John Mayo（梅毅强）现任美国电话电报公司（AT&T）贝尔实验室总我。今年七月中旬，他率贝尔实验室高级代表团首次访华，在AT&T和中国国家计委联合主办，国家科委、邮电部和电子部协办的现代信息技术大望研讨会上，作了题为《2010年的电信技术和业务展望》的讲演。本文是该讲演的选编，其中小标题由选编者加。

在此，我将介绍目前信息技术的主要发展趋势，其中包括电子学、光子学、话音处理、图像、计算机、电信和信息网络结构、无线通信、软件和终端等领域，并展望今后20年内这些领域的发展趋势，阐述它们对通信业务的潜在影响。在其后的讲座里，你们还能听到更多有关这些领域的技术。

1含10亿的高密度：微电子技术的惊人发展

现在，让我们共同来审视关键的信息技术电子学，尤其是微电子学。微电子技术朝着能量不断增加的方向发展的衡量标准之一就是我们能在指甲这么大的一块芯片上插入多少元件。迄今为止，元件的数量大致每18个月仍增长一倍。这种趋势将一直持续到2010年。那时每块芯片能容纳10亿个高度密集的电路，例如储存记忆电路。典型的特制逻辑线路能容纳108至109个元件。每块芯片上实际能容纳的元件量更多地受到经济上的限制，而不是本身的物理极限。因为这些复杂电路的生产线每条耗资高达10亿到100亿美元，这大概就是世界上只有为数不多的先进生产线的原因。

微电子技术进步的驱动力之一是不仅要生产密度更高、速度更快的芯片，而且要使生产出的芯片能更有效地工作，例如使台式计算机的芯片耗费较少的能源，使便携式计算机能在一块较小的电池上工作，以随时地保持人们之间的联系。

从本质上讲，带有巨大能量的越来越复杂的芯片将便我们的生活更加简便，工作更为有效。比如，新性能将简化人机界面。今天的计算机键盘和鼠标就相当'于大多数拔盘式电话机的拔盘。而且，自动同声翻译也将变为现实，计算机将分布更广，并广为联网，而用户不必去了解数据来自哪里，计算程序又在哪里完成。

那么什么是微电子的新尖端技术呢？建立在“大容量效应”固态元件上的微电子技术可能在下世纪初开始成熟。那时常规微电子的最小功能性大容量效应晶体管（体积为400原子×400原子）将能在室温下生产，那时的尖端技术不是把元件做得更小，而是更富有创造性、更经济地增加元件的复杂性和能量。

比最大的电子计算机强1000倍：光子信息处理技术的诱人前景

有迹象表明目前完全依靠电子技术实现的某些功能将随着光波导和光子技术的应用得以加强，当然光纤通信的趋势在10年以前就开始了，光子连接技术也已用来连接设备的端口，将来还会用来连接设备的各个部分，最终连接微电子元件。此外，光交换设备、光探测器和调制器将大大优化电子系统。这些光子元件将与电子元件一同制造在光电芯片上。其优点之一就是具有很高的输入输出能力，能够处理大量信息。而且，将来光子信息处理将有效地扩展和延伸电子领域。

成熟的电子功能将远远超出生成和传播信息、用电子来控制电子以及联网等基本功能的范畴。在光子领域，其功能也将超出一直在此领域被视为最重要的生成和传输功能范畴。我们将看到靠光来控制光的新趋势，而它正是光子逻辑功能的关键。

2010年这种趋势将完全形成，光子逻辑功能也将完全成熟，迄今为止，我们大量地使用上一代技术——电子技术来作为调制光波的手段 · 但是真空管使我们能够用电子控制电子，从而使电报键的重要性完全消失了。同样，非线性光器件使我们得以间接地用光来控制光。这些器件使我们能够用光来控制电子，进而在原子层上再用这些电子来控制光。重要的是在这种相关效应中用不着布线。我们完全有能力采用这种器件来建造强大的光子系统。

在过去几年里技术进步的速率表明在很多应用中，光子逻辑将比电子显示出更佳的特性。这种趋势提示了光子处理器可能会被广泛用于执行图像识别这类复杂任务上。虽然要想辨明方向目前还为时过早，但是可以预料这种处理器会被用于诸如话音、图像处理等平行图形识别上。光处理器将能同时执行1加万个平行任务，因此它能够同时处理而不用逐个处理复杂问题。在某些操作中，这种大量的平行的光处理器的能力估计是目前最大的电子计算机能力的1000倍。

