為世界加速 做新時代的“追光者”
—— 訪北京郵電大學光電信息學院院長張杰教授

◎ 文 / 薛 明

光 網(wǎng) 絡（Optical Networks） 采用光纖作為信息傳輸?shù)母咚俟?，并且引入交換和控制能力，把一段一段的光纖線路與系統(tǒng)組織起來，從而更有效地為多點到多點通信提供連接服務。因其具有速率高、容量大、距離長等特點，能夠適應人們對網(wǎng)絡帶寬的需求，從而成為國家重要的信息基礎設施。另一方面，伴隨我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，國民經(jīng)濟建設對于信息化網(wǎng)絡的需求越來越迫切，光網(wǎng)絡與我們的生活可謂息息相關，“光”也是人工智能以及 “數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化”制造等新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心所在。

北京郵電大學光電信息學院（信息光子學與光通信研究院）張杰教授就是一位“追光者”，他至今已在光網(wǎng)絡與光通信領域深耕了20余年，在“光”的科技前沿搏擊創(chuàng)新；他還是一位發(fā)光者，在為人民利益的不懈奮斗中書寫人生的華章。

搏擊創(chuàng)新，砥礪奮進鑒初心

1989年，張杰考取了北京郵電學院電信工程系，先后師從李國瑞教授、顧畹儀教授和徐大雄教授，并且得到了中國通信科技界泰斗、國內(nèi)微波通信與光纖通信開拓者葉培大院士的親切指導。

1998年張杰博士畢業(yè)留校任教，他秉持和繼承了老一輩通信人對于科研精益求精的態(tài)度，積極投身于實驗室建設，見證和經(jīng)歷了實驗室的快速發(fā)展。2005年，張杰獲教授職稱，同年被評為博士生導師，逐步成長為光網(wǎng)絡方向的領軍人物。2008年，北郵信息光子學與光通信研究院成立，張杰擔任副院長。2011年獲批立項建設信息光子學與光通信國家重點實驗室。張杰作為實驗室和研究院光網(wǎng)絡方向?qū)W科帶頭人，如何使學科、專業(yè)獲得更好更快的發(fā)展，一直是他關注的大事。他一心撲在科研和學科建設上，經(jīng)常奔波于科研第一線。憑借突出的研究成果，張杰獲政府特殊津貼，入選國家百千萬人才工程，被授予“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號，并于2017年開始擔任光電信息學院（信息光子學與光通信研究院）院長。

讓信息飛，擁抱光網(wǎng)絡時代

展望未來，在全IP趨勢下，高速率大容量仍是今后光網(wǎng)絡發(fā)展的主題，光網(wǎng)絡必將為寬帶業(yè)務應用奠定優(yōu)良的承載平臺，滿足人們各種信息交流的需求。

從20世紀90年代至今，互聯(lián)網(wǎng)流量每年增長 40%，流量持續(xù)爆發(fā)增長驅(qū)動光網(wǎng)絡升級和擴容?！丁笆濉眹铱萍紕?chuàng)新規(guī)劃》指出“大力發(fā)展泛在融合、綠色寬帶、安全智能的新一代信息技術”?！爸袊圃?2025”、“寬帶中國”、“一帶一路”等國家戰(zhàn)略的提出和實施為光通信領域提供了前所未有的發(fā)展新機遇，中國光纖網(wǎng)絡建設也得到了長足的進步。截至2017年9月底，全球光線路長度達3605.73萬公里，新建653.66萬公里，較2016年年末新建563.66萬公里。據(jù)預測，2025年，中國互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟將占GDP比重達到22%以上?；ヂ?lián)網(wǎng)經(jīng)過40多年的發(fā)展，已經(jīng)成為推動國民經(jīng)濟發(fā)展的新動能，互聯(lián)網(wǎng)與實體經(jīng)濟的深度融合，也正成為經(jīng)濟轉型升級的重要途徑。所有這些，對光網(wǎng)絡提出了更大的需求和更高的標準。

光網(wǎng)絡時代已然到來，21世紀是光的世紀。當下，由于人-機-物信息交互量與日俱增，光網(wǎng)絡的動態(tài)性和靈活性進一步增強，人們迫切需要探索新的智能光網(wǎng)絡發(fā)展途徑。早在2001年，張杰就有前瞻性地開展了光網(wǎng)絡的前沿研究。張杰所在課題組成為國內(nèi)最早從事這一領域方向的研究單位之一。不僅如此，他更敏銳預測到，未來傳統(tǒng)光網(wǎng)絡向智能化發(fā)展是大勢所趨。這將引領光網(wǎng)絡領域新一輪的變革。比如，在通信傳輸能力提升的基礎上，怎樣進行有效資源調(diào)度和分配，實現(xiàn)全網(wǎng)資源最大化利用。為此，張杰全身心投入到光網(wǎng)絡智能控制理論與技術研究，把人工智能技術運用到光網(wǎng)絡控制中，努力提高網(wǎng)絡智能化的水平，從自動交換光網(wǎng)絡到路徑計算單元，再到目前的軟件定義光網(wǎng)絡，繼續(xù)著他的追“光”之旅。

