材料一

移动通信发展历程

现代通信技术发展从上世纪70年代起到今天，由1G到4G，再到即将来临的5G，大致经历了五个阶段。

1976年美国摩托罗拉公司的工程师马丁·库珀首先将无线电应用于移动电话。1978年底，美国贝尔试验室研制并建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。同年，国际无线电大会批准了800到900兆赫频段用于移动电话的频率分配方案，正式开启了移动通信新纪元。在此之后一直到20世纪80年代中期，许多国家都开始建设基于频分复用技术(FDMA)和模拟调制技术的第一代移动通信系统，即1G。1G系统采用的是模拟技术，安全性和抗干扰性存在较大问题，因此手机无法真正大规模普及和应用，价格更是非常昂贵，成为当时的一种奢侈品和财富的象征。相信经历过那个年代的人们都还记得，风衣、墨镜、大哥大这样的打扮在上个世纪90年代的中国可是非常有派头。

即将迈入21世纪时，通信技术进入了2G时代。和1G不同，2G采用的是数字传输技术。这极大的提高了通信传输的保密性。2G技术分为两种，一种是基于TDMA规格所发展出来的，以GSM为代表；另一种则是CDMA规格，复用Multiplexing形式。随着2G技术的发展，手机逐渐在人们的生活中变得流行，虽然价格仍然较贵，但不再是奢侈品。诺基亚3110、摩托罗拉8200C等经典机型更是成为了一代人的记忆。

随着移动网络的发展，高速数据传输的蜂窝移动通讯技术——3G应运而生。3G的出现进一步促进了智能手机的发展， 3G的传输速度可以达到几百KB每秒，人们可以在手机上直接浏览网页，收发邮件。

2008年3月，国际电信联盟指定了4G标准。要求峰值速度在高速移动的通信(如在火车和汽车上使用)达到100Mbit/s，固定或低速移动的通信(如行人和定点上网的用户)达到1Gbit/s。

1G时我们用手机打电话，2G时我们能互发短信、看文字信息，3G时上网看图片，而4G时我们看视频和直播。从1G到4G，不仅信号越来越好，安全性越来越高，上网也越来越快了。那么即将到来的5G会比4G有哪些突破呢？根据国际通信标准组织的定义，5G将具有三大特点：

大带宽:下载速率理论值将达到每秒10GB，将是当前4G上网速率的10倍。

低延时：5G的理论延时是1毫秒，是4G延时的几十分之一，基本达到了准实时的水平。

广联接：5G单通信小区可以连接的物联网终端数量理论值将达到百万级别，是4G的十倍以上。

5G的三个特点分别“催化”出未来三类应用场景：

第一，“快”——在5G网络覆盖下，下载一部分辨率达到4K的电影，理论上不超过18秒。有了5G，VR/AR技术与全息通信的速率提高了，360°的画面清晰而稳定的呈现，我们真正体会到了“远隔万里却身临其境”的神奇。

第二，“稳”——如果只是速度的提升，还谈不上质变。5G最显著的特点是低延时和高可靠性，即在任何环境下都表现稳定。5G网络让医生在“混合现实”工具的帮助下完成精准的开颅手术，比“外科手术般的精准”更精准。

5G技术能够支持速度高达每小时500公里的设备，因此它还推动了无人驾驶汽车。例如，普通人踩刹车的反应速度大约是0.4秒，而在5G场景下无人车的反应速度有望不到1毫秒，这无疑是无人驾驶可能最终获得使用者信任的基础之一。无人驾驶这块巨大的蛋糕正吸引全球众多企业关注。

第三，“密”——5G网络每平方公里可支持100万台设备，非常有助于物联网发展。

材料二

华为在5G发展中的基站和手机技术

无线电频谱的特点是频率越高，允许分配的带宽范围越大，单位时间内所能传递的数据量就越大。通信频谱从1G的900兆赫兹提升到4G的1800兆赫兹以上，而国际电信标准组织定义的5G的主流频段是3000-6000兆赫之间。然而频率越高波长越短，衰减非常厉害，传递的距离就短，也容易被阻挡，用户体验上就会不达标。

如果说高频谱的有效应用能让更多人传递更多的信息，那么决定信号覆盖的基站则决定了我们能不能更好的传递信息。通常一个基站的覆盖范围是一个以基站为圆心的一个圆，在这个圆之内的手机都可以被这个基站的信号所覆盖。离基站近的地方信号就会好，上网速度就会很快，打电话也更清楚。

