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              “十年百倍”數字大爆炸,華為如何探索“無盡的前沿”?

              極客網·極客觀察(朱飛)4月26日 想象一個問題:從結繩記事、刻石記事到甲骨文,從青銅銘文到竹簡刻字,再從絹帛到紙張寫字……伴隨著人類信息存儲的載體不斷演變,我們的信息量經歷了何等的爆炸?

              到了今天的數字經濟時代,一本電子書的大小約為1MB,一部普通影視作品約1GB,一部3D超高清或VR影片的容量則達到幾十個G,一部手機的存儲空間在128GB~512GB之間,硬盤的容量普遍邁入了TB級……我們又在經歷怎樣的數字大爆炸?

              而面向未來,這種數字大爆炸又將以何種曲線繼續增長?在4月26日開幕的2022華為全球分析師大會(HAS2022)上,華為戰略研究院院長周紅博士在演講中提出,全球數字化將以超越“十年百倍”的速度的發展。

              比如,全球移動寬帶的數據流量已從2010年的每月0.24艾字節(EB)增長到2020年的每月60艾字節,10年時間中增長超過250倍。中國的移動寬帶數據流量已從2010年的每月0.033艾字節發展到2020年的每月13艾字節,10年增長超過400倍。未來增長亦將延續并超越這樣的速度。

              有鑒于此,周紅博士在演講中“站在后天看明天”,提出面向未來的四大科學假設與商業愿景,分享華為的創新邏輯和基礎研究模式,發布面向未來的10個問題和挑戰,為我們呈現了一條探索“無盡的前沿”的參考路徑。

              “十年百倍”數字大爆炸,牽一發而動全身

              人們常說,在萬物互聯的智能時代,數據是生產要素,算力是生產力,網絡是“大動脈”,各種智能設備是“勞動力”,這反映出數據大爆發背后,必然有云與AI、寬帶通信、智能設備等感知、計算、聯接全維度數字技術的迅猛發展, 牽一發而動全身。

              周紅博士指出,當下正是這些數字技術的綜合作用,極大豐富了人類的工作與生活,成為經濟增長的新動力。但人類社會發展對數字技術的追求是永無止境的,未來通過數字技術實現精準的健康管理,廣泛使用智能和自動的機器設備為生產生活提質增效,開啟虛擬世界與真實世界無縫融合的超現實體驗等等,將是人們不懈的追求。

              因此,如何更好地滿足人類社會發展的需求,應成為各行各業持續探索的動力,也需要信息技術產業各個維度銳意創新提供支持。華為據此提出信息技術“十年百倍”增長作為公司對未來思考的基礎,以終為始指導自身的基礎研究和應用研究,并與外界展開交流探討。

              四大科學假設與商業愿景,牽引科研突破

              很明顯,立足“十年百倍”增長模型,現存的很多信息技術已經遇到瓶頸,需要新的愿景和方向來牽引突破,實現理論創新與基礎研究的突破,才能造就下一個繁榮的應用創新大時代。

              基于此,長期與包括諾貝爾獎、圖靈獎、菲爾茲獎獲得者在內的科學家保持交流探討的周紅博士“站在后天看明天”,提出華為眼中的四大科學假設與商業愿景,希望攜手學術界和產業界一起,開展面向未來的研究,探索“無盡的前沿”。

              第一個科學假設圍繞微觀層面展開,主張拓展科學認知的邊界,研究新的物質與能量,現象與規律,更好地創新微觀器件、技術與方法,從而實現發明新的物質、能量與方法,分子、催化劑與新器件等商業愿景。

              這不難理解,我們今天的許多宏觀成就,都是建立在過去多年復雜的微觀創新基礎之上的。比如從穿孔紙帶到磁帶,從HDD到SSD/閃存,過去我們計算機的迭代創新,總是伴隨著存儲介質及存儲技術的升級而演進。未來量子通信和量子計算等前沿信息技術的發展,同樣繞不開信息的存儲和讀取,因而量子存儲器及其關鍵技術的研究突破至關重要。

              第二個科學假設圍繞感知層面展開,主張拓展感知世界和感知自身的能力,從接近到超越人類感知、從替代感知到擴展感知、從人類感知到機器感知,從而實現促進身體健康、建設數字世界的商業愿景。

              眾所周知,感知是我們認識世界的基礎,是將千變萬化的模擬信號轉化為0、1交替的數字信號的關鍵輸入,但是目前人類對周遭環境和自己身體的感知能力,還存在諸多局限。

              比如,人類在視覺、聽覺、嗅覺等感知外部世界的很多方面,還遠不如身邊的動物高級。蜘蛛在物體輪廓計算和運動計算上遠遠超越了人眼,青蛙的眼睛是最高靈敏度的單光子接收機,未來通過提高對“蜘蛛眼”“青蛙眼”的擬物與仿生程度,將有助于進一步推進自動駕駛、單光子照相機的發展。