機遇、挑戰(zhàn)、應對：寬帶化、智能化、安全化

當前，我們正處在一個急劇變革的時代。數(shù)字洪流滾滾而來，跨代創(chuàng)新和跨界融合層出不窮，大數(shù)據(jù)、云計算、信息安全等新興信息技術與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合勢在必行。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等快速崛起，新一代信息網(wǎng)絡呈現(xiàn)數(shù)字化、寬帶化、智能化發(fā)展趨勢，基于此，如何提升通信傳輸能力，如何進行數(shù)據(jù)有效資源調(diào)度和分配，如何為網(wǎng)絡安全提供一個更為堅實的屏障，圍繞這些新問題，對光網(wǎng)絡的發(fā)展提出了“更寬帶、更智能、更安全”的現(xiàn)實需求。

圍繞寬帶化需求這一焦點問題，國內(nèi)外都展開了相關研究，不斷將網(wǎng)絡技術的新手段、新方法運用到光通信領域。數(shù)據(jù)顯示：我國光纖通信技術和產(chǎn)品設備已經(jīng)處于世界領先水平，擁有世界最大最完整的光通信產(chǎn)業(yè)鏈，我國也成為世界上光通信器件產(chǎn)品輸出大國。但我國通信領域光電子器件研發(fā)在關鍵工藝技術能力和工藝平臺水平方面與國際先進水平相比還存在差距。尤其是光通信高端的光器件、芯片、材料、儀表等方面差距較大，甚至受制于人。比如，高端芯片還存在不小的差距，設計制造能力不足，即所謂“缺芯”問題突出。再如，光網(wǎng)絡研究中整個技術架構設計、標準化設計、網(wǎng)絡技術發(fā)展方面，西方發(fā)達國家同樣具有先發(fā)優(yōu)勢，國內(nèi)始終追隨其后。

圍繞“網(wǎng)絡寬帶化和智能化”重大科技任務，張杰主持和參與承擔了國家973、國家863、國家自然科學基金等10余項光通信領域的重大重點研發(fā)項目，在中國高速互聯(lián)試驗網(wǎng)NSFCNET、中國高速信息示范網(wǎng)CAINONET、國家高性能寬帶信息網(wǎng)3TNET、國家新一代高可信網(wǎng)絡等多個國家級示范網(wǎng)絡建設中做出了重要貢獻。目前已在光網(wǎng)絡領域發(fā)表SCI收錄論文100余篇，出版著作和教材13部，授權國家發(fā)明專利40余項，多次應邀做國際學術會議大會和分組報告。

大數(shù)據(jù)云計算時代，光網(wǎng)絡面臨的挑戰(zhàn)越來越突出。截至2018年6月，中國網(wǎng)民規(guī)模已達8.02億，如何保證網(wǎng)絡安全已成為當前全社會關注的話題。2013年，張杰開始關注光通信與網(wǎng)絡安全學科交叉融合的前沿方向。他一直在思考，網(wǎng)絡自身安全是否可以不依賴外部安全要素，通過固有屬性提供一種內(nèi)源化的信息防護呢？他研究了現(xiàn)有的解決方案，從探索光纖傳輸信道中信號與噪聲的關系出發(fā)，在國內(nèi)外首次創(chuàng)新性地提出了微元內(nèi)生安全光通信的原創(chuàng)性技術，使通密一體、無需密鑰的內(nèi)生安全光通信成為現(xiàn)實。

近2年，張杰團隊主持開發(fā)的微元內(nèi)生安全光通信原創(chuàng)技術及產(chǎn)品，填補了安全長跨距光纖傳輸領域國內(nèi)外空白，應邀在2018年全國科技活動周暨北京科技周活動主場上進行展示，《科技日報》在第一版顯著位置以“用噪聲保密 我研究成果可使光通信‘抗劫持’”為新聞標題報道了該項成果。新華網(wǎng)、人民網(wǎng)、中新網(wǎng)等媒體紛紛也進行了相關報道。目前張杰正積極組織隊伍攻關研制業(yè)界首個光信息安全芯片和首個安全光收發(fā)模塊，力爭為我國在這一領域取得原創(chuàng)性的技術突破做出新的貢獻。