每秒传输万亿比信息：光导技术的巨大潜力

让我们来看一下现在光子功能的主要趋势。我们通过系统比特率的信号在无中继器情况下的最远传输距离来衡量光波传输的能力。在过去10年里，光波传输能力每年增长一倍，预计在其物理极限到达之前的下一个10年里，其能力每年仍将翻倍。而且目前最先进的研究系统的能力仅仅是今天光纤自身带宽限度的千分之一。目前运营中的系统还能每秒传送3.4千兆比信息，那么再增加1000倍将达到每秒万亿比，这可能就是2010年所需的能力，尤其是那时我们有了大量高质量的活动图像和三维动画面。

光子传输正朝着采用光放大器的方向发展，用光来为放大器提供能源，以加强微弱的光信号。1992年5月，AT&T和KDD（日本国际电信电话有限公司）在实验室里成功地试制了世界上最长之一的光放大光纤系统。在AT&T贝尔实验室里，这两家公司连接T两台分别制造的4500公里长的试验系统。这台最终长达9000公里的试验系统相当于世界上最长的越洋电缆路程，并能每秒无误地传输5000兆的信息，这比第九号横跨大西洋电话电缆快近10倍。横跨大西洋光纤系统于1992年3月投入使用。以每秒5000兆比这个速度，一个系统能在1秒钟内传送完整的30卷大英百科全书，这个比特率也基本上相当于每对光纤传送320，000声道。最近AT&T贝尔实验室和KDD又宣布这台9000公里的试验系统的无误码传输率已提高到每秒1万兆比。光波系统能力间断性的进展要归功于光放大器和单光子的有力结合。这种结合的最新成果是在13，000公里的距离内，单模光纤的传输速度为每秒2万兆比。

光放大器最终与单光子结合将有助于提高能力，降低未来线缆的成本。到本世纪末，将会有相当于100万个话路的越洋线缆。例如，第十一号横跨大西洋电话线缆连接美国、法国和英国，于1993年投入运营。今年4月，AT&T安装了从佛罗里达到圣托马斯长达2000公里的第一条光放大海底系统。1996年第十二号和第十三号横跨大西洋电话电缆将成为大西洋的第一个海底电缆环形电路网络，它将连接美国、法国、英国，形成一个封闭的环路。这个网络将采用光放大器，速度为每秒5000兆比。网络的第十二号横跨大西洋电话电缆部分将于1995年投入运营。

人机对话，自动翻译：话音处理技术的神奇功能

首先来观察一下正在兴起的话音信息技术方面的某些趋势。芯片集成的程度正在快速增长。对话音处理芯片来说，这种增长率为每年33%。同时，各个元件的集成增长率每年也为20%。

这项技术能使一个数字信号处理芯片识别100字，而5年前要完成这个任务需要20~30个芯片。研究所推出的算法上的进步使我们能增加语音处理能力的层次，比如从100字的合成器到2万字的合成器，到电子技术成熟之时，这些不同功能层次的合成器完全可以制作在一片芯片上。

基于这些趋势，我们可以预见将来不用播音员的话音自动识别和合成将非常普遍。目前借助快速向前的动力，建立在具有人类听、说能力的智能基础上的各种业务将日趋成熟。例如，2010年我们应该能把特殊的个人语音特点转化到特制的话音翻译器中，一种语言能够自动译成另一种语言，然后再在第二种语言中加入原讲话人的话音特点，并且是实时翻译。事实上，一种不很完美的将西班牙语翻译成英语及将英语翻译成西班语的实时电子翻译器已经于1992年在西班牙塞维利亚出口博览会上展示过了。

这种趋势使我们有理由期望词汇的识别将是无限的，而且还允许自然语言的相互作用。一旦与网络和数据库的直接相互作用得以实现，话务员和营业员就可以转而去从事其他更有意思的职业了。

