為世界加速 做新時代的“追光者”
—— 訪北京郵電大學光電信息學院院長張杰教授

◎ 文 / 薛 明

光 網 絡（Optical Networks） 采用光纖作為信息傳輸的高速公路，并且引入交換和控制能力，把一段一段的光纖線路與系統組織起來，從而更有效地為多點到多點通信提供連接服務。因其具有速率高、容量大、距離長等特點，能夠適應人們對網絡帶寬的需求，從而成為國家重要的信息基礎設施。另一方面，伴隨我國社會經濟的快速發展，國民經濟建設對于信息化網絡的需求越來越迫切，光網絡與我們的生活可謂息息相關，“光”也是人工智能以及 “數字化、網絡化、智能化”制造等新一輪科技革命和產業變革的核心所在。

北京郵電大學光電信息學院（信息光子學與光通信研究院）張杰教授就是一位“追光者”，他至今已在光網絡與光通信領域深耕了20余年，在“光”的科技前沿搏擊創新；他還是一位發光者，在為人民利益的不懈奮斗中書寫人生的華章。

搏擊創新，砥礪奮進鑒初心

1989年，張杰考取了北京郵電學院電信工程系，先后師從李國瑞教授、顧畹儀教授和徐大雄教授，并且得到了中國通信科技界泰斗、國內微波通信與光纖通信開拓者葉培大院士的親切指導。

1998年張杰博士畢業留校任教，他秉持和繼承了老一輩通信人對于科研精益求精的態度，積極投身于實驗室建設，見證和經歷了實驗室的快速發展。2005年，張杰獲教授職稱，同年被評為博士生導師，逐步成長為光網絡方向的領軍人物。2008年，北郵信息光子學與光通信研究院成立，張杰擔任副院長。2011年獲批立項建設信息光子學與光通信國家重點實驗室。張杰作為實驗室和研究院光網絡方向學科帶頭人，如何使學科、專業獲得更好更快的發展，一直是他關注的大事。他一心撲在科研和學科建設上，經常奔波于科研第一線。憑借突出的研究成果，張杰獲政府特殊津貼，入選國家百千萬人才工程，被授予“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號，并于2017年開始擔任光電信息學院（信息光子學與光通信研究院）院長。

讓信息飛，擁抱光網絡時代

展望未來，在全IP趨勢下，高速率大容量仍是今后光網絡發展的主題，光網絡必將為寬帶業務應用奠定優良的承載平臺，滿足人們各種信息交流的需求。

從20世紀90年代至今，互聯網流量每年增長 40%，流量持續爆發增長驅動光網絡升級和擴容?！丁笆濉眹铱萍紕撔乱巹潯分赋觥按罅Πl展泛在融合、綠色寬帶、安全智能的新一代信息技術”?！爸袊圃?2025”、“寬帶中國”、“一帶一路”等國家戰略的提出和實施為光通信領域提供了前所未有的發展新機遇，中國光纖網絡建設也得到了長足的進步。截至2017年9月底，全球光線路長度達3605.73萬公里，新建653.66萬公里，較2016年年末新建563.66萬公里。據預測，2025年，中國互聯網經濟將占GDP比重達到22%以上?；ヂ摼W經過40多年的發展，已經成為推動國民經濟發展的新動能，互聯網與實體經濟的深度融合，也正成為經濟轉型升級的重要途徑。所有這些，對光網絡提出了更大的需求和更高的標準。

光網絡時代已然到來，21世紀是光的世紀。當下，由于人-機-物信息交互量與日俱增，光網絡的動態性和靈活性進一步增強，人們迫切需要探索新的智能光網絡發展途徑。早在2001年，張杰就有前瞻性地開展了光網絡的前沿研究。張杰所在課題組成為國內最早從事這一領域方向的研究單位之一。不僅如此，他更敏銳預測到，未來傳統光網絡向智能化發展是大勢所趨。這將引領光網絡領域新一輪的變革。比如，在通信傳輸能力提升的基礎上，怎樣進行有效資源調度和分配，實現全網資源最大化利用。為此，張杰全身心投入到光網絡智能控制理論與技術研究，把人工智能技術運用到光網絡控制中，努力提高網絡智能化的水平，從自動交換光網絡到路徑計算單元，再到目前的軟件定義光網絡，繼續著他的追“光”之旅。

機遇、挑戰、應對：寬帶化、智能化、安全化

當前，我們正處在一個急劇變革的時代。數字洪流滾滾而來，跨代創新和跨界融合層出不窮，大數據、云計算、信息安全等新興信息技術與傳統產業的深度融合勢在必行。

隨著移動互聯網、物聯網、工業互聯網等快速崛起，新一代信息網絡呈現數字化、寬帶化、智能化發展趨勢，基于此，如何提升通信傳輸能力，如何進行數據有效資源調度和分配，如何為網絡安全提供一個更為堅實的屏障，圍繞這些新問題，對光網絡的發展提出了“更寬帶、更智能、更安全”的現實需求。

圍繞寬帶化需求這一焦點問題，國內外都展開了相關研究，不斷將網絡技術的新手段、新方法運用到光通信領域。數據顯示：我國光纖通信技術和產品設備已經處于世界領先水平，擁有世界最大最完整的光通信產業鏈，我國也成為世界上光通信器件產品輸出大國。但我國通信領域光電子器件研發在關鍵工藝技術能力和工藝平臺水平方面與國際先進水平相比還存在差距。尤其是光通信高端的光器件、芯片、材料、儀表等方面差距較大，甚至受制于人。比如，高端芯片還存在不小的差距，設計制造能力不足，即所謂“缺芯”問題突出。再如，光網絡研究中整個技術架構設計、標準化設計、網絡技術發展方面，西方發達國家同樣具有先發優勢，國內始終追隨其后。

