1.1 6G應用場景分析

2019年9月，芬蘭奧盧大學發布了6G白皮書[1]。為促進我國移動通信產業發展和科技創新，推動6G研發工作，2019年11月3日，科技部會同發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G技術研發工作啟動會，標志著我國6G研發工作正式提上日程。6G愿景相關文獻[2-6]列出了6G的主要性能指標。總體而言，6G的性能指標相比5G將提升10～100倍。

在6G中，網絡與用戶將被看作一個統一整體[7]。用戶的智能需求將被進一步挖掘和實現，并以此為基準進行技術規劃與演進布局。6G的早期階段將對5G進行擴展和深入，以人工智能（artificial intelligence,AI）、邊緣計算和物聯網（Internet of things, IoT）為基礎，實現智能應用與網絡的深度融合，實現虛擬現實（virtual reality,VR）、虛擬用戶、智能網絡等功能。進一步地，在人工智能理論、新興材料和集成天線相關技術的驅動下，6G的長期演進將產生新突破，甚至構建新世界。

放眼智能、通信與人類未來的相互關系，才能揭示6G 的技術趨勢。以色列歷史學家尤瓦爾·赫拉利在《未來簡史》[8]中預測了AI與人類之間關系的3個遞進階段：第一階段，AI 是人類的超級助手（oracle），能夠了解與掌握人類的一切心理與生理特征，為人類提出及時準確的生活與工作建議，但是接受建議的決定權在人類手中；第二階段，AI演變為人類的超級代理（agent），并從人類手中接管了部分決定權，它全權代表人類處理事務；第三階段，AI 進一步演進為人類的君主（sovereign），成為人類的主人，而人類的一切行動則聽從AI的安排。

基于上述預測，6G應當遵循AI與人類關系的發展趨勢，達到關系演進的第一階段，即oracle階段。文獻[7]引入了6G新的服務對象——靈以及服務體系。6G服務體系如圖1-1所示，作為oracle階段的重要實現基礎，6G承載的業務將進一步演化為真實世界和虛擬世界這兩個體系。真實世界體系的業務后向兼容5G 中的增強型移動寬帶（enhanced mobile broadband,eMBB）、大規模機器類型通信（massive machine-type communication,mMTC）、超可靠低時延通信（ultra-reliable and low-latency communication,URLLC）等典型場景，實現真實世界萬物互聯的基本需求。虛擬世界的業務是對真實世界業務的延伸，與虛擬世界的各種需求相對應。

6G不僅包含5G涉及的人、機、物這3類服務對象，還引入了第4類服務對象——靈（genie）。作為人類用戶的智能代理，靈存在于6G 服務體系，基于實時采集的大量數據和高效機器學習技術，存儲和交互用戶的所說、所見和所思，完成用戶意圖的獲取以及決策的制定。

虛擬世界體系使人類用戶的各種差異化需求得到了數字化抽象與表達，并建立每類用戶的全方位立體化模擬。具體而言，虛擬世界體系包括3個空間：虛擬物理空間（virtual physical space,VPS）、虛擬行為空間（virtual behavior space,VBS）、虛擬精神空間（virtual spiritual space,VSS）。

VPS基于6G典型場景的實時巨量數據傳輸，構建真實世界物理空間（如建筑物、道路、車輛、室內結構等）在虛擬世界的鏡像，并為海量用戶的智能代理（靈）提供信息交互的虛擬數字空間。

VBS擴展了5G的mMTC場景。依靠6G人機接口與生物傳感器網絡，VBS能夠實時采集與監測人類用戶的身體行為和生理機能，并向靈及時傳輸數據。靈基于對VBS提供的數據的分析結果，預測用戶的健康狀況，并給出及時有效的處理方案。VBS 的典型應用支撐了精準醫療的普遍實現。

VSS的構建基于VPS、VBS與業務場景的海量信息交互與解析。由于語義信息論的發展以及差異需求感知能力的提升，靈能夠獲取用戶的各種心理狀態與精神需求。這些感知獲取的需求不僅包括求職、社交等真實需求，還包括游戲、愛好等虛擬需求。基于VSS捕獲的需求，靈為用戶的健康生活與娛樂提供完備的建議和服務。例如，在6G支撐下，不同用戶的靈通過信息交互與協作，可以對用戶的職業規劃進行精準分析，可以幫助用戶構建、維護和發展更好的社交關系。

元宇宙（Metaverse）的概念最早來自美國科幻小說家Neal Stephenson的Snow crash一書[9]。該書描述了一個平行于現實世界的網絡世界，現實世界中的每個人在Metaverse中都有一個網絡分身。

20世紀90年代初，我國著名科學家錢學森開始了解虛擬現實技術，他想到將其應用于人機結合和人腦開發，并為其取名為“靈境”。他認為，靈境技術的產生和發展將擴展人腦的感知和人機結合的體驗，使人與計算機進入深度結合的時代。

6G 新的服務對象——靈[7]，以及真實世界與虛擬世界交互的概念，本質上就是元宇宙的具體體現。我們大膽預測，元宇宙也許會成為6G的重要業務形態！