王海波：雪峰与无线通信的魅惑

本刊记者　迟艳艳

王海波：雪峰与无线通信的魅惑

本刊记者迟艳艳

参加VTC国际通信会议

实验室里，他是位受好奇心驱使，敢想实干的科研者；走出校园，站在雪山之巅，他又是个乐于挑战、追逐速度的滑雪爱好者。他说，科研和滑雪的类似之处就在于具有高度的挑战性和不确定性。瑞士少女峰山脚下的Interlaken滑雪场、日本北海道的札幌滑雪场，都留下过他矫健的身姿，“当从雪山上向下滑过，延绵起伏的山脉、洁白醇厚的云层和明镜般的湖泊充满了你的眼睛和心灵”，他陶醉于大自然的壮美中，不由得发出“不虚此生”的感叹。他就是北京交通大学电子信息工程学院副教授王海波。

留学丹麦 收获平和之心

1999年，王海波获得上海交通大学学士学位。工作4年后，他在昔日导师谭振华的建议下，踏上了飞往素有童话王国之称丹麦的航班。在这片临海富饶的国土上，王海波落户奥尔堡大学。这座北朱特兰省最重要的学府成立于1974年，虽然年轻，但相较于其他大学它有着自己的与众不同之处，即不以上课教学为核心，而是基于项目的学习方式，“主要以小组团队的形式进行研究，教学只是辅助。需要内部自行制定管理规则，设定目标，制定时间表，分工，解决争执和分歧。每学期完成一个小课题，结束后需要提交课题报告，进行答辩。”在王海波看来，这种模式可以为日后的科研工作打下良好的基础。“通过项目的方式，可以有针对性地学习知识、工具，不像授课的方式，考完试知识就还给老师了，在自己动手做的过程中使用到的某块知识，印象会更深刻，是真正掌握了知识”，他深受影响。

丹麦是个只有500万人口的北欧国家，约莫等同于我国一个特大城市的人口总量，可在这个人口稀少的国度科研却被置于相当高的地位，每一位科研者都会受到极大的尊重和支持。即使是身患残疾的教授或博士生，同样可以顺利开展工作。就是在这样一种平等、积极、和谐的气氛下，王海波对科研的兴趣被逐渐培养激发，“我觉得做研究是件非常有趣的事情”。多年后今天，回忆起当年的点滴王海波仍会饱含深情。师从德国导师Hans-Peter Schwefel，无疑让王海波颇感幸运。“他给我很大的自由度，即使我的想法和方向和他非常不一样，只要我能提出很好的理由和逻辑论证，他都会支持我”。在Hans的指导下，王海波自由地探索着未知，科研水平更是上了一级台阶。

赤子回国 深入前沿研究

“丹麦毕竟是一个小国家，缺少竞争，很多东西都是一成不变的，仿佛一下就能看到自己几十年后的样子，国内竞争会更激烈，在和高手竞争过程中对自身也是一个很大的提高”。就这样，王海波收拾起行囊，期盼早一刻踏上千里之外的祖国热土。

近几年，第五代移动通信技术（简称“5G”）成为面向2020年无线通信发展的热点，在全球进入了技术研发和标准化准备的关键时期。王海波描绘了这样一幅未来场景，如果你想搜索音乐、视频或是新闻，也许不再需要到网站上下载，它们可能存在于附近人的设备终端上，只要附近的人帮忙转发，你就能快速得到想要的信息。这个过程叫做终端直通通信（Device-to-device，简称D2D），指的是通信终端在人与人之间（Human-to-human，H2H）或机器与机器间（Machine-to-machine，M2M）直接建立的连接而无需借助于基站，这正是王海波目前重点研究的内容。“在未来的蜂窝移动通信系统中，通过支持在基站控制和协调下的D2D通信能够实现多个距离较近移动终端之间的直接通信，从而提高频谱利用率，减少终端能耗，并降低基站负载”，他介绍道：“手机上有很多APP，未来物联网会逐步普及，甚至还有互联网+……虽然基站能为我们提供很高的通信速率，但它所承受的压力是非常大的。”

