创新驱动精彩人生

宋洁

2016年6月25日，我国新型运载火箭长征七号在海南发射场顺利升空，将载荷送入预定轨道，为我国的探月工程、国际空间站建设和深空探测都打下了坚实的基础。在可以预见的未来，空间领域将逐步形成由地基通信、近地卫星、月球中继、月球接入网、火星中继、火星接入网等构成的深空网络。随着深空探测的不断发展，深空通信数据传输业务将会大幅度增长，且会存在大量数据交互需求。另外，由于深空探测器的造价昂贵，使得深空信道的带宽资源尤为重要。那么，为了充分利用有限的带宽资源，怎样提高深空数据传输效率就摆在了众多科技工作者的面前。深圳大学信息工程学院副教授张胜利，正是一个在无线通信领域默默耕耘十余载，并不断取得新突破的科学家。

说话简单干练，声音柔和，思维缜密，逻辑清晰，自嘲是IT界的资深“码农”，这就是张胜利。从首先提出物理层网络编码理论，并将研究方向拓展到无线通信基础理论、无线网络设计与分析、无线通信系统样机开发等领域的香港中文大学年轻才俊，到如今已在IEEE JSAC等多个国际杂志与会议发表论文20多篇，总被引用次数超过3000次，并主持“973”项目青年科学家课题、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等众多项目的科学家，张胜利的人生充满了挑战与突破。

独辟蹊径自成才

作为学霸，张胜利的求学之路可谓一帆风顺。1997年，他以优异的成绩考入中国科学技术大学。在校期间，他始终谨记“勤奋学习，红专并进，理实交融”的校训，打下了扎实的计算机通信基础。2002年本科毕业后，他没有像其他同学一样急于投入到工作当中，而是选择保送攻读中国科学技术大学的硕士。读研时，他跟着导师做了大量关于无线通信领域物理层的工作，积累了丰富的理论和实践经验。硕士毕业临近时，他原本可以凭借中国科学技术大学的金字招牌，再加上自己的理论水平不错，编码能力很好，到大公司里从事程序开发工作，安安心心地当个“码农”，可以轻轻松松地过上小康生活。但他觉得这样的生活不是自己想要追求的人生状态。于是，他毫不犹豫地选择了去香港中文大学攻读博士学位。

面对陌生的环境和文化氛围，张胜利努力调整自我，积极参加各种交流活动，很快就适应了新环境。但是，摆在他面前最大的问题是博士生导师的研究方向和他以前导师的研究内容差别太大。隔行如隔山，他在硕士期间做了大量无线通信物理层方面的工作，而博士导师做的是无线局域网，这让他有点无所适从，不知道从哪里开始着手研究。确定不了研究课题对读博的人来说是非常致命的，他的心里仿佛一直悬着一块大石头。

于是，张胜利如饥似渴地汲取无线局域网方面的知识，图书馆的书桌和宿舍的电脑都见证了他伏案苦读的身影。不仅如此，他还选修了众多研究生课程，其中一门叫做网络编码。通过深入的学习，他知道了网络编码是通过网络层有限域信号叠加来实现的，而无线通信的电磁波具有叠加的属性。于是，将网络编码和无线电磁波叠加属性结合的想法涌现在他的脑海中。他基于双向中继信道的例子把这个想法告诉了导师，虽然导师觉得实现起来难度很大，但是非常新颖，意义也很大，因此鼓励并支持他深入研究。他们给自己的新研究取名为物理层网络编码（简称PNC），从此也开辟了导师课题组的一个新方向。

思想的巨人，行动的矮子，注定与成功失之交臂。而张胜利却不一样，他是思想和行动的“双巨人”，所以他才成就了不一样的自我。他敢于独辟蹊径，并勇于将自己的想法付诸实施。最重要的是，他的研究工作得到了实践的检验，也获得了学术界的高度认可。2006年，他在无线网络顶级会议ACM Mobicom上首次发表了论文“Physical layer Network Coding”，正式提出了物理层网络编码的概念。目前，该论文被引用超过1900次，物理层网络编码也由此成为研究热点，吸引了国内外同行的大量跟踪研究。

现在，物理层网络编码早已经成为无线领域一个新的研究方向，并引发了大量的研究热潮。自2006年提出概念至今，IEEE Xplore检索到文章中含有“物理层网络编码”的学术文章超过3000篇，已出版10本以物理层网络编码为主题或者章节的专著，ICC、Globecom等16个国际会议和研讨会设立了物理层网络编码议题，包括IEEE JSAC在内的8个国际期刊将物理层网络编码作为专题出版。据不完全统计，2009年以来，全球至少32个关于物理层网络编码的公开项目获得资助，例如工信部科技重大专项（2010ZX03003-003）、NSFC重点项目（60832001）、美国NSF（CNS-1143602）、英国EPSRC（EP/ I037423/1）、欧盟FP7（DIWINE）等。由此可见，物理层网络编码概念的提出，给学术界带来了一股全新的研究势力，也注入了极大的研究活力，张胜利可谓功不可没。

目前，由于突出的研究成就，张胜利受邀担任首届牛顿论坛副主席、首届软件无线电系统论文副主席，并担任IEEE TVT、WCL等多本国际权威刊物的编辑，IEEE ICC、Globecom等国际知名会议技术委员会委员。

脚踏实地求突破

取得了如此大的成就后，张胜利并没有止步不前，而是投入了更大的研究精力，成果也如雨后春笋般层叠而出。2006年，他进行的物理层网络编码的初步研究仅涉及信号的调制与检测。为了克服无线信道衰落和噪声的影响，必须采用信道编解码以对抗传输失真。传统的信道编解码建立在点对点通信基础上，不适用于PNC中网络编码的信号。针对PNC的特殊传输机制，张胜利将PNC的信号检测与信道编码的解码操作在算法层面进行了融合，首次提出了PNC与信道编码的联合解码算法。在此基础上，张胜利又首次实现了双向中继信道通信基础理论的突破。

此外，有限域PNC虽然理论性能逼近容量限，但是需要发送节点之间完全同步，实现代价大。因此，张胜利进一步研究了仅需符号级时间同步的无线域PNC，并于2013年提出了不需要信道估计的盲已知干扰消除算法。2015年，张胜利又首次在信息论层面严格证明了BKIC可达的速率，逼近已知干扰信道的容量限。众所周知，物理层网络编码在空中传输的是叠加信号，因而具有天生的安全性，能够对抗无线媒介的信息泄露。但是相关的物理层安全算法，如果采用無线域PNC的转发策略则性能受限，如果采用有限域PNC的转发策略则需要理想信号同步。因此，张胜利将有限域PNC的取模操作和无线域PNC的干扰消除方法结合，提出了对叠加信号做“取模—放大”的中继转发方案，克服了传统放大转发算法在不可信中继传输中的功率困境，且仅需要符号级时间同步。以上的研究成果均获得了学术界的高度认可。

现在，张胜利教授还将他在网络编码、无线网络的研究和区块链技术结合起来，针对区块链中的存储技术、共识方案、通信等展开了创造性的研究。

独辟蹊径自成才，脚踏实地求突破，这正是张胜利学术生涯的真实写照。未来的路还有很长，他还要进行更多更深的研究。我们期待着，他带给我们更多的惊喜，带给世界更多的发现。