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2018 通信 与 人工智能研究报告 AMiner 研究报告 第六期 清华 -中国工程院 知识智能联合实验室 2018 年 5 月 目录 1 概述篇 . 2 1.1 通信技术的起源 . 2 1.2 现代通信技术的发展 . 3 1.3 通信发展挑战与 AI . 7 1.4 中国通信行业现状 . 9 2 人才篇 . 12 2.1 通信研究学者分布及迁徙 . 12 2.2 通信代表研究学者 . 15 2.2.1 领军人物 . 15 2.2.2 中坚力量 . 20 2.2.3 领域新星 . 26 3 应用篇 . 28 3.1 中国电 信在人工智能领域的探索 . 28 3.2 AI+通信的热点挖掘 . 29 3.2.1 通信与可视化（ communication & visualization） . 31 3.2.2 通信与数据挖掘（ communication & data mining） . 34 4 趋势篇 . 38 图表目录 图 1 清末北京西四牌楼邮局外景 . 2 图 2 电报机的演变 . 4 图 3 电话机的演变 . 4 图 4 无线通信研究热点趋势变化 . 9 图 5 全球通信学者分布 . 12 图 6 全球通信学者分布 . 12 图 7 各国通信人才顺逆差对比图 . 13 图 8 中美通信人才迁出国对比 . 13 图 9 中国通信学者分布 . 14 图 10 中国通信人才流动图 . 14 图 11 2007 年至今通信与 AI 领域交叉分析 . 30 图 12 communication & visualization 历史论文数据 . 32 图 13 communication & visualization 历史专家数据 . 33 图 14 communication & visualization 中美对比 . 33 图 15 communication & data mining 历史论文数据 . 35 图 16 communication & data mining 历史专家数据 . 35 图 17 communication & data mining 中美对比 . 35 表 1 2007 年至今 communication 领域与 artificial intelligence 领域交叉研究学者 H-index 分布 . 31 表 2 2007 年至今 communication 领域与 artificial intelligence 领域交叉研究论文Citation 分布 . 31 摘要 信息传递是构成现代社会文明的基本要 素，通信系统与网络已经成为人类生活中必不可少的基础设施。 在我国， 信息通信业是国民经济中最具成长性、关键性、基础性的产业。随着 AI（人工智能）技术、云计算技术在各个领域的推广和应用， 人工智能时代已经启航 。 信息通信技术的新一轮 发展变革中，同样出现了 人工智能、云计算 、大数据等新技术的身影，多种技术的融合促进信息产业 新模式、新业态不断涌现，信息通信业正加速迈向大融合、大变革 ，继续深刻改变人们的生产生活方式，有利 推动了经济社会 的 持续发展。 为了梳理 人工智能和 通 信的理论 、 研究 、应用的融合发展 ，我们编写了此份报告，主要内容包括： 一、通信 技术 领域概述。 首先对通信技术的起源进行了回顾，接着按照传输媒质将通信分为有线通信和无线通信 ， 并分别对其进行介绍 ； 然后对通信产业现状及其市场情况进行了介绍。 二、通信领域 研究 专家简介。 利用 AMiner大数据对通信领域专家进行深入挖掘，选取十位通信领域有代表性的专家进行简要介绍。 三、 AI在 通信 领域的研究与应用 。 在整合前人研究的基础上，利用 AMiner提供的数据对 AI 和通信领域的热点进行挖掘，对其中 的 机器学习 +通信（ Machine Learning & Communication）、自然语言 处理 +通信（ Natural Language Processing & Communication） 等 进行分析。并对未来二者的交叉学科发展做出预测 。 扫描下面二维码 订阅 ，我们将自动为您提供一年 20期 人工智能 研究报告的内容服务。 