虚拟现实，身临其境：图像信息技术的崭新世界

人们预期90年代的图像如同诞生在80年代的图文传真一样。虽然目前可视电话还非常少，但预计2010年（这个时间有些超出了这张幻灯片所显示的范围）在美国将增加到2000万线，其中绝大部分会采用ISDN的形式。未来技术公司持更为乐观的估计。他们预计那时美国的台式可视电话将超过6000万线，这将包括其主平台为电话设施、计算机设施或其他集成系统的各种形式的可视电话。有关家用双向式图像通信，还有另一个预测，他们认为2010年5000万个以上的美国家庭将拥有家用双向式图像通信。（诸位大概知道，1992年AT&T发明了第一台在常规铜线上操作的彩色可视电话。）

此外，美国电子协会预测2010年世界消费者购买的高清晰电视的数量将达到3000万台。而且随着应用范围的不断扩大，对可视电话和高清晰度电视的需求量不断增大、画面和图像处理将是2010年乃至更远的将来电信和信息系统的主要研究方向。

多种趋势表明娱乐图像业务最终将不仅能相互交流，而且能按需提供。从性质上讲，这类娱乐是倾向于个人化的。今天，我们已经不再像电视发明初期那样经常聚集在一起观看电视了，越来越普及的娱乐影像反映了人们希望根据自己的喜好选择电视节目的愿望。例如，用户可以在众多的栗房价最高或经典片清单中任意挑选一部，在白天或晚上任何方便的时候租用，以便欣赏特定的节目。有些电影和现场节目是可以与观众进行相互交流的，与这种相互交流的图像业务有关的形式之一便是游戏，一个人可以与各种游戏中的另一个人比赛。

所有这些以及技术趋势都提示了“虚拟现实”，这种多媒体业务的终极形式将在2010年成为消费业务。虚拟现实能使人们不直接地、相隔很远地、全方位地身临其境或经历某个事件。它将建立在能相互交流的电信和娱乐能力的不断扩展之上。

例如，通过虚拟现实，一个人能够不离开家就“尝试”到一个新家或休假地，他或她只须扭一下头能看到某个景观的不同侧面，或者能通过一只电子手套从远处感觉到墙纸的纹路。我们可以相隔很远地选择一所学校、购车或购物，而这些现在必须亲自去挑选才行，甚至连初期的虚拟现实也会极大的强化这种通过电信手段而达到身临其境的概念。我们可以通过电信身临其境来旅游，而且次数可以比实地旅游多得多。远在虚拟现实技术成熟之前，我们已能通过这种方式增加在家工作的时间。

但是，不要把虚拟现实看成简单的转动眼珠或带上手套，同时也把它想象成一个模拟飞行器。一个实习飞行员被放在一个完全仿真的环境里，好像他或她真在空中的飞机里一样。类似的虚拟现实正在腹内观察外科手术领域里快速发展，医生正在寻找逼真的感觉和视觉效果。

群集化，网络化：微机系统处理能力的成倍增长

微机系统的处理能力每年都在成倍增长，而主机和大型计算机系统的处理能力是每3年增长一倍。这里处理能力用兆指令/秒来表示，我们看到每个微机系统所使用的处理器越来越多。例如，AT&T5ESS中心局交换机1987年使用2500个处理器，1991年使用5000个处理器。

很难想象20年前没有微机的情景。那时，人们把问题带到计算中心的主机上去解决。今天，微机使人们拥有了计算机，并能把它带到问题发生的地方。今后的20年还将依靠电子、光子微机，依靠进一步扩展的微机网络处理能量。简而言之，计算将依靠微机的群集，而且往往是大量的群集。

某些微机群目前的处理能力达到了10，000 MIPS，可供参考的是，20年前主机的设计者竭尽全力才取得了1 MIPS的成绩。主机或大型计算机无法与一组微机的扩展处理能力相比。

智能化，多媒体：信息网络技术的进化趋势

在今天的电信和信息网络中，有两种基本的技术趋势已经确定无疑了，它们将在2010年时使这些网络得到彻底的进化。第一个是普遍性的趋势，即朝着低成本微机所带来的分布式计算机和智能化方向发展，这也称为用户服务器结构，第二种趋势是迅速向异步传递方式网络发展，它将使包括声音、数据、画面和影像在内的所有形式的信息网络结构得以统一。

这种网络智能化能将能满足范围越来越广泛的网络资源要求。如网络使用者将能得到完全符合他们在某种应用中所需的带宽，诸如可视电话会议，并且能在他们需要的时候，按需要的时间长度提供，他们只须支付使用期间的租费。这种实时动态业务的提供将是多媒体网络的一个重要特性。

