GMIC 广州 2019暨科学复兴节最后一日，科学大讲堂压轴开讲！GMIC携手5G极化码发现者，香农奖得主埃尔达尔·阿里坎，天体物理学家，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院大学教授张双南，以及南方科技大学数学系主任夏志宏一同，为广州市民带来一场无与伦比的思想盛宴。

他们从现代通信5G技术，谈到天文物理地球流浪，聊到牛顿与苹果，蝴蝶效应与混沌系统……科学的魅力在哪里，我们将陆续通过演讲实录为大家呈现！以下节选了阿里坎教授的演讲内容。

埃尔达尔·阿里坎

5G极化码发现者，香农奖得主

《5G与极化码》

5G

阿里坎教授从《IDC数据时代2025报告》里面借用了一个说明：到了2025年，数据社会会以三层级的结构加以组合。核心是储存大量数据的地方，储存在服务器上，包括云、互联网，是整个网络的核心部分。实际上我们作为使用者，没有办法触及到核心部分，传感器都处在外围，我们处在端点，处在周边边缘的位置。

我们身边也环绕着其他数据的使用者，核心和端点之间有边缘，就可以实现使用互联网的功能。比如说手机，它是互联网和用户之间的接口，我们的手机就是一个边缘，数据本身在不断地成长、不断地增加。但是数据本身的增长也会有瓶颈，因为用于边缘的带宽本身是有瓶颈的。目前在通讯领域，边缘本身已经面临着带宽的最高界限，这就是我们为什么要开发5G技术。

5G是什么？我们有很多视角去看，也会拿到不同的答案。但从数据的角度来看，更容易帮我们理解5G的概念，主要是从三个方面提供更好的服务：一、增强带宽；二、提供大规模的机器式通信，以及超可靠的低延时通信；前面两点着眼于数据的应用，机器的应用。三、则是机器对于数据的加工应用。

5G其实是一种联通性的基础设施，如果没有5G，不可能出现万物智能的场景。阿里坎教授认为5G的技术能够帮助我们实现智能化的目标，当然它现在还不是很完备，还没有办法完全满足连通性方面的要求，实现终极的连通目标要花上几十年实现。

极化码

按照香农理论，如果希望信号有效可靠地进行传输，传输的速率必须小于所计算出来的信道容量，现在我们所做的很多努力，都是为了能够提高传输数据的稳定性、可靠率。现在接近于香农信道容量极限的方法有三个：Turbo码、LDPC码、以及阿里坎教授发明的极化码。

LDPC在上世纪90年代被研发出来，以高通为代表的5G都用的LDPC码，但LDPC码和Turbo码都没有在真正意义上被证明是接近于香农的信道容量极限。阿里坎教授的极化码在2007年首次提出，是一种新的信道编码，后通过实验被证明了是接近于香农信道容量的编码方式，并于2016-17年被正式接受为5G标准认可的编码。现在华为就是用极化码做5G。

极化码可以保护数据信道传输的稳定性。数据的传输有两个信道，一个是信息传输正常的信道；另一个是控制这些数据（的信道），可能会告诉彼此以什么样的方式，在什么时候、什么地点，以什么速率进行传输。极化码控制的是控制数据。在整个数据的传输当中，控制数据率并不大，极化码找到了一个正确、恰当的方法，在5G的标准下很好的确保了控制数据的稳定性和正确率。

阿里坎教授认为，5G能够提供香农泛式的解决方案。回应到前面说的第三点，数据加工。把意义和信息传输的问题分开，数据加工可以让我们有所收获，在发送数据之前先进行加工，会带来收益，尽管整个过程比较复杂。因此我们要考虑两件事情：所收集数据的本身，以及网络容量的限制，这两者非常关键。