5G为了信号稳定，运营商可以多建基站，而这样一来工程量巨大，不仅浪费资源，而且多出的成本也会分摊到消费者头上。而华为通过分析现有站点存在的情况，开发出了三种新基站技术，即包括“1+1站点”、“全刀片站点”和“0站址站点”，全面解决了5G基站的推广成本问题。

这其中，“1+1站点”主要通过电源叠加，将现有模块简化，解决30%的站点的电源系统不足问题。“全刀片站点”则是将模块标准化，有效解决了传统的站点占地大，费用高，安装维护复杂的问题。“0站址站点”则不需要额外增加基站或者模块，通过“三层立体组网”的理念，将传统的基站增加杆站层组网，真正实现了现在资源共享。如果三种技术全面实施，基站的建设成本将至少节约50%。

5G小基站，全世界只有华为才能做到。正是如此，华为虽然受到美国等国阻扰，还是获得了32份订单，华为5G基站发货量超过4万个。

从5G基站到5G智能手机，华为无一不是领先世界的领跑者。当地时间2019年2月24日，华为在西班牙巴塞罗那正式发布了首款5G折叠屏手机——HUAWEI Mate X， 8GB+512GB组合，售价2299欧元，相当于人民币1.75万元，国内售价减少4000元，预计于2019年6月份发售。据了解，HUAWEI Mate X搭载业界首款7nm 5G多模终端芯片——巴龙 5000，理论峰值下载速率可达业界最快的4.6Gbps，能带来5G疾速通信联接体验。现场测试结果显示，下载一部1G大小的电影只需要3秒的时间。这款产品还采用全新升级的4500mAh大容量高密度电池、全球最快的55W超级快充，最大限度满足5G时代的全新续航需求。它的突出特点是采用一整张高强度柔性OLED显示屏，采用鹰翼式折叠设计，通过华为自研的革命性铰链技术，将手机+平板两种形态合而为一，实现一体化的折叠形态，兼具手机和平板两种形态, 闭合后是便携舒适的6.6英寸大屏手机，展开后仅5.4毫米轻薄厚度，变身为轻盈灵巧的８英寸平板。在展开状态下，它是一款移动办公与娱乐神器，在浏览网页、查看邮件同时，还能在游戏中给人沉浸式大屏体验。不仅如此，它展开后大屏幕可一分为二，编辑邮件时可以直接从图库中拖拽需要的图片，高效便捷。

从上游的芯片、基站，到5G手机、VR/AR设备，高清电视等5G产品，再到自动驾驶、智慧工厂、智能家居等未来的应用场景，未来5G将大大改变我们的生活。

大发现时代的“生命组学”

近代自然科学的重大突破，都是基于近代数学的发展。古希腊毕达哥拉斯学派的突出贡献，开启了自然科学的第一个大发现时代。该学派最早证明了勾股定理。地理学的“大发现时代”爆发于短短的40年，却影响了世界数百年的格局。十五、十六世纪之交，以地球说为理论指导，借助于指南针和罗盘的发明，地球上不为文明世界所知的地域和航线不断被发现。地理学大发现所引起的观念革命与它所带来的经济后果一样巨大，为近代科学革命开启了批判的理性天窗。

二十世纪被称为基因的世纪，“基因”几乎主宰了上个世纪生命科学的神话。1900年，德佛里斯、科林斯、切马克各自独立重现孟德尔遗传定律。1910-1930年，摩尔根发现基因连锁定律，绘制第一个染色体的基因连锁图，出版了《遗传的物质基础》与《基因论》，建立了完整的基因遗传理论体系。至1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋模型，并指出：碱基特异性配对可能是遗传物质复制的基础，碱基排列顺序可能就是携带遗传信息的密码。这些革命性猜想是DNA双螺旋模型的精要所在，一经提出，迅即带动了生物科学史上最惊心动魄、人类文明史上最波澜壮阔的、划时代的分子生物学的兴起。它揭示了万古遗传之谜及其遗传密码，揭示了统一万千生命世界的中心法则，产生了比“创世上帝”更伟大的基因工程。这段历史进程，毫无疑问，是生命科学领域一个典型的大发现时代。

