中国工程院院士张宏科：从高铁到能源 新型互联网技术如何赋能产业智能化转型？

文｜张宏科

ID | BMR2004

2026腾冲科学家论坛·绿电价值转化专题活动于近日在昆明海埂会堂隆重举行。中国工程院院士、北京交通大学学术委员会主任张宏科在活动上作“新型互联网技术的研究与探索”主旨报告。具体来看，他分析了现有网络技术在确定性、安全性与智能性方面的挑战，提出新型互联网技术路径，为电力系统智能化管控及能源互联网建设提供了新思路。

在张宏科看来，诞生于50年前的IP互联网技术，已经难以满足产业发展过程中特殊场景的需求，难以适配部分行业的高速高质量发展。当前，我国高铁、基建、土木制造等传统行业技术水平已经跻身世界一流，而信息网络赋能能力的强弱，将直接决定这些传统行业数字化转型的上限。因此，新一代互联网，不再是简单的互联互通，而是实现按需、动态、智能、高效、安全的互联互通。

以下为本次演讲实录：

尊敬的各位领导，各位院士，各位嘉宾，大家上午好。我今天交流的题目是“新型互联网技术的研究与探索”。本次论坛聚焦能源领域，为什么要探讨网络通信技术，我会从三个层面展开分享：为什么要研究新一代网络通信技术，我们的研究思路、实现路径，以及技术落地应用效果。这也是一名科研人员，围绕学术研究的前瞻性、引导性、原创性，同时对接国家重大现实需求开展研究的思考。

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为什么要研究新型网络技术

首先，我们来探讨为什么要开展新型网络技术研究。

时至今日，各行各业广泛使用的通信网络，核心都是IP互联网技术，这套技术距今已有50多年的应用历史。三大运营商、社会各行各业，包括电力能源产业所使用的通信网络，底层同样基于IP互联网。

这套技术诞生之初，主要面向固定有线场景，设计目标只是实现多台计算机之间的数据传输。发展到4G时代，无线接入环节也完成了IP化改造。IP网络是为固定有线环境所设计，天然很难适配移动无线场景下的各类业务需求。该技术起源于军队内部的传输系统，（最早雏形是美军方的阿帕网，后伴随TCP/IP协议的开发而正式诞生，并拆分出民用和科研的部分）在网络安全层面存在固有短板，整体调度机制偏静态、僵化，很难实现智能化的弹性适配。

总而言之，50多年前设计的这套网络通信技术，已经难以满足当今社会的发展需求。因此，新一代网络通信已经成为全球研究热点与竞争焦点，行业普遍认为，未来互联网不会停留在现有形态。

在该领域的研究上，我国已经从早期跟踪模仿，逐步走向自主引领。我本人先后主持过本领域两项973项目，开展标识网络、智慧标识网络两代技术研究，尝试从原理层面克服传统网络的固有缺陷。今天分享的，是近几年我主持国家自然科学基金重大基础研究项目攻关的第三代新型网络技术。数十年持续攻关，让我们在这一领域跟上国际发展形势，部分方向实现从跟踪到引领的跨越。

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行业痛点：现有网络制约产业数字化转型的上限

放到行业应用视角来看，很多产业发展已经遇到现有网络技术带来的瓶颈。以轨道交通高铁场景为例，大家在列车上观看手机视频经常出现卡顿中断。从原理上分析，现有IP网络“尽力而为”的转发机制，很难满足高移动场景下高可靠、高安全的业务要求，只能降低业务标准勉强使用，行业迫切需要新一代网络通信技术提供赋能。

低空经济同样面临网络瓶颈。少量无人机作业时，现有网络尚能勉强支撑；但面对大规模无人机集群、智能机器人、自动驾驶等场景，依靠“尽力而为”的传统网络，很难实现冲突规避、有效管控。

落到电力行业，我们既有负责电力输送的强电网络，同时需要一套弱电通信网络来管控强电系统。电力业务对安全性、可靠性、实时性、智能高效、动态响应都有着极为严苛的要求。而承担管控任务的弱电网络，如果继续沿用“尽力而为”、容易产生数据冲突碰撞的IP技术，在实时性、可靠性、安全性、动态响应性能上，会存在原理性短板，这也是全球能源行业共同面对的现实难题。