              第三個科學假設圍繞計算層面展開,主張探索適應目標與環境的計算模式與高效實現方式,從而更好認知世界、解決問題、創造價值。

              縱觀信息的處理過程,更高的感知能力固然重要,但如何通過提高計算能力做出更恰當的反應,同樣非常關鍵。然而當前AI業界普遍追求的深度學習、類腦算法等,大多是基于人腦的思維架構展開的,并不見得是最好且放之四海而皆準的。

              破局之道同樣可以向大自然和生物界學習,吸收它們“單項冠軍”式的能力。比如可以借鑒蟻群算法、微粒群算法、人工蜂群算法的思路,進一步展開仿生智能計算、仿生器件的前沿研究,讓計算能力與環境事務更匹配,開辟計算新賽道。

              第四個科學假設圍繞聯接層面展開,主張突破香農定理的假設,在有先驗知識的世界、以及更大的時空中探索信息技術,從而實現建設全球直達的通信能力,融合現實世界與虛擬世界,使能機器無處不在的商業愿景。

              在信息處理流程中,網絡聯接是信息感知與計算處理之間的路橋,一旦堵塞后果不堪設想。過去多年來,無線通信領域的多天線等技術飛速發展,已經不斷逼近香農定理的極限,需要構建新的理論打開新的發展空間。

              比如,單路真人級全息通信對帶寬的需求高達1.9Tbps、時延低至1~5ms,多路多流則需求更高。當前1Gbps、理論10Gbps的5G網絡難以有效滿足,6G網絡及以后的代際能否實現100倍、1000倍或更高提升,將決定這些極致體驗場景的成敗。

              坦白而言,即便作為技術樂觀主義者,上述四大科學假設與商業愿景中很多地方還是超出筆者的想象的?!笆臧俦丁睌底执蟊恳话l而動全身,無疑對信息的采集、存儲、加工、傳輸全流程都提出了嚴峻挑戰。

              其中每一個層面的跨越式創新,都可能涉及到極其復雜的交叉學科研究。正如復雜系統前沿科學家梅拉妮·米歇爾在其代表作《復雜》中所說,復雜系統的研究橫跨生物、技術和社會學等領域。理解復雜系統需要有全新的方法,需要超越傳統的科學還原論,并重新劃定學科的疆域。

              千頭萬緒中,物理學家杰弗里·韋斯特的“規模法則”為我們提供了一種可能的解題思路。他在《規模: 復雜世界的簡單法則》一書中提出,規模成為衡量世間萬物的不變標準,利用規模法則,復雜世界變得可量化、可預測、清晰明了且極度統一。

              現實生活中,我們也“往往高估一年的變化,卻低估十年的變化”。如果都能“站在后天看明天”,以規模質變引領要素量變,那么復雜世界也將變得清晰可循。

              巴斯德模式創新,打通科學假設與商業愿景

              華為將如何立足“十年百倍”規模增長的思考基礎,探索“無盡的前沿”呢?周紅博士主張在基礎科學研究上,除了支持以科學家興趣驅動的“波爾象限”創新外,希望與伙伴一起探索“巴斯德象限”創新,既拓展科學認知,也創造應用價值。

              在這一邏輯下,華為圍繞“假設創新-愿景創新-基礎科學突破-工程技術創新-商業創新”的脈絡展開創新——以假設和愿景勾勒宏大藍圖,以基礎科學突破認知邊界,以工程技術提升產品質量,最終提升用戶體驗、開創新的商業模式和生態、創造產業與社會價值。

              在這個鏈條中,越靠近前端假設、愿景和基礎科學的創新,就越需要魄力和耐心,也最能產出新的科學認知;而科學認知升維創造出來的應用價值,也往往是更大的商業和社會價值,能夠激發和引領下一波技術與產業變革浪潮。

              圍繞四大科學假設與商業愿景,聚焦“巴斯德象限”創新模式,華為針對性提煉出面向未來重點考慮的兩個基礎科學問題以及8個前沿技術挑戰,以推動基礎理論的突破和基礎技術的發明,實現科學認知與應用價值的良性互促。

              假設與愿景既明,問題與挑戰已定,如何才能更好地通向“后天”呢?周紅博士在分享的最后強調,“今天,我們對未來的所有想象可能都是保守的,因此我們要更加勇敢。華為希望能和學術界、產業界一起,重構基礎理論、重構架構、重構軟件,共同探索、開創未來!”


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