组学的发展引领了20世纪末至今的生命科学大发现。“碱基的排列顺序就是携带遗传信息的密码”，1953年沃森和克里克在提出DNA双螺旋结构后又续写了另一空谷绝唱。1958年弗雷德里克·桑格建立蛋白质氨基酸序列测定方法，70年代又建立DNA序列分析方法，并因此两度诺奖折桂。“序列之王”桑格的卓越成就，使读写基因的信息不再是空想。人类两大先锋科技——生物科技与信息科技，通过序列实现历史性会师！1986年第一代基于荧光测序技术的DNA自动测序仪诞生，26年来DNA测序能力呈指数增长，当前的日数据产量已达Gb级，比肩计算机芯片发展的“摩尔定律”。以色谱-质谱为代表的蛋白质大规模测序技术发展之势同样不可小觑，在生物质普技术获得诺贝尔奖的2002年，一个样本可鉴定到的蛋白质尚不过几百种，而现今生物质谱一次运行可鉴定到的蛋白质竟多达数千种。

过去的20年里，DNA测序能力的迅猛增长和测序费用的急剧下降，使得“旧时王谢堂前燕”的DNA测序技术“飞入寻常百姓家”，成为生物学研究、甚至临床诊断的常用工具。以诞生不到十年的全基因组关联分析为例，目前已完成700多余种疾病和性状研究，新发现了5000余种致病基因和重要性状基因，其产出10倍于此前100年的发现，大发现时代的突出特征由此可见一斑。我国此领域虽然起步较晚，但建树也是可圈可点。如此辉煌的成就足以证明沃森10年前那句豪情万丈的预言：“未来所有生物学只有以基因组开始才有希望发展！”

（贺福初《光明日报》有删改）

自然数1、2、3……是数学之起点，其他所有的数都是从自然数衍生出来的。自然数的实物原型可能是十个手指，否则我们不会采用十进位制。

自然数均为正数，负数之引入解决了小数不能减大数的困难，例如1－2＝－1。负数也是有原型的，欠债不就是负资产吗？所以负数概念的形成恐怕与人类早期的商业借贷活动有关。

零是数学史上的一大发明，其意义非同小可。首先，零代表“无”，没有“无”何来“有”？因此零是一切数之基础。其次，没有零就没有进位制，没有进位制就难以表示大数，数学就走不了多远。零的特点还表现在其运算功能上：任何数加减零，其值不变；任何数乘以零，得零；任何非零数除以零，得无限大；零除以零，得任何数，零的原型是什么？是“一无所有”还是“四大皆空”？

零和自然数以及带负号的自然数统称为整数。以零为中心，将所有的整数从左到右依次等距排列，然后再用一根水平直线将它们连起来，这就是“数轴”。每个整数对应于数轴上的一个点，这些点以等距离互相分开。你看！负数和正数分列左右如雁翅般排开，零居中央，颇有王者气象。

分数的引入解决了不能整除的困难，例如1÷3=1/3。分数当然也有原型，例如三人平分一个西瓜，每人得三分之一。

数轴上相邻两个整数之间可以插入无限多个分数以填充数轴上的空白，数学家一度认为这下子总算把整个数轴填满了，换句话说，所有的数都已被发现了。其实不然！有些数就根本无法以整数或分数来表示，最著名的就是圆周率，分数只能表示其近似值而非准确值。人们将分数化为十进位小数以后，发现有两种情况：一种是有限位小数。便如1/2=0.5；另一种是无限循环小数，例如1/3=0.33333……两者虽貌似不同，但都包含有限的信息，因为循环部分只是重复原有的并不包含新的信息。圆周率则根本不同，3.14159265358979323846……既不循环，也无终结，所以包含着无限的信息。想想看！北京图书馆里浩如烟海的藏书所包含的信息虽然极多，但仍是有限的，而圆周率却包含着无限的信息，怎能不令人惊叹！数学家将像圆周率那样无法用整数或分数表示的数称为“无理数”，无理者，不讲道理也！不知道为什么圆周率背了这么个恶名？我曾写过一首题为《圆周率》的小诗为之抱屈，不妨引其中最后一段以博读者一粲：