協(xié)同創(chuàng)新，產(chǎn)學研合作結碩果

服務國家戰(zhàn)略、領域前沿和產(chǎn)業(yè)需求，是產(chǎn)學研合作創(chuàng)新的重要驅(qū)動力。1999年以來，張杰與華為、中興、烽火以及中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等在光網(wǎng)絡領域緊密合作，聯(lián)合攻關核心關鍵技術、共同研制高端設備系統(tǒng)，取得了豐碩的研究成果：帶領團隊主持開發(fā)了光即服務原型系統(tǒng)，2012年應邀進行歐亞跨洲演示，西班牙電信全球CTO評價該成果“使跨層優(yōu)化成為一個具有發(fā)展前景和實用意義的目標”；牽頭完成業(yè)界首個軟件定義的彈性光組網(wǎng)實驗，2013年在全球光通信學術界和產(chǎn)業(yè)界公認的最高水平、最具規(guī)模的光纖通信大會OFC 2013上發(fā)表國內(nèi)高校第一篇OFC PDP論文；率先研制出T-SDN控制器，2014年 通過國際標準組織ONF/OIF全球互通測試，用于中國電信首個T-SDN商用案例，2015年 江蘇現(xiàn)網(wǎng)部署?；贠NOS的傳送SDN創(chuàng)新應用案例應邀在美國硅谷開放網(wǎng)絡峰會ONS2015上演示，國際知名通信媒體Light Reading進行了現(xiàn)場報道。以上新發(fā)明、新技術和新產(chǎn)品，在國內(nèi)主要運營商以及數(shù)十個國家和地區(qū)的通信網(wǎng)建設中已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模應用，第二完成人獲得兩項國家技術發(fā)明獎、牽頭獲得兩項省部級科技一等獎，創(chuàng)造了百億元以上規(guī)模的經(jīng)濟效益。

張杰教授的探索和研究，與企業(yè)結合，與應用結合，為行業(yè)發(fā)展獻言獻策，為展示中國光網(wǎng)絡成果增光添彩，也為人才培養(yǎng)提供了更廣闊的平臺。為此，張杰說：“我們要做的是應用基礎研究，只有把我們的研究和國家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)需求結合起來，把高校偏重原型、前瞻研究的優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)界的支持結合起來，我們的研究才是更接地氣的，更被社會和國家需要的。”

繼續(xù)揚帆，不負新時代召喚

張杰是一位優(yōu)秀的科研人，也是一位出色的師者、管理者和領導者。在他看來，科教管并不矛盾，而是互相促進的，在高校，對于教學和科研的管理往往相輔相成。短短數(shù)年，他已經(jīng)在光網(wǎng)絡領域建立起一支實力雄厚、頗有實力的年輕人才隊伍，并且?guī)ьI隊伍參與到國際最前沿的科研工作中。他所帶領的研發(fā)團隊中已有1人獲國家自然科學基金委優(yōu)秀青年科學基金項目資助、1人入選中國科協(xié)青年人才托舉工程、1人入選全國首屆博士后創(chuàng)新人才計劃、1人獲首屆中國電子學會優(yōu)秀博士學位論文。

在指導青年教師和博士生開展研究探索的過程中，張杰勉勵大家做科研，一要站高起點，抓住至高點和難點，二是要腳踏實地實實在在地付出，一步一個腳印。這也來源于他自己做科研的心得。在光網(wǎng)絡研究的各個階段，張杰一直處于國內(nèi)外研究前沿，并且取得了一系列先進的技術成果。他提到，網(wǎng)絡技術領域知識更新速度快是一大特點，那么，如何敏銳地發(fā)現(xiàn)領域發(fā)展趨勢，并進而產(chǎn)生有特色的學術成果，這需要敏銳的學術眼光和超前的認知把握，才能及早發(fā)現(xiàn)，做好科研學術布局。另外，長期的研究要有良好的積累，要充分利用已有的技術成果。這些充分說明，從事科學研究一定要堅持嚴謹踏實的作風，只有耐下心來持之以恒，才可能取得更大成績。

未來網(wǎng)絡、人工智能，就像兩個輪子一樣，在推動著網(wǎng)絡的發(fā)展和社會的進步?？茖W技術的不斷發(fā)展，前沿科學的迭代更新，新學科的交叉融合，正在為我們構建一個嶄新的未來“光”世界。20載披星戴月，張杰勇攀高峰的腳步不曾停歇；專注于光網(wǎng)絡，堅持創(chuàng)新，張杰的追“光”之旅在繼續(xù)。我們期盼他和他的團隊在光網(wǎng)絡的研究領域中開啟新的征程，創(chuàng)造新的榮光。