目前所有的信息和数据库的巨大增长将刺激人们对个人智能器的需求。这些“智能器”是一些软件程序，它们靠网络中的电子信息驱动，并能为用户寻找、接入、处理和传送所需的信息。这种智能器已在AT&T的一个新增网络业务中得到应用。

将来的网络结构必须容纳包括声音、数据和图像在内的大量多媒体应用，如多媒体环境。高效率地处理这些应用的关键技术将会成熟，并采用ISDN、宽带ISDN及SDH的数字模式。并且对宽带的网络图像应用的迫切需要将对网络结构产生巨大的推动作用，在世纪之交，这种统一的结构将开始统治信息网络。

家用或办公室用的数据库需要与网络相连，通过ISDN方能获得，它极大地提高了我们生活和工作的效益。ISDN将促进在家工作这种趋势的发展。那样工人便不用担心天气、拥挤的高速公路或者担心工作单位和家太算近等等。在家工作，在家上学并且自己掌握学习进度将改变家庭生活。

流动化，袖珍化：无线通信和信息终端的多样拓展

无线通信是电信业发展最快的部分。因为人们越来越多地在流动之中，所以很大一部分网络末端的连接将会是无线的。

袖珍便携式智能终端将结合无线技术，使用户脱离今天的有绳电话，几乎在任何地方，在任何速度下，都能与外界保持联系。用户依靠个人通信网能在任何地方接通电话。事实上，无所不在的声音、数据和信息业务将由个人通信网来支持，它将采用多种频带。正如微机把计算带给了人们一样，个人通信网和无线技术改善了流动中的人们的通信条件。

目前的蜂窝状无线电技术将随着微蜂窝和微微蜂窝的产生而成熟。这些在蜂窝里运行的小单元一般半径为几米到600，而目前的蜂窝半径是几千米。微蜂窝技术将靠重复使用的频率和大基站的延伸部分，即发射机的成本的降低、能量的降低来实现电话处理能力的巨大增加。这种办法也可用于覆盖无线电传播较差的地区。另外，正如电话拨号音在今天已经相当普遍一样，将来在人口密集地区将有大量的无线拨号音。

智能网络数据库将跟踪个人通信网的用户，从一个微蜂窝移到另一个微蜂窝，此外，还能提供用户个人业务文件、账单和其他动态运营数据。无线技术的长远发展趋势是向更高的频率进化，那将保证诸如无线可视电话等所需的更高的比特率和带宽。

20年后绝大部分终端都将能提供多媒体业务，即在一条线上同时提供声音、数据和画面通信。通过网络，这些终端将连接本地和外埠的数据库，从而提供范围更广的信息服务。很大程度上是因为有了我前面提到过的智能器，人们才能接收到符合他们要求和兴趣的信息，而且他们能够在下次需要这些信息时再次获得它们，而不必储存在文件堆里。根据人们的需要提供计算机信息将是今后20年里的一个重要研究课题。

随着无线通信领域革命化进程的开始，袖珍便携式智能终端将与个人通信网的无线技术相结合。例如，AT&T 1993年宣布发明了AT&T EO个人通信器440，这是一种融合了计算和通信功能的书写移动式微型设备，它配上附加的调制解调器后即可发送电子邮件和传真，也可接附加的移动电话。

从最广义的意义上讲，今后20年的终端必须能提供实时的信息、通信和娱乐，而所有这些都将与多媒体通信结合在一起。这些业务将由高度智能化的宽带网络来提供。今天，我们的实时业务还主要限于声音电话。到2010年，实时业务将扩展到人声、机器声、数据和图像等领域。

归纳起来，包括电子、光子、计算机和软件在内的主要信息技术将飞速发展，将对网络结构产生深远的影响，使它朝者高度智能光子化的大容量网络结构方面发展。随着大批多功能终端的产生，网络将极大的进化，将能提供多种声音、数据和图像业务。新的图像业务将包括可以相互交流的图像、按需提供的图像和初期“虚拟现实”业务。简而言之，网络将完全实现电信业的远期目标，即在任何时间、任何地方，便捷、经济地提供声音、数据和图像或者其中的任何组合。

那样我们将会看到丰富得令人难以置信的信息技术将给中国乃至全世界的消费者带来无穷的机会。