（原载《诗刊》1997年第8期）

自从祖冲之算出圆周率的数值介于“约率”22/7和“密度”355/113之间以来，一直有人在计算圆周率的更精确数值，最近利用电脑算到了小数点后两千亿位！但比起“此率绵绵无绝期”来，连沧海一粟也不如。就算用最快的超级电脑不停地算下去，一直算到地老天荒，也无法穷尽！此外还有人利用电脑将已算出的圆周率数值化为二进位数列后，对之进行统计分析，发现它像随机数那样具有最大的不确定性。圆周率本是圆周与直径之完全确定的比值，但它产生的无穷数列却具有最大的不确定性，我们不能不为大自然的神奇奥妙而感到惊讶和震撼。

绝妙的错误

美刘易斯·托马斯

大自然迄今取得的唯一最伟大的成就，当然要数DNA分子的发明。我们从一开始就有了它。它装在第一个细胞之中，那个细胞带着膜和其他东西，在大约30亿年前这个行星渐渐冷却时出现在某个地方的浓汤似的水中。今天贯穿地球上所有细胞的DNA，只不过是那第一个DNA扩展和惨淡经营的结果。从某种本质意义上说，我们不能声称自己取得了什么进步，因为生长和繁衍的技术基本没有变。

可是，我们在其他方面却取得了进步。尽管今天再来谈论进化方面的进步已经不时髦了，因为如果你用那个词去指称任何类似改进的东西，会隐含某种让科学无能为力的价值判断，可我还是想不出一个更好的术语来描述已经发生的事情。毕竟，从一个仅仅拥有一种原始微生物细胞的生命系统中一路走来，从沼地藻丛的无色生涯中脱颖而出，演进到今天我们周围所见的：—切——巴黎城，依阿华州，剑桥大学……我后院里的马栗树，还有脊椎动物大脑皮层模块中那一排排的神经原——从那一个古老的分子至今，我们真的已经走得很远了。

我们绝不可能通过人类智慧做到这一点。即使有分子生物学家从一开始就乘卫星飞来，带着实验室等等一切，从另外某个大阳系来到这里，也是白搭；没错!我们进化出了科学家，因此知道了许多关于DNA的事，但假如我们这种心智遇到挑战，要我们从零开始，设计一个类似的会繁殖的分子，我们是绝不会成功的。我们会犯一个致命的错误：我们设计的分子会过于完美。假以时日，我们终于会想出怎样做这事，核苷酸啦，酶啦等等一切，做成完美无瑕的一模一样的复本，可我们怎么想也不会想到，那玩意儿还必须能出差错。

能够稍微有些失误，乃是DNA的真正奇迹。没有这个特有的品性，我们将至今还只是厌气菌，也绝不会有音乐。一个个地加以单独观察，把我们一路带过来的每一个突变，都是某种随机的全然自发的意外。然而，突变的发生又绝不是意外，因为DNA分子从一开始就命中注定要犯些小小的错误。

假如由我们来干这事，我们会寻求某种途径去改正这些错误，那样，进化就会半路停止了。试想，一些科学家正在专注地从事于繁殖丈本完全正确的、像细菌一样的无核原生细胞，而有核细胞却突然出现，那时，他们会怎样地惊慌失措。

我们讲，犯错误的是人，可我们并不怎么喜欢这个想法。而让我们去接受这样一个事实——犯错误也是所有生物的本性，那就更难了。我们更喜欢立场坚定，确保不变。可事情还是这样的：我们来到这儿，就是由于纯粹的机遇，也可以说是由于错误。在进化路上的某处，核苷酸旁移，让进了新成员；也可能还有病毒迁移进来，随身带来一些小小的异己的基因组；还有来自太阳或外层空间的辐射在分子中引起了小小的裂缝，于是就孕育出人类。

不管怎样，只要DNA分子有这种根本的不稳定性，事情的结果大概只能如此。说到底，假如你有个机制，按其设计是用来不断改变生活方式的；假如所有新的形式都必须像它们先前那样互相适配，结成一体；假如每一个即兴生成的、能对个体进行修饰润色的新基因，很有可能为这一物种所选择；假如你也有足够的时间，那么，这个系统注定要迟早发育出大脑，还有知觉。

生物学实在需要有一个比“错误”更好的词来指称这种进化的推动力。或者，“错误”一词也毕竟用得。只要你记住，它来自一个古老的词根，那词根意为四处游荡，寻寻觅觅。

（选自《水母与蜗牛——一个生物学观察者的手记（续）》，有删改）