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陈为:智慧感知守护高铁通信安全

科技日报实习记者 刘若涵

“这一屋子的设备,几乎能够承载中国移动、中国联通所有的通信功能!”眼前这个身穿防辐射服的年轻人,一边自豪地向科技日报记者介绍着,一边穿梭在实验室一排排轰鸣作响的黑色机柜之间,检测着实验数据。

他叫陈为,35岁,北京交通大学现代通信研究所副所长。

日复一日地推导数学公式,调试计算机程序,与设备打交道。对于每天的工作,陈为用两个字来形容——平凡。

10年前,斯坦福大学伊曼纽尔·坎迪斯教授的一堂课,引导陈为进入了这个“平凡”的智慧感知研究领域。2017年,陈为获得了人工智能领域顶级国际会议ICCV的青年研究者奖。未来,他的愿望是提高川藏线轨道交通智能化水平。

智慧感知 让高铁“耳聪目明”的前沿妙方

高能量效率和高可靠性的无线传感器网络结构化压缩感知信息获取技术,这么一大串拗口的词放在一起,就是陈为的主要研究成果。这项技术可用于满足高速铁路的巨大通信安全运营需求。

据国家统计局报告显示,2018年末,我国铁路营业总里程达到13.2万公里,高铁营业总里程3万公里,超过世界高铁总里程的三分之二,居世界第一位。

高铁里程长、速度快,但线路运力并未充分发挥,信息传输瓶颈是其中的重要原因。陈为分析道:“铁路沿线基站的密度较低,基站之间一般相隔3公里甚至更远,单个基站覆盖面积很大,信息传输受限。为了安全起见,必须保障足够的列车间距。”

基于5G的智慧感知技术可解决海量传感器接入环境下的信息监测问题,支持高密度互联的巨型铁路物联网。“运行状态等信息监测更加精确,便可以缩短发车间距,铁路运载能力将会极大提高。”陈为讲道。

在更高密度的感知下,灾害预警能力可以大幅度提高。如山体滑坡、暴风雨雪、积雪厚度等要素对列车运行产生的影响,智慧运维系统都将及时通知列车,进行导向安全决策。

夜以继日 决心将理论底层面的架构打通

10年前,陈为刚到剑桥大学攻读博士学位,适逢斯坦福大学教授伊曼纽尔·坎迪斯(Emmanuel Candès)来访,亲自讲授了压缩感知的基础理论。深入交流后,陈为决定在此深耕。

压缩感知是人工智能的信息降维技术,也是后5G通信中的可能应用技术之一。人工智能,对专攻了7年通信技术的他来说,是个新词汇。为了跟上进度,陈为打了一场场“游击战”。当时,剑桥大学不允许学生留宿实验室。为了抓紧做实验,他常常工作到凌晨,偷偷在沙发上睡一会儿,赶在楼管巡视之前溜出去,过一会儿再回来假装刚刚上班。

终于,他成功运用压缩感知技术解决了物联网中的能耗问题,提高了物联网的能量寿命,为之后的研究工作打下坚实基础。

这段海外求学经历,让他深刻认识到原创性基础技术的重要性。“我国在很多科研领域已经呈现优势,但发达国家的技术体系相对完善。我国所借鉴的一些核心技术,随时面临掣肘风险。5G、物联网这些新兴技术,可能正是国家目前需要的。”学成之后,陈为立刻回国投入研究工作。

6年后,华为事件印证了他的观点。现在,他正在进一步研究结构化压缩感知物联网技术、海量机器通信随机接入技术的理论基础。“只有将理论底层面的架构打通,才能做好应用。”

不急躁不盲从 坐热科研的冷板凳

陈为坦言,做科研要坐得住冷板凳。理论成果一旦应用,推广起来可能也就一两年,但之前20年、30年做的大量工作,没有人知道。“多伦多大学杰弗里·辛顿(Geoffrey Hinton)教授早就提出了深度学习理论,2019年获得图灵奖时已经70多岁了。让别人理解基础技术的价值,是一件挺困难的事。即便如此,也一定要坚持下去。”陈为认为。

在陈为看来,智慧感知这门新兴学科,只有少数人掌握最尖端的技术,其他学者往往是跟风研究。“大咖们发表出来的成果都是过去式,一味跟随就会一直落后。坐上科研这张冷板凳,就要始终保持冷静,不断思考如何使自己更加先进。”

团队带头人、中国高铁GSM-R首席专家钟章队常常叮嘱团队成员们,做科研就要回归到科研的本质和初心,踏踏实实把东西做出来,要有长远规划,不要寻求短期可兑现的利益。“这个冷板凳,我们不光要坐扎实,还要坐‘热’了。”陈为笑着说道。

关于未来,陈为的愿望很“简单”。“我们正在参与到川藏线的列控通信系统的设计工作中,希望能够尽快实现每平方公里百万级的设备接入量,提高轨道交通智能化水平,助力川藏线建设。”

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责任编辑:张爽(实习)
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