”东南大学信息科学与工程学院执行院长,紫金山实验室教授、博士生导师王承祥郑重说道。他和团队潜心研发的6G全频道全场景普适信道仿真技术,正走在这条路上。

  任何一代通信技术的更迭,都始于信道研究。6G时代下的通信基站如何布局,手机的接发端怎样设计,都要首先了解6G信号在不同环境下的传播特点。2020年,紫金山实验室提出“全频谱、全覆盖、全应用、强安全”的6G愿景,这对信道研究有了更高要求。以往通过搭建测量设备研究信号特性的方式,不再适应新形势。

  王承祥带领团队收集信道特性并建立数据库,建立6G信道普适模型。“过去需要在特殊场景下由人工完成的测量流程,可以全部转移到线上,让数据去‘跑’,仿真精度达到九成以上。”王承祥介绍。目前该技术已通过中国信通院泰尔实验室的验证,封装核心代码后就能投入市场。

  在关键技术领域抢占制高点,国内最早布局未来网络技术研究的南京被寄予厚望。

  2014年12月13日,习近平总书记参观江苏省未来网络创新研究院展区时,对采用新的未来网络体系架构如何解决网络安全问题非常关注,勉励科研人员在网络安全领域弯道超车。彼时,作为国内第一家专业从事未来网络核心技术研发机构的江苏省未来网络创新研究院,刚成立3年。

  随后几年里,江苏省、南京市继续组织开展未来网络架构与关键技术研究,组建未来网络、普适通信、内生安全团队,并在2018年成立紫金山实验室,重点开展基础性、前沿性研究,在未来网络、B5G/6G通信、网络安全等领域取得一系列世界领先成果,创造了网络通信与安全领域多项“全球第一”。

  “这是一段筚路蓝缕的征程。”实验室成立那一年,还是东南大学教授的王承祥同时被聘为紫金山实验室教授、博士生导师,带领在校学生和实验室研究院的“双料”团队,在自己20余年的通信技术研究基础上,攀登新的高峰。

  为了收集各种环境下的信道特性,团队辗转走廊、道路、防空洞等多个场景,乘坐云梯上升到9米高的半空中,监测基站信号。“当时是在野外,上面的风很大,人站在上面直晃。碰上刮风下雨,首先想到的是保护设备。”研究员黄晨记忆犹新。

  回望5G时代,中国首次跻身全球“第一集团”,在专利数量、商业化进程、基站规模等细分领域实现领跑。但在理论研究、核心元器件、软件研发上,我国并不占优势。

  以王承祥及其团队的6G信道仿真模型为起点,这一局面有望进一步改观。“伴随着推标工作的逐步推进,我们的数据有望成为各国6G研究的借鉴标准。这对6G时代的开启将起到基础性作用,我们在逐渐掌握话语权。”

  形成未来网络创新生态

  “建设算力中心往往需要巨额投入,但建成后无法直接产生税收,算力中心要做好产业化的‘后半篇文章’。”大会对话环节,中国工程院院士邬贺铨的一句话引发全场共鸣。

  刘韵洁随后表示,中国的算力总规模已位居世界第二,但利用率还不高,基于确定性网络的算力网要更多服务中小企业。如何把已经形成的前沿技术用起来,成为本届大会的热门话题。

  6000平方米的室内场地里,定位精度能达到0.5米,定位设备的布局密度却能够降低一半……相比其他重大原创成果,5G高精度室内定位技术有望更快走进人们的日常生活。

  “北斗卫星信号只能作用于室外,而现行的UWB、蓝牙、WiFi、激光SLAM等室内定位手段,要么成本高,要么误差大。”该项目的定位算法研究员李晓东博士介绍,5G信号在我国有着大带宽、多天线、密部署的特征,可以成为室内定位的突破口。

  他解释,每部手机都会持续向外发射电磁波,捕捉设备可以同步分析电磁波到达的角度、时延等要素,实现精准定位。它得以向市场推广的优势在于,无需重新部署设备,把相关模块加装到已建基站,就可以商用。目前,该技术已经和新华三集团、阿里达摩院、中国移动、南京电信等建立合作渠道,位于南京江宁区的大型商超也将陆续装配,便于分析人流量特征,调整布局。

  既要“顶天”,更要“立地”。南京是国内未来网络产业最早布局和核心布局的城市,在技术产业化上同样先行一步。南京在《推进产业强市行动计划(2023—2025年)》中提出要壮大“2+6+6”创新型产业集群,未来网络与先进通信是南京重点布局的六大未来产业新赛道之一。目前,南京未来网络核心产业规模超过500亿元。

  推动资源要素集聚成势,南京面向全球网罗了1000多名高端研发人才,共建50多家伙伴实验室和联合研究中心,形成政产学研深度融合的未来网络创新生态圈。

  创新“策源地”加速转化成市场“澎湃力”。以紫金山实验室为核心,南京在其周边规划了53平方公里的紫金山科技城,建成26家高品质科创空间,孵化引进培育1000多家网络通信与安全关联企业,是南京未来网络产业集聚效应最突出的地方。

  就在江苏省未来网络创新研究院所在的悠谷办公楼对面,5幢写字楼组成的未来网络产业创新综合体项目已经完工,将以无线通信、未来网络、科技企业推进器等为主导产业,打造高科技创业园区。从创新到产业化,在南京只有一街之隔。

  位于科技城核心区域的南京未来科技城,先后创成国家火炬江宁未来网络特色产业基地、国家小型微型企业创业创新示范基地等,引进亚马逊AWS联合创新中心、德国弗劳恩霍夫等4家国际创新平台。2013年入驻园区的赛宁网安,为华为、中兴、字节跳动等企业提供网络安全产品和服务,相关业务开拓到荷兰、新加坡、沙特等10多个国家,公司估值超14亿元,并计划明年完成上交所科创板申报。目前,未来科技城已集聚企业1900多家,其中高新技术企业103家。

  一个寻常场景是,就在横穿园区的秣周东路一侧,一列退役的“未来号”绿皮火车静静停在树荫下。午后,年轻创业者们三三两两“登车”,边喝咖啡边休息交流。

  背后的寓意再鲜明不过:在南京,见未来。

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