圍繞“網絡寬帶化和智能化”重大科技任務，張杰主持和參與承擔了國家973、國家863、國家自然科學基金等10余項光通信領域的重大重點研發項目，在中國高速互聯試驗網NSFCNET、中國高速信息示范網CAINONET、國家高性能寬帶信息網3TNET、國家新一代高可信網絡等多個國家級示范網絡建設中做出了重要貢獻。目前已在光網絡領域發表SCI收錄論文100余篇，出版著作和教材13部，授權國家發明專利40余項，多次應邀做國際學術會議大會和分組報告。

大數據云計算時代，光網絡面臨的挑戰越來越突出。截至2018年6月，中國網民規模已達8.02億，如何保證網絡安全已成為當前全社會關注的話題。2013年，張杰開始關注光通信與網絡安全學科交叉融合的前沿方向。他一直在思考，網絡自身安全是否可以不依賴外部安全要素，通過固有屬性提供一種內源化的信息防護呢？他研究了現有的解決方案，從探索光纖傳輸信道中信號與噪聲的關系出發，在國內外首次創新性地提出了微元內生安全光通信的原創性技術，使通密一體、無需密鑰的內生安全光通信成為現實。

近2年，張杰團隊主持開發的微元內生安全光通信原創技術及產品，填補了安全長跨距光纖傳輸領域國內外空白，應邀在2018年全國科技活動周暨北京科技周活動主場上進行展示，《科技日報》在第一版顯著位置以“用噪聲保密 我研究成果可使光通信‘抗劫持’”為新聞標題報道了該項成果。新華網、人民網、中新網等媒體紛紛也進行了相關報道。目前張杰正積極組織隊伍攻關研制業界首個光信息安全芯片和首個安全光收發模塊，力爭為我國在這一領域取得原創性的技術突破做出新的貢獻。

協同創新，產學研合作結碩果

服務國家戰略、領域前沿和產業需求，是產學研合作創新的重要驅動力。1999年以來，張杰與華為、中興、烽火以及中國移動、中國電信、中國聯通等在光網絡領域緊密合作，聯合攻關核心關鍵技術、共同研制高端設備系統，取得了豐碩的研究成果：帶領團隊主持開發了光即服務原型系統，2012年應邀進行歐亞跨洲演示，西班牙電信全球CTO評價該成果“使跨層優化成為一個具有發展前景和實用意義的目標”；牽頭完成業界首個軟件定義的彈性光組網實驗，2013年在全球光通信學術界和產業界公認的最高水平、最具規模的光纖通信大會OFC 2013上發表國內高校第一篇OFC PDP論文；率先研制出T-SDN控制器，2014年 通過國際標準組織ONF/OIF全球互通測試，用于中國電信首個T-SDN商用案例，2015年 江蘇現網部署。基于ONOS的傳送SDN創新應用案例應邀在美國硅谷開放網絡峰會ONS2015上演示，國際知名通信媒體Light Reading進行了現場報道。以上新發明、新技術和新產品，在國內主要運營商以及數十個國家和地區的通信網建設中已經實現規模應用，第二完成人獲得兩項國家技術發明獎、牽頭獲得兩項省部級科技一等獎，創造了百億元以上規模的經濟效益。

張杰教授的探索和研究，與企業結合，與應用結合，為行業發展獻言獻策，為展示中國光網絡成果增光添彩，也為人才培養提供了更廣闊的平臺。為此，張杰說：“我們要做的是應用基礎研究，只有把我們的研究和國家戰略、產業需求結合起來，把高校偏重原型、前瞻研究的優勢與產業界的支持結合起來，我們的研究才是更接地氣的，更被社會和國家需要的。”

繼續揚帆，不負新時代召喚

張杰是一位優秀的科研人，也是一位出色的師者、管理者和領導者。在他看來，科教管并不矛盾，而是互相促進的，在高校，對于教學和科研的管理往往相輔相成。短短數年，他已經在光網絡領域建立起一支實力雄厚、頗有實力的年輕人才隊伍，并且帶領隊伍參與到國際最前沿的科研工作中。他所帶領的研發團隊中已有1人獲國家自然科學基金委優秀青年科學基金項目資助、1人入選中國科協青年人才托舉工程、1人入選全國首屆博士后創新人才計劃、1人獲首屆中國電子學會優秀博士學位論文。

在指導青年教師和博士生開展研究探索的過程中，張杰勉勵大家做科研，一要站高起點，抓住至高點和難點，二是要腳踏實地實實在在地付出，一步一個腳印。這也來源于他自己做科研的心得。在光網絡研究的各個階段，張杰一直處于國內外研究前沿，并且取得了一系列先進的技術成果。他提到，網絡技術領域知識更新速度快是一大特點，那么，如何敏銳地發現領域發展趨勢，并進而產生有特色的學術成果，這需要敏銳的學術眼光和超前的認知把握，才能及早發現，做好科研學術布局。另外，長期的研究要有良好的積累，要充分利用已有的技術成果。這些充分說明，從事科學研究一定要堅持嚴謹踏實的作風，只有耐下心來持之以恒，才可能取得更大成績。

未來網絡、人工智能，就像兩個輪子一樣，在推動著網絡的發展和社會的進步?？茖W技術的不斷發展，前沿科學的迭代更新，新學科的交叉融合，正在為我們構建一個嶄新的未來“光”世界。20載披星戴月，張杰勇攀高峰的腳步不曾停歇；專注于光網絡，堅持創新，張杰的追“光”之旅在繼續。我們期盼他和他的團隊在光網絡的研究領域中開啟新的征程，創造新的榮光。