concept 概 述 篇 1 1 概述篇 1.1 通信技术的起源 人类的发展是离不开通信的。通信，简单而言， 是指 人与人之间的信息交换，人们通过语言、手势等进行交流就是最简单的通信方式，研究通信技术的起源及其发展可以从以下几个关键点来理解。 语言和文字的产生 在人类早期发展过程中，为了生存以及相互之间交流与沟通，他们通过肢体语言、面部神态、手势、呼声等形式来交流和传递信息。 语言的产生使人类第一次有了精细表达和传递信息的工具，为人类相互之间的交流提供了新的 “ 通信 ” 方式，扩展了人类信息交流范围和空间。此后虽然相继出现了更加先进的通信 （ 电信 ） 体系，但话语 “ 通信 ” 贯穿始终，其重要作用从未消减。 中国汉字大约产生于原始社会晚期，经历了结绳、契刻、图画等原始记事方法后，人类社会的文字最终从图画式的符号逐渐演变为象形文字，以后又从象形文字逐渐向表意文字和表音文字发发展。文字作为新的信息传播符号，借助纸和印刷术为载体和手段，使信息保存时间更长、传播范围更广。 古代远距离通信系统 随着社会生产 力水平的不断提高，人类活动区域不断扩大，信息交流的范围随之扩展。经历了从分散、自发 “ 通信 ” 到有组织的 “ 通信 ” ，从相互之间以物示意到大规模的统一的“ 通信 ” 活动的过程。据文字记载，从西周开始，中国的 “ 通信 ” 组织不断完善，逐渐形成了两套官方 “ 通信 ” 系统：一套是以步行、乘车为主的邮传 “ 通信 ” 系统，另一套是以烽火为主的声光 “ 通信 ” 系统。清明时期，出现了民营的邮递组织。 图 1 清末北京西四牌楼邮局外景 现代网络与系统 中国古代的 “ 通信 ” 是利用简单的自然现象 （ 光、声 ） 和交通工 具来进行信息传递。 19世纪 40 年代，第二次工业革命以后，随着西方科学技术的发展，尤其是电磁科学和技术的发展，电报电话相继出现，并在此基础上形成了 现代通信 网络的雏形。 按照传输媒质分类，通信可以分为有线通信和无线通信。现代通信时代的到来是以电话与电报的发明为标志的。电话与电报的发明实现了利用金属导线传递信息，开启了人类通信的新纪元。最早的电报机是在 1837年，由美国人 Samuel Morse发明的，世界上第一台电话机则是在 1875年由苏格兰人 A. G. Bell发明的。 有线通信 所谓有线通信指的是必须要借助 于一些有形的媒介来对信号进行传输，而利用这些有形媒介来进行信息传输的技术就被称为有线通信技术。有线通信技术中所使用的传输媒介一般指 电线或者光缆 。 电线可以有效地承载电信号传输，在接收端接收到这些电信号之后，再通过特定的设备对其进行翻译，从而获得相应的信息。 光纤通信技术是现在有线通信中主要的技术之一，通过利用光导纤维传输信号，实现信息传递，具有频带宽、传输容量大。损耗低、中继距离长与抗电磁干扰能力强的特点。 一般而言，有线通信的通信容量大、质量好。有线通信依托于有形的媒介完成信息传递，信道带宽较大，噪声干扰少， 信噪比质量好，因此通信容量较大。其传输链路不容易受到外界的干扰，使得信息的传输更为稳定可靠，有效地保证信息的可靠度。随着通信系统的不断建设，有线通信网络普及度很高，并且承担了远距离干线传输的角色。所以说有线通信在人们的生活中发挥着十分重要的作用。 无线通信 无线通信的产生是以 J. C. Maxwel 对于电磁波的预言为依托的。 1864 年，英国物理学家 J. C. Maxwel 建立了一套电磁理论，预言了电磁波的存在。 1888 年，德国青年物理学家HRHertz用电波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，导致了 无线电的诞生和电子技术的发展。 1924年第一条短波通信线路在瑙恩和布宜诺斯艾利斯之间建立。 1933年法 国人克拉维尔建立了英法之间和第一第商用微波无线电线路，推动了无线电技术的进一步发展 ， 从此以后无线通信不断发展，一直到今天。 1.2 现代通信技术的发展 现代通信 技术 与系统 的发展先后经历了：有线电报、无线电报、电话、数据通信网、广播、电视、计算机、 移动 通信 等 。从电子器件的角度来看，先后经历了电子管、晶体管、集成电路 等 。 1) 有线电报 1835年，莫尔斯发明的第一台电报机问世， 1844年 5月 24日，莫尔斯发出了人类 历史上第一份公众电报，内容为 “ 上帝创造了何等奇迹！ ” 这是人类首次利用电信技术实现信息的 “ 远距离传输 ” 。莫尔斯电报机分为莫尔斯人工电报机和自动电报机，发报主要利用电键拍发电报信号。这种最早的电报机由于完全依赖于人工操作，其通报速率很低 。之后出现了韦斯登电报机，在电路上使用了机器操作收发电报，工作速率比人工操作的莫尔斯电报大大提高。 图 2 电报机的演变 2) 无线电报 莫尔斯发明了有线电报，开创了电通信的新纪元。但有线电报离不开电线，局限 了电报使用的地理范围。 在 Maxwell 对电磁波的研究与 赫兹对无线电波存在证实的基础上， 1895年，意大利人马可尼和俄国人波波夫分别发明了无线电报。这项先进的通信工具很快在世界各国广泛应用，在通信发展史上具有划时代的意义。 1901年 12月马可尼发射的无线电波从英格兰传到加拿大的纽芬兰省 。 横跨大西洋的无线电报发明成功，随后他获得了诺贝尔物理学奖。 3) 电话 1875年 6月 2日，贝尔发明了世界上第一台电话。早期的电话机分为磁电式和共电式，人工磁电式电话用户呼叫时必须先摇动电话机上的发电机，使交换机上的号牌 “ 跌落 ” ，话务员见号牌跌落后开始接续过程。共电 式电话机以信号灯的明灭表示呼叫、应答、通话和话终等各种用户状态。当主叫用户摘机呼叫时 ， 交换机台上用户号灯亮，话务员开始接续过程。 1889 年美国人 A.B.史端 乔发明了能够自动接续的步进制电话交换机。 1892 年 11 月 3日，第一个史瑞乔步进制电话局在美国印第安纳州投入使用，这就是世界上第一个自动电话局 ， 交换机的出现标志着现代意义的电话网诞生。 图 3 电话机的演变 4) 数据通信网 电话网发展的同时，数据通信业务开始兴起，先后出现了 x.25、 DDN、 帧中继、 ISDN等。 X.25网络是第一个分组交换网络 ， 也是第一个公共数据网络。 X.25协议是 ITU建议的协议，它定义终端和计算机到分组交换网络的连接 。 数字数据网 （ DDN） 是以满足 OSI 数据通信环境为基本需求，采用数字交叉连接设备和光纤传输系统，以提供高速数据业务的数据传输网络，可用于航空公司、银行、证券公司，以及各种专用计算机网中，是一种重要的传输基础设施 。 帧中继对 X.25的协议进行了简化，用两层结构代替了三层结构，从而具有传输速率高，时延小，容量大等优点可以实现局域网互联、形成虚拟专用网等功能 。 1972年到 1980年间，国 际电信界集中研究电信设备数字化，最终在模拟 PSTN 网络的基础上形成了综合业务数字网 （ ISDN） ，这种网络同时支持分组交换业务和电路交换业务 ； 其核心技术是在原有模拟二线用户的基础上，把双向数字技术推进到用户终端，即著名的 2B+D 技术。 5) 广播 19世纪末 20世纪初，技术人员利用无线电波传送声音的实验相继成功。 1906年圣诞节前夕，美国电子和无线电技术专家费森登 和亚历山德逊在纽约附近设立了一个广播站，成功实现了人类历史上第一次实验性的无线广播。 1920 年 11 月 2 日，美国 KDKA 电台开始正式广播，这是历史上第一座领 有执照的电台，标志着广播时代的到来。 6) 电视 1924 年，英国的贝尔德发明了世界上第一套视频发射机和接收器，制造出了最原始的机械电视系统。 1925年 10月 2日 ， 他将木偶 “ 比尔 ” 的图像用电信号发射到屏幕上，一台有使用意义的电视机宣告诞生，贝尔德被人们称作 “ 电视之父 ” 。 视频 通信技术是电视系统的核心基础之一 ，视频 通信 技术是利用光电和电光转换原理，将光学图像转换为电信号进行记录或远距离传输，然后还原为光图像的一门技术。最初的视频 通信 技术只针对政府、金融、集团公司等高端市场，主要集中在专网中运行，造价不菲，是名副其实 的 “ 贵族 ” 通信手段。随着现代通信技术和业务的发展，宽带网络的迅速普及和服务的完善，视频业务逐渐由 “ 贵族 ” 转向 “ 平民化 ” 。 7) 计算机与互联网 计算机的发展是互联网发展的前提。第一台计算机 （ ENIAC） 于 1946年 2月在美国诞生。 美国的数学家冯 诺依曼 最早 提出 了 程序存储，在美国陆军部的资助下， 他 于 1943年开始了 ENIAC的研制， 并于 1946年完成。