建立空天地海一體化網絡系統
——與中國科學院院士姚建銓的對話

+ 賀鵬梓

建立空天地海一體化網絡系統
——與中國科學院院士姚建銓的對話

+ 賀鵬梓

智慧城市的概念是在2010年提出的，雖然它的理念已經深入人心，但是要想真正實現，還需要有識之士從各個層面全方位去大力推動。

在中國智慧城市建設的浪潮中，有這樣一位白發蒼蒼的老者，他身為學術領袖，身體力行，一直活躍在智慧城市科研和推廣的第一線，關注著從底層技術到頂層設計的智慧城市圈體系。

時間緊迫的采訪，老人家為我們深刻闡述了互聯網、物聯網和智慧城市的關系，為人們統一認識、推動融合發揮了重要作用。

他就是中國科學院姚建銓院士。

姚建銓院士在中國科學院五十周年紀念會上與溫家寶同志在一起

姚建銓院士參加武漢POEM會議，并主持太赫茲分會

姚建銓院士帶學生進行學術交流

一、物聯網是信息領域第三個里程碑

采訪的話題是從物聯網開始的。作為中國科學院信息學部的院士，姚院士對物聯網和智慧城市有著高度的重視。回顧近幾年來姚院士的公開講話，會發現這是他最關心的學科之一，也成為我們向他討教的第一個問題。

1.物聯網是現代信息領域的第三個里程碑

姚院士說，現代信息領域有三個里程碑。第一是計算機的出現和使用；第二是互聯網的出現和使用；第三就是1999年物聯網概念的出現和使用。

目前，物聯網與互聯網有不同的研究的領域，互聯網用來在人與人之間傳遞信息，比如傳短消息、發照片、視頻等；而物聯網是將物體和物體、物體和人聯系在一起。

為什么會出現物聯網呢？人類社會已經發展到了一個新的階段，不僅人與人之間需要傳遞信息，還要把地球上所有的重要物體聯系在一起，例如飛機、橋梁、大壩、高層建筑。姚院士舉例說，一座樓會不會塌、大型吊車的吊臂是不是會折斷，就需要在這些物體的內部設置光纖傳感器，來測量樓的硬度和吊臂的形變程度，及時發現危險并且加以處置。在那些對人類社會有影響的、重要的物體上建立的網絡，就是物聯網。

2.多做物聯網的實事，不要爭論概念

作為新生事物，在物聯網的描述上，不同的專家們有不同意見，有的人認為物聯網無非就是互聯網加上傳感器。但姚院士認為，這樣的描述簡單化了。因為物聯網的產生、物聯網的研究范圍、物聯網和互聯網，都決定了物聯網有自己的特殊性。

姚院士說，自己在很多場合談及互聯網與物聯網時，總是把互聯網擺在前面，這是因為互聯網的發展已經非常成熟。到目前為止，互聯網已經發展到非常高的程度，特別是最近提出的互聯網+，更是把各種事物都與互聯網相加。那么物聯網與互聯網的關系是什么呢？

姚院士說，大概是三四年前，人們確實在激烈地爭論物聯網與互聯網之間的關系，特別是一些互聯網界的顯要人物對物聯網這種新生事物沒有充分研究、沒有追根究

底，就輕易地下結論，這種做法并不妥當。

姚建銓院士與原北大校長陳佳洱院士合影

姚建銓院士著作

香港科技大學講課期間留影

2010年4月，姚建銓院士在中國電子技術年會做報告

上文談到的重要物體內部加裝傳感器，屬于物聯網的范疇，與互聯網實際上沒有關系。但在某些必要的場合下，互聯網和物聯網之間是存在著聯系的。例如縣級地震部門的負責人需要把地震的相關傳感器安裝到本縣境內的各個有關位置，構成網絡。負責人每天都要讀取這個網絡監測的數據，查看地震的征兆。這樣的網絡可以作為局域網存在。但是如果要把監測數據上報到地市級、省級乃至更高級別的地震部門，就需要用到互聯網。

