中国科学院院士简水生：以创新助力国家信息产业处于领先地位

6月14日，由鲸准举办和承担的2019年全国双创周宁波（鄞州）分会场系列活动成功举行。活动围绕创新创业创造政策、环境、产业和成就等多个维度，为双创主体提供了一个公开高效的分享交流平台。

本次活动以高峰论坛、资本创享会、企业服务对接会三大形式展开，从认知和方法论、资本、企业服务三个层面立体式全方位助力鄞州创新创业创造深入发展。

中国科学院院士，北京交通大学教授、博士生导师简水生出席“智鄞未来”中国智能制造高峰论坛暨鄞州区重大项目签约仪式，并带来《目前国际信息领域重要创新产业发展进程和我国现状》的主题演讲。

中国科学院院士，北京交通大学教授、博士生导师 简水生

目前，我国已经发布了四个5G牌照。但事实上5G系统发展才刚刚进入实用化的初级阶段，5G系统仅仅是一部分，最主要的是手机从当单芯片变成了双芯片，5G网络没有双芯片就进不去。

5G所有的系统都离不开互联网。互联网交换时由光纤传输和电的路由器所组成，交换时需将光变成电，经电的路由器交换后再变成光。这中交换结构是上个世纪90年代所形成的，它的丢包率大概是千分之一。

现在信息流量爆炸式增长，4K/8K/VR/AR已处在高速发展前沿，多个大城市要求2020年城区家庭宽带接入能力普遍达到1千兆比特/秒。可目前看来，就算是2020年这也是一个很难实现的课题。也就是说现在对于时延、抖动、丢包率要求更加严格，而现有的路由器打包交换的技术根本不能适应5G宽带交换的需求。如果要真正实现大规模推广应用的话，现在的网络已经不适用了，要进行干线的改造。

在目前我们面临的问题中，网络安全是互联网存在的最大问题。现在的网络要变成电才能交换，进而才能把所有的信息全部都储存下来打包发出去，所以在路由器进行交换时，个人相关信息就已经被存储下来。

远在2007年欧洲委员会在法国特拉斯堡，召开了打击网络犯罪的国际会议，与会的专家一致认为：现在网络设计的指导思想是自由主义的、无政府主义的，是不可控、不可测的，他们认识到必须建立一个可控、可测的新网络。但是一直到目前，这种新的可控、可测的网络依然没有建成。

 我国高度重视网络安全，习总书记指出：“没有网络安全就没有国家安全，没有信息化就没有现代化。” “建设网络强国要有自己的技术、有过硬的技术。”

全光交换利用我国自己的技术实现全光交换为网络的安全提供了重要的基础，进一步将全光交换的宽带与密钥技术相结合就可以提供安全可靠的信息通道，可为国家安全提供重要的基础。

各国都在进行全光交换网的研究，但光的交换必须采用机械的辅助来进行光路的交换，它有无限的容量通道，各国都在研究。中国电信上海电信总局在华东地区建立了外购设备基于WSS的ROADM的全光交换系统，虽然已经建网，但是发现实验结果并不是很理想，当然也有进展，现在8个光纤进行交换，最远距离测算下来只有1500米。

中国电信初步做了一个ROADM应用实践骨干网，很有前途，但所面临的最大一个困难就是要用一根光纤将100B的信息与24个波长整合到一个信息里，这是相当难的技术，全世界还没人能解决，理论上最理想的状况是10个GB到20个GB。

但实际完成后，国际上这样评价这个系统实验：一是价格太昂贵，第二是安全、稳定性、信息安全不高，而且它的机房很大，尤其是每一个机器后面布的光纤数太多，以至于很难找到。所以还要进一步改革。要对一个革命性的东西进行改革，首先需要材料。有新的材料，有新的实现，才能做到网络的重大改革。

前面说了，基于WSS的ROADM最长传输距离只有1500公里，如果采用窄谱线激光器，利用相干接收技术可使灵敏度大大提高，从而延长系统的传输距离。为此我们研制了窄谱线激光器、谱线宽度为小于等于0.5kHz，比现在规定的100kHz小了200倍，而且价格便宜，预计系统的传输距离将大幅度增加，目前已具备批量生产的能力，只要有资金支持就可以实现产业化。

经过多年的研究，我们设计出了未来全光交换信息网的结构图，它能满足5G系统发展需要。这里我们所提的全光交换网是以波长作为城市的地址码，可简化全光交换的复杂性新的全光交换的互联网，这是网络的一次重大革命，它不需要路由器的电的交换，全部是光的交换。

下面讲讲无人驾驶，涉及光纤陀螺。光纤陀螺在上个世纪80年代就已经成为国防领域研究的重点，我国的光纤陀螺最高达到每小时千分之三的精度，国际上可以做到千分之一，还是达不到静电感应陀螺万分之一的水平。

静电感应陀螺像冰箱那么大，造价很贵，中国也在努力。光纤陀螺有没有可能达到呢？我们经过30多年的研究，也有找到了方法，第一是光纤陀螺的B到A的信号方向。第二个就是石英做的光纤。光纤Sagnac环是用胶将多层光纤环胶在一起的，石英光纤的温度系数比胶的温度系数小百万倍，所以导弹发射和降落到大气层时胶急剧膨胀而使光纤受到压力导致其折射率增大和其准确度大幅度下降。

我们正在研制不需胶粘的全石英的光纤陀螺，目前已取得很大进展。瑞利散射是影响光纤陀螺精度的最大因素，我们已经发明了抑制瑞利散射影响的方法，目前实验正在进行中。

 再一个要讲的是卫星通信，海底光缆通信。据统计，目前跨国信息通信容量中卫星通信大约只占1%，90%是由海底光缆完成，可是我国跨国的海底光缆极少，而且目前的海底光缆结构很不理想，抗拉强度和抗压强度都不高，已铺设的海底光缆事故不断，造成了海底光缆的通信质量下降。

目前世界上海缆被渔船拉断的事故一直发生，这个损失太大。如果我们把海缆建成又便宜又结实，我们海缆事业也必将在世界上占有一席之地。我曾经在给国务院的建议里头提了这么一条，国家发改委用红头文件回答：

关于加强海底光缆研究和建设，我委积极鼓励基础电信企业加强国际合作，共同建设跨境光缆和海底光缆，加快完善我国与周边互联互通信息通道，已将相关重点建设项目纳入我国与周边国家互联互通规划。下一步，我们将继续鼓励支持国内光缆生产企业加快新一代海底光缆技术研发及产业化，增强我国相关产品的国际竞争力，争取更大的市场份额。

我认为要想实现这些，最主要的一个，就是创新，谢谢大家！

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