我国高铁、基建、土木制造等传统行业技术水平已经跻身世界一流，但信息网络赋能能力的强弱，直接决定传统行业数字化转型的上限。现在不少大型工厂已经实现无人化生产，如果没有高性能的网络通信底座，就无法实现这样的智能化场景。高铁未来向着更高运行速度演进，传统网络通信的短板会进一步放大。诸多特殊行业的现实痛点，都呼唤新一代网络技术突破瓶颈。

不少高校土木、基建相关专业，都在发展数字土木、机电数字化方向，本质也是看到传统行业成熟之后，信息赋能可以带来全新的发展空间。以上，就是我们开展新一代网络技术研究的现实动因。

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研究思路：从“被动互联”到“按需互联”

接下来介绍我们的研究思路。传统IP互联网，用户是被动接收网络提供的能力，网络很难主动匹配业务对于高带宽、低时延、高可靠、高安全的差异化诉求，这就需要把人工智能能力引入网络通信领域。

现有IP互联网的核心逻辑十分简单：依靠统一IP格式，完成各类终端、网络、智能体之间的互联互通，依托IP路由、IP转换、IP传输完成业务承载。工作机制就是IP数据包携带数据，一跳一跳尽力而为地转发，本身并非面向实时业务设计。面对电网等对管控确定性、安全性、动态性能要求极高的场景，沿用这套原理，无论怎么优化，都很难从根本上解决问题。行业自身一般不开展底层网络研究，只能等待成熟新技术落地，以此带动行业能力实现质的提升。

新一代互联网，不再是简单的互联互通，而是实现按需、动态、智能、高效、安全的互联互通。

我们前两代技术方案，尝试完全重构整套网络体系。但现实中，现有公共网络基础设施已经投入巨额建设，上层业务系统也大规模在线运行，全部推倒重建并不科学，也不具备现实可行性。经过数十年思考，我们确定了新的设计思路：不改动底层硬件基础设施，不改动上层业务应用，仅在应用层与网络层的结合部新增能力模块。

在结合部增加适配、感控、控制单元，引入人工智能、模型、知识库，补齐传统网络在智能调度上的短板。原有网络可以继续运行，新增模块可以克服传统设计的各类缺陷。这套思路，也是我科研生涯当中比较有价值的成果。

这套体系依托知识库、网络拓扑、网络功能、网络性能等基础要素，实现网络的智能可控。各行各业现有的基础设施全部保留，只在结合部叠加新能力，原有业务不受影响，同时获得新增的智能、安全、动态调度能力。在科技强国建设的大背景下，我们必须依靠原创基础理论与技术突破，实现技术领域的引领。

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从高铁场景到能源行业，到应用中去验证

研究不能停留在项目和论文层面，最终要落地，去满足国内产业的重大现实需求。目前全球天地一体化网络，大多只是把地面网络方案简单移植到空间场景，原理上很难适配高动态、低时延、高可靠的空间环境，我们也针对该方向完成了新的技术方案设计。

以高铁场景举例，当前高铁沿线部署了多家运营商的3G、4G、5G网络，但列车只能绑定单一运营商网络使用，就容易出现通信断续、带宽不足的问题。把我们的新一代网络思路部署在列车与地面网络的结合位置，系统可以感知各个地面网络的可用状态，动态择优选用资源。在列车高速移动过程当中，实现车地通信不中断，保障足够带宽，同时完成业务安全隔离。这套思路，同样可以迁移到其他各类复杂应用场景。

总而言之，现有网络通信的底层原理，已经难以适配部分行业的高速高质量发展，必须依靠新技术破解瓶颈。网络通信是信息赋能各行各业的公共基础设施，期待我们的研究成果，能够为电力行业发展提供赋能与支撑。新技术不必一次性完成全面替换，可以走渐进推广的路线，原有系统继续服役，新业务逐步切换，如同星星之火可以燎原，在不影响现有业务运行的前提下，逐步完成产业升级。