所以移動網、互聯網、物聯網是三個集合，彼此之間有不同，也有交集。目前來說，互聯網是一個身強力壯的老大哥，物聯網還是一個孩子。但深入研究過物聯網的專家都認為，互聯網與物聯網是互相補充、互相交叉融合的。在將來的某一天物聯網將會成為社會經濟生活中一個重要的方面。

姚院士特別指出，世界上只有一個互聯網。這是因為互聯網發展到今天已經達成一個共識，用統一的TCP/IP協議構成全球統一的網絡體制，這也使得全世界的人們可以通過同一個網絡交流。而全世界的物聯網有千千萬萬，其中許多是局域網。但是總有一天，也會有類似于IP協議的統一體制出現，把全世界的物聯網也會連成同一個網絡。

二、努力推動智慧城市建設

姚院士對物聯網的關心并沒有停留在理論層面。他強調，當前不應該過多地爭論物聯網的概念應當如何界定，重要的是做實事，把物聯網和相關的惠民工程做好，例如智能家居、智能樓宇、智能交通、智能教育、智能養老、智能車輛。在互聯網蓬勃發展的同時，使物聯網也得到良好的發展。

姚院士說，物聯網和互聯網都是構成智慧城市的手段。智慧城市是城市發展到新階段后必須要采取的措施，是一個重要的發展方向。要想實現智慧城市，需要集成使用物聯網、互聯網、云計算、大數據甚至量子信息等新一

代的信息技術。

姚院士本人也在身體力行著“多做實事”的理念。他作為學科領袖，非常注重在不同場合反復陳述智慧城市的理念。按照姚院士的認識，智慧城市就是要建立高效透明的政府、平安有序的城市、綠色和諧的產業和幸福安康的民生，把政府、企業和公眾有機融合起來。他說，“智慧城市建設是借助物聯網、傳感器網等信息化技術，使城市居民的幸福指數更高，更大的內涵是一個民生工程。”

姚院士也是國內最早闡述物聯網與智慧城市關系的學界領袖之一。姚院士指出，“物聯網建設只是手段，建設智慧城市才是目標”。他把物聯網與智慧城市的關系歸納為四點。首先，物聯網是建設智慧城市的重要手段，也是智慧城市建設的關鍵基礎設施之一，而物聯網發展的主要目標正是建設智慧城市。正因為如此，智慧城市需要發展物聯網產業，是物聯網未來發展的熱點應用領域與依托。

不但如此，姚院士還非常關心地方智慧城市與物聯網產業的建設工作，他曾經在省級物聯網專題會議上，詳細分析了當地社會經濟發展情況，針對性地提出了該省發展物聯網所應當采取的戰略方針及具體措施，真正是一位“迷戀科研不停歇”的老人。

三、空天地海一體化網絡系統

姚院士不僅僅把物聯網和智慧城市的概念應用在我們熟悉的城市里，還把目光投向了更廣闊的大海。采訪中，姚院士向記者介紹了他正在從事的一項研究工作，那就是把網絡的概念擴展到海上。

據姚院士介紹說，前段時間國家網絡辦公室召集科技界和互聯網界有關人士共同討論未來的國家空間網絡系統發展。姚院士是青島海洋科學與技術國家實驗室學術委員會委員，對海洋網絡的重要性和現狀有著深刻認識。因此，他在會議上提出了“空天地海一體化網絡系統”的概念。他用了四句話來闡述這個概念：

①地球上70%的面積是海洋；

②中國是世界級的海洋大國，領海從鴨綠江口一直延伸到南海的曾母暗沙；

③在東海和南海，周邊國家正在侵犯中國的領海權益；

④習近平主席提出一帶一路戰略，要通過海洋走向世界、走向全球，所以海洋網絡十分重要。但當前中國的海洋網絡嚴重落后于需求。

姚院士的意見得到了與會人士的高度贊賞，也得到了國家網絡辦公室的高度重視。于是在眾望所歸之下，姚院士開始牽頭起草國家海基空間網絡基礎設施規劃。

這項工作有四個任務：

①了解國內外情況，指出中國在相關領域的薄弱環節；

②提出中國在未來海洋空間網絡系統的發展戰略和重大項目；

③相關的信息安全和應急措施；

④規劃和實施相關示范工程。

這項工作原本計劃6個月完成，后來要求縮短到兩個月，可見國家的高度重視。然而就在起草過程中，國家又下達了一份關于相關的海洋專項研究，由國家和民間共同分擔，投資巨大。這成為姚院士當前的重點工作之一。