冷战时期，出于与苏联争霸的需要，为了保证在核打击下军事通信的畅通，美国国防部于 1969年建立了由 4台计算机构成的、分布式的控制分组交换网（ ARPA NET）。 1983年，为了满足更大规模网络互联的需要，阿帕网采用了新型传输控制与国际协议 （ TCP/IP）， 并被正式命名为 “ 互联网 （ Internet） ”。 WLAN（ Wireless Local Area Networks，无线 局域网络 ） 是计算机互联网络的一种连接方式， 是利用无线技术进行数据传输 的系统，该技术的出现弥补 了 有线局域网络 的 不足，达到网络延伸之目的。相比较传统的物理连接布线而言， WLAN 的使用非常简便，适合移动办公的需要，同时，它比蓝牙技术等传统无限通信技术具备更高的传输速率 和 更远的传送距离。但也 有 一些缺点，如无线信 号容易受到建筑物墙体的阻碍 、 传播时容易受到同频段其他信号的干扰 等 ，另外网络安全性也差强人意，容易受到非法用户对网络进行窃听、攻击和入侵。 8) 蜂窝移动 通信 蜂窝移动通信技术是无线通信的一个分支，对现代通信网络的发展具有重要的作用。 早期的无线通信是采用大功率实现覆盖，有线的频谱资源限制了用户数的增加。例如， 30 年代，美国警察已使用了调幅的移动通信系统； 40年代美国使用了公众移动电话系统； 50 年代改进的移动电话 已经能够 自动拨 PSTN， 然而，服务的用户数 量 非常少。 1968年， AT&T向 FCC 提出了蜂窝移动通信的概念， 用有线的频谱资源为无限用户提供服务，引发了无线通信的革命。 蜂窝系统 ， 也叫 “ 小区制 ” 系统。是将所有要覆盖的地区划分为若干个小区，通过控制基站和手机发射功率使得频谱资源在一个大区的不同小区间重复利用，大大提高了系统容量。可以说，蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。 1G 网 ，即以 AMPS和 TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网。 它 存在 一定的问题和缺陷，如 频率利用率低 、 移动设备复杂 、 费用高 、 业务种类受限 、 通话易被窃听等， 此外，更重要的 问题是其容量 已不能满足日益增长的移动用户需求。 1987年 7月 16日，一个规模较小的模拟移动通信实验网在秦皇岛市开通，手持式移动电话进入中国。 但 真正的移动通信大规模商用系统诞生于改革开放前沿的广东。当时 的 移动电话是一种奢侈品，首批用户只有700个， 1993年 统计总用户不到 30万 。 2G 网 （ GSM） ，即第二代蜂窝移动通信系统 。 早在 20 世纪 70 年代末期，当 模拟蜂窝系统还处于开发阶段时，一些发达 国家 就开始着手数字蜂窝移动通信系统的研究 。 直到 1991年 7月 ，数字 蜂窝移动通信 才 开始投商用，并很快遍布欧洲。在我国， 1994年 12月底，广东首先开通了第一个 GSM省级数字移动 电话网。 1995年底，京、沪、粤等六市先后开通了移动数字网，总容量达到 160万户。 2001年 11 月，我国移动用户电话用户突破 1亿户，居世界第一位。 2008年 6月， 我国 移动用户总量突破 6亿户。 3G 网 ， 1985年 ， 高通 公司在美国圣地迭成立，探索 CDMA技术，直接导致了 3G技术的诞生。 2000年 5月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准，我国提交的 TD-SCDMA正式成为国际标准，与欧洲 WCDMA、美国 CDMA2000成为 3G 时代最主流的三大技术之一。 3G 的网络结构主要包括核心网、无线接入网和用户终端模块，其 中前两者是第三代移动通信系统的核心内容。相比于 2G 网， 3G 网速度更快， 覆盖更广，能够在全球范围内实现无线漫游 ， 而且能够提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 4G 网 ， 即四代移动通信技术， 有更高的数据速率和频谱效率 、更强的 安全性 、 更好的智能性和灵活性。 4G 移动通信技术的最高数据传输速率达到的 100Mbit/s，这是 3G 技术的50 倍的速度。 4G 移动通信技术的优势明显， 逐渐 成为移动通信 的 主力。高兼容性的 4G 通