王海波：雪峰與無(wú)線通信的魅惑

本刊記者　遲艷艷

王海波：雪峰與無(wú)線通信的魅惑

本刊記者遲艷艷

參加VTC國(guó)際通信會(huì)議

實(shí)驗(yàn)室里，他是位受好奇心驅(qū)使，敢想實(shí)干的科研者；走出校園，站在雪山之巔，他又是個(gè)樂(lè)于挑戰(zhàn)、追逐速度的滑雪愛(ài)好者。他說(shuō)，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(chǎng)、日本北海道的札幌滑雪場(chǎng)，都留下過(guò)他矯健的身姿，“當(dāng)從雪山上向下滑過(guò)，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(xué)電子信息工程學(xué)院副教授王海波。

留學(xué)丹麥 收獲平和之心

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

丹麥?zhǔn)莻€(gè)只有500萬(wàn)人口的北歐國(guó)家，約莫等同于我國(guó)一個(gè)特大城市的人口總量，可在這個(gè)人口稀少的國(guó)度科研卻被置于相當(dāng)高的地位，每一位科研者都會(huì)受到極大的尊重和支持。即使是身患?xì)埣驳慕淌诨虿┦可?，同樣可以順利開(kāi)展工作。就是在這樣一種平等、積極、和諧的氣氛下，王海波對(duì)科研的興趣被逐漸培養(yǎng)激發(fā)，“我覺(jué)得做研究是件非常有趣的事情”。多年后今天，回憶起當(dāng)年的點(diǎn)滴王海波仍會(huì)飽含深情。師從德國(guó)導(dǎo)師Hans-Peter Schwefel，無(wú)疑讓王海波頗感幸運(yùn)。“他給我很大的自由度，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(huì)支持我”。在Hans的指導(dǎo)下，王海波自由地探索著未知，科研水平更是上了一級(jí)臺(tái)階。

赤子回國(guó) 深入前沿研究

“丹麥畢竟是一個(gè)小國(guó)家，缺少競(jìng)爭(zhēng)，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(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更激烈，在和高手競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中對(duì)自身也是一個(gè)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(guó)熱土。

近幾年，第五代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱“5G”）成為面向2020年無(wú)線通信發(fā)展的熱點(diǎn)，在全球進(jìn)入了技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)備的關(guān)鍵時(shí)期。王海波描繪了這樣一幅未來(lái)場(chǎng)景，如果你想搜索音樂(lè)、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(gè)過(guò)程叫做終端直通通信（Device-to-device，簡(jiǎn)稱D2D），指的是通信終端在人與人之間（Human-to-human，H2H）或機(jī)器與機(jī)器間（Machine-to-machine，M2M）直接建立的連接而無(wú)需借助于基站，這正是王海波目前重點(diǎn)研究的內(nèi)容。“在未來(lái)的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通過(guò)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(gè)距離較近移動(dòng)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(fù)載”，他介紹道：“手機(jī)上有很多APP，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)會(huì)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(xiàng)研究要追溯于王海波的上一個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向IMTAdvanced的移動(dòng)組播關(guān)鍵技術(shù)研究”，他解釋道，“移動(dòng)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(lái)我發(fā)現(xiàn)，讓已經(jīng)下載的那部分用戶把內(nèi)容通過(guò)用戶終端直接與別人分享是個(gè)非常高效的手段”。就這樣，王海波確定了新項(xiàng)目的基本思路，即通過(guò)用戶之間直接通信來(lái)共享大量?jī)?nèi)容。目前，他正致力于利用社交網(wǎng)絡(luò)的手段來(lái)推動(dòng)信息共享。“在過(guò)去的很多D2D研究中，面臨著一個(gè)最大的問(wèn)題是‘我為什么要和你共享’”，他一語(yǔ)中的。事實(shí)的確如此，在共享的過(guò)程中不僅會(huì)消耗電池電量，而且和一個(gè)陌生人共享信息會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，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(wèn)題，就需要一個(gè)激勵(lì)機(jī)制”。經(jīng)過(guò)思考，他發(fā)現(xiàn)社交網(wǎng)絡(luò)就有可能提供一個(gè)信任和激勵(lì)機(jī)制，“因?yàn)樵谏缃痪W(wǎng)路上，兩個(gè)人可以是直接認(rèn)識(shí)，或者是間接認(rèn)識(shí)，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(jì)一種回饋機(jī)制”。所謂的回饋機(jī)制簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是當(dāng)你分享給別人內(nèi)容時(shí)，別人以后也會(huì)再分享內(nèi)容給你，從而建立一種長(zhǎng)期的合作關(guān)系。然而要想實(shí)現(xiàn)這一機(jī)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(duì)應(yīng)的工具。

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

與IEEE-Fellow楊列亮教授在一起

行在路上 挑戰(zhàn)更高的山峰

王海波認(rèn)為，通信目前的大勢(shì)所趨是通信和計(jì)算的逐漸融合。具體來(lái)說(shuō)，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(jì)算，進(jìn)行內(nèi)容的處理，這樣也會(huì)減少對(duì)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器產(chǎn)生的巨大壓力。他說(shuō)：“未來(lái)第五代移動(dòng)通信，不僅僅是數(shù)據(jù)流通的管道，還是一個(gè)真正具有智能化的、通信和計(jì)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(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)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(jí)。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(guó)研究院、國(guó)家電網(wǎng)合作完成了“支持超高速移動(dòng)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(dòng)中繼關(guān)鍵問(wèn)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(xiàng)目均取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(xué)會(huì)青年企業(yè)家協(xié)會(huì)的會(huì)員，這是一個(gè)聚集了很多創(chuàng)業(yè)留學(xué)歸國(guó)人員的組織，創(chuàng)業(yè)者會(huì)提出各種想法，雖然我沒(méi)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?！?/p>

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