这项研究要追溯于王海波的上一个国家自然科学基金项目“面向IMTAdvanced的移动组播关键技术研究”，他解释道，“移动组播关键技术也是让多媒体内容快速分享给众多用户，研究到后来我发现，让已经下载的那部分用户把内容通过用户终端直接与别人分享是个非常高效的手段”。就这样，王海波确定了新项目的基本思路，即通过用户之间直接通信来共享大量内容。目前，他正致力于利用社交网络的手段来推动信息共享。“在过去的很多D2D研究中，面临着一个最大的问题是‘我为什么要和你共享’”，他一语中的。事实的确如此，在共享的过程中不仅会消耗电池电量，而且和一个陌生人共享信息会存在一定的风险，比如暴露隐私、接收非法数据、遭受病毒攻击等，“所以要解决互相信任，以及愿意为别人共享等问题，就需要一个激励机制”。经过思考，他发现社交网络就有可能提供一个信任和激励机制，“因为在社交网路上，两个人可以是直接认识，或者是间接认识，这样就保障了双方是可以信任的。另外一方面，在社交网络这样更高层的网络上也便于设计一种回馈机制”。所谓的回馈机制简单来说就是当你分享给别人内容时，别人以后也会再分享内容给你，从而建立一种长期的合作关系。然而要想实现这一机制，光靠物理层的技术是不够的，需要有身份、相互关系等信息的管理，社交网络恰好可以提供对应的工具。

王海波预计，在项目结题时会完成一些基于社交网络的设计，以解决用户的相互信任问题、隐私安全问题以及互相激励的设计问题，可以应用在人口密集的城区（CBD写字楼区）、购物广场、大型超市、博物馆等大型建筑内；大型体育比赛、音乐节等大型活动现场；大量部署传感器设备的区域；车联网自动驾驶技术、车-车之间的通信。他的研究正在如火如荼地进行之中。

与IEEE-Fellow杨列亮教授在一起

行在路上 挑战更高的山峰

王海波认为，通信目前的大势所趋是通信和计算的逐渐融合。具体来说，不仅仅是把数据传输出去，而要在网络边缘完成计算，进行内容的处理，这样也会减少对互联网服务器产生的巨大压力。他说：“未来第五代移动通信，不仅仅是数据流通的管道，还是一个真正具有智能化的、通信和计算融合的网络。这就是为什么我们做通信研究的人也要学习计算机理论，图论、大数据挖掘等等。”

在科研路上王海波不断在挑战着自我，提升自己的能力等级。除了理论研究，他还致力于校企合作，成果转化。他分别与中兴公司、NEC中国研究院、国家电网合作完成了“支持超高速移动性关键技术和网络结构的研究”“高速铁路通信系统中移动中继关键问题的研究”“电力大数据基础体系架构及部分关键技术研究与应用”等课题，项目均取得良好的社会效益和经济效益。此外，他还积极参加了很多创业论坛及组织，“我是欧美同学会青年企业家协会的会员，这是一个聚集了很多创业留学归国人员的组织，创业者会提出各种想法，虽然我没有直接创业，但我能力所能及地提供一些技术支持和咨询。”

王海波的科研心得反映在培养学生方面，则形成了一套独特的教学方法，概括来说就是“允许学生犯错误”。早年在欧洲留学期间，导师便常常对王海波说：try and error，就是尝试、犯错误，然后从中学到一些东西。在王海波看来，导师的作用是为学生提供资源从而让其独立探索，而不是明确地告诉学生应该往哪走，“所以我只是看着学生往前走，防止他们掉进沟里而已，只要不是已经证明过的死胡同或陷阱，学生可以天马行空的想象，只要能说服我，在逻辑上是成立，都可以去尝试”。王海波为自己的学生提供了一个充分自由的学习科研环境，就像当年的Schwefel教授对他一样。对他和他的学生们来说，科研创新是挑战，是冒险，是人生的乐趣，就像从雪山顶上俯冲而下，充满着速度与激情。