采訪中，姚院士特別強調：衛星、網絡和海洋是密不可分的，一定要高度重視海洋，把海洋作為信息科學和航天應用的主要方向之一。

四、信息學部院士的責任所在

在與姚院士交談的過程中，有一個問題一直縈繞在心頭。當采訪接近尾聲的時候，記者終于忍不住問姚院士，“您是激光專業的院士，在激光和非線性光學領域擁有國際聲譽。但這些年來您卻對物聯網和智慧城市傾注了很大精力，這其中的內在的聯系是什么？”

姚院士笑著說，他作為中國科學院科學信息學部的院士，不但專注于研究激光和非線性光學，同時也對信息領域發展的大方向高度重視。他說：“我在大學本科時讀的是自動控制儀表專業，這本身就屬于工業物聯網的范疇。所以，物聯網概念出現后，我當然就非常關心，深入研究。”

物聯網作為新生事物，確實需要各個領域的人士共同推動和建設，打破專業藩籬、實現融合發展。在這方面，姚院士用自己的專業精神和智慧，為我們做出了表率。

個人簡介：

姚建銓 (Yao Jian-quan ) 激光與光電子科學家。1939年1月29日生于上海市。1965年天津大學研究生畢業。現任天津大學精密儀器與光電子工程學院教授、博士生導師、院學位委員會主任、名譽院長、激光與光電子研究所所長。1997年當選為中國科學院院士。

姚建銓1980－1982年在美國斯坦福大學及加州大學作訪問學者。曾應邀在美國普林斯頓大學、賓夕法尼亞大學及英、法、德、香港、臺灣等地講學及合作研究。多年從事激光與非線性光學頻率變換技術的研究，完成"七·五"、"八·五"國家重點科技攻關、863項目、國家自然科學基金及973項目等數十項科研任務。他提出并發展了 雙軸晶體最佳相位匹配計算的理論及方法，被國際學學術界稱為“姚技術”、“姚方法”。在國際上率先建立了雙軸晶體最佳相位匹配計算--類高斯分布理論--準連續高功率倍頻激光器--準連續激光調諧系統的技術體系。他在激光非線性光學頻率變換領域取得系統的、創造性的成就，在國際上享有一定的聲譽。近10年來在高功率全固態激光器和周期極化晶體--準相位匹配技術方面的研究達到國際先進水平。代表專著“非線性光學頻率變換及激光調諧技術”（科學出版社，1995）和“ 全固態激光及非線性光學頻率變換技術”（科學出版社，2007），“Nonlinear Optics and Solid-State Laser , Advanced Concepts, Tuning-Fundamentals and Applications”（Springer， 2012）。近年來正在開展太赫茲波輻射的研究，承擔973、863及國家自然科學基金等項目。已培養出16名博士后、112名博士生及130名碩士生。曾獲國家發明二等獎，國家教委及天津科技進步二等獎（4次）、軍隊科技進步一等獎、中科院特等獎等。在國內外發表論文730余篇，論文曾被多國學者引用百余次。

兼任國家教育部科技委副主任；兼任武漢光電國家實驗室（籌）副主任；哈爾濱工業大學“可調諧激光技術”國家重點實驗室學術委員會副主任等。現任天津市科協副主席、天津市專家協會會長、天津市留學人員聯誼會會長等。姚建銓是“國家級有突出貢獻中青年專家”、“全國高校先進科技工作者”、“全國優秀科技工作者”及“天津市特等勞模”，享有國務院特殊津貼。

姚建銓院士與夫人 合影