王海波：雪峰與無線通信的魅惑

本刊記者　遲艷艷

王海波：雪峰與無線通信的魅惑

本刊記者遲艷艷

參加VTC國際通信會議

實驗室里，他是位受好奇心驅使，敢想實干的科研者；走出校園，站在雪山之巔，他又是個樂于挑戰、追逐速度的滑雪愛好者。他說，科研和滑雪的類似之處就在于具有高度的挑戰性和不確定性。瑞士少女峰山腳下的Interlaken滑雪場、日本北海道的札幌滑雪場，都留下過他矯健的身姿，“當從雪山上向下滑過，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，不由得發出“不虛此生”的感嘆。他就是北京交通大學電子信息工程學院副教授王海波。

留學丹麥 收獲平和之心

1999年，王海波獲得上海交通大學學士學位。工作4年后，他在昔日導師譚振華的建議下，踏上了飛往素有童話王國之稱丹麥的航班。在這片臨海富饒的國土上，王海波落戶奧爾堡大學。這座北朱特蘭省最重要的學府成立于1974年，雖然年輕，但相較于其他大學它有著自己的與眾不同之處，即不以上課教學為核心，而是基于項目的學習方式，“主要以小組團隊的形式進行研究，教學只是輔助。需要內部自行制定管理規則，設定目標，制定時間表，分工，解決爭執和分歧。每學期完成一個小課題，結束后需要提交課題報告，進行答辯。”在王海波看來，這種模式可以為日后的科研工作打下良好的基礎。“通過項目的方式，可以有針對性地學習知識、工具，不像授課的方式，考完試知識就還給老師了，在自己動手做的過程中使用到的某塊知識，印象會更深刻，是真正掌握了知識”，他深受影響。

丹麥是個只有500萬人口的北歐國家，約莫等同于我國一個特大城市的人口總量，可在這個人口稀少的國度科研卻被置于相當高的地位，每一位科研者都會受到極大的尊重和支持。即使是身患殘疾的教授或博士生，同樣可以順利開展工作。就是在這樣一種平等、積極、和諧的氣氛下，王海波對科研的興趣被逐漸培養激發，“我覺得做研究是件非常有趣的事情”。多年后今天，回憶起當年的點滴王海波仍會飽含深情。師從德國導師Hans-Peter Schwefel，無疑讓王海波頗感幸運。“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，他都會支持我”。在Hans的指導下，王海波自由地探索著未知，科研水平更是上了一級臺階。

赤子回國 深入前沿研究

“丹麥畢竟是一個小國家，缺少競爭，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，國內競爭會更激烈，在和高手競爭過程中對自身也是一個很大的提高”。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熱土。

近幾年，第五代移動通信技術（簡稱“5G”）成為面向2020年無線通信發展的熱點，在全球進入了技術研發和標準化準備的關鍵時期。王海波描繪了這樣一幅未來場景，如果你想搜索音樂、視頻或是新聞，也許不再需要到網站上下載，它們可能存在于附近人的設備終端上，只要附近的人幫忙轉發，你就能快速得到想要的信息。這個過程叫做終端直通通信（Device-to-device，簡稱D2D），指的是通信終端在人與人之間（Human-to-human，H2H）或機器與機器間（Machine-to-machine，M2M）直接建立的連接而無需借助于基站，這正是王海波目前重點研究的內容。“在未來的蜂窩移動通信系統中，通過支持在基站控制和協調下的D2D通信能夠實現多個距離較近移動終端之間的直接通信，從而提高頻譜利用率，減少終端能耗，并降低基站負載”，他介紹道：“手機上有很多APP，未來物聯網會逐步普及，甚至還有互聯網+……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。”

這項研究要追溯于王海波的上一個國家自然科學基金項目“面向IMTAdvanced的移動組播關鍵技術研究”，他解釋道，“移動組播關鍵技術也是讓多媒體內容快速分享給眾多用戶，研究到后來我發現，讓已經下載的那部分用戶把內容通過用戶終端直接與別人分享是個非常高效的手段”。就這樣，王海波確定了新項目的基本思路，即通過用戶之間直接通信來共享大量內容。目前，他正致力于利用社交網絡的手段來推動信息共享。“在過去的很多D2D研究中，面臨著一個最大的問題是‘我為什么要和你共享’”，他一語中的。事實的確如此，在共享的過程中不僅會消耗電池電量，而且和一個陌生人共享信息會存在一定的風險，比如暴露隱私、接收非法數據、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題，就需要一個激勵機制”。經過思考，他發現社交網絡就有可能提供一個信任和激勵機制，“因為在社交網路上，兩個人可以是直接認識，或者是間接認識，這樣就保障了雙方是可以信任的。另外一方面，在社交網絡這樣更高層的網絡上也便于設計一種回饋機制”。所謂的回饋機制簡單來說就是當你分享給別人內容時，別人以后也會再分享內容給你，從而建立一種長期的合作關系。然而要想實現這一機制，光靠物理層的技術是不夠的，需要有身份、相互關系等信息的管理，社交網絡恰好可以提供對應的工具。

王海波預計，在項目結題時會完成一些基于社交網絡的設計，以解決用戶的相互信任問題、隱私安全問題以及互相激勵的設計問題，可以應用在人口密集的城區（CBD寫字樓區）、購物廣場、大型超市、博物館等大型建筑內；大型體育比賽、音樂節等大型活動現場；大量部署傳感器設備的區域；車聯網自動駕駛技術、車-車之間的通信。他的研究正在如火如荼地進行之中。

與IEEE-Fellow楊列亮教授在一起

行在路上 挑戰更高的山峰

王海波認為，通信目前的大勢所趨是通信和計算的逐漸融合。具體來說，不僅僅是把數據傳輸出去，而要在網絡邊緣完成計算，進行內容的處理，這樣也會減少對互聯網服務器產生的巨大壓力。他說：“未來第五代移動通信，不僅僅是數據流通的管道，還是一個真正具有智能化的、通信和計算融合的網絡。這就是為什么我們做通信研究的人也要學習計算機理論，圖論、大數據挖掘等等。”

在科研路上王海波不斷在挑戰著自我，提升自己的能力等級。除了理論研究，他還致力于校企合作，成果轉化。他分別與中興公司、NEC中國研究院、國家電網合作完成了“支持超高速移動性關鍵技術和網絡結構的研究”“高速鐵路通信系統中移動中繼關鍵問題的研究”“電力大數據基礎體系架構及部分關鍵技術研究與應用”等課題，項目均取得良好的社會效益和經濟效益。此外，他還積極參加了很多創業論壇及組織，“我是歐美同學會青年企業家協會的會員，這是一個聚集了很多創業留學歸國人員的組織，創業者會提出各種想法，雖然我沒有直接創業，但我能力所能及地提供一些技術支持和咨詢。”

王海波的科研心得反映在培養學生方面，則形成了一套獨特的教學方法，概括來說就是“允許學生犯錯誤”。早年在歐洲留學期間，導師便常常對王海波說：try and error，就是嘗試、犯錯誤，然后從中學到一些東西。在王海波看來，導師的作用是為學生提供資源從而讓其獨立探索，而不是明確地告訴學生應該往哪走，“所以我只是看著學生往前走，防止他們掉進溝里而已，只要不是已經證明過的死胡同或陷阱，學生可以天馬行空的想象，只要能說服我，在邏輯上是成立，都可以去嘗試”。王海波為自己的學生提供了一個充分自由的學習科研環境，就像當年的Schwefel教授對他一樣。對他和他的學生們來說，科研創新是挑戰，是冒險，是人生的樂趣，就像從雪山頂上俯沖而下，充滿著速度與激情。