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  • 广袤之中:沿着克拉克三大定律,读懂华为的最深期待

    我们是否总认为,今天的科技已经十分高明,甚至到了瓶颈?

    我们是否经常怀疑,摩尔定律正在失效,香浓极限不断逼近,接下来将是科技难以发展的漫长岁月?

    我们是否经常忧虑,科技版图的区位秩序导致逆全球化不断升级,后起之国的科技未来将暗淡无光?

    如果我们认为现有的技术能力与产业规则就是一切的话,那么科技必将陷入无穷的内耗,未来一定是悲观的。

    而如果我们算上那些假设、偶然、想象带来的改变,未来却可能截然不同。

    科幻作家阿瑟·克拉克,同时也是一位著名科学家,被认为是全球卫星通信技术的奠基人。1945年,年仅28岁的克拉克还只是一名通信兵。他在《世界无线电》杂志发表了一篇名为《地球外的中继——卫星能给出全球范围的无线电覆盖吗?》的文章。其中仅仅提出了一个假说,认为未来人类可以通过卫星实现通信。此后数十年,这篇文章成为全球卫星通信的理论基础,推动了航空、通信、影视等产业的飞速发展,影响了全球化时代到来。

    一个假说,就可能成为改变科技世界的契机。而提出假说的人,可能是科学家、企业、作家,甚至是士兵、医生、工人——这才是科技的真正魅力。

    数十年后,当我们对科技未来产生忧虑时,不妨再从假说开始,让一切得以改变。

    广袤之中:沿着克拉克三大定律,读懂华为的最深期待

    4月26日,在第19届华为全球分析师大会上,华为战略研究院院长周红发表了《面向未来的科学假设与商业愿景》的演讲,展现了华为眼中的面向未来的4大科技假说,以及10个科技问题与挑战。

    周红博士认为:“我们现在对于未来的所有想象可能都是保守的,我们只有大胆提出假设、大胆提出愿景,敢于打破既有理论与技术瓶颈的条条框框,才能大踏步前行。”

    回想一下,我们似乎依旧太久太久没有在科技活动上听到“假设”这样的关键词了。但我们应该记得,今天的一切技术成绩,似乎都是从某个假说而来。

    在假说的背后,是一个人看待未来的方式,是一家企业的创新机制。面对人类与未知科技的关系,阿瑟·克拉克提出了著名的“克拉克三大定律”。今天,我们就从克拉克三大定律的角度,聊聊华为为什么要提出这些科学假说。

    这些假说背后,是华为对世界的最深期待,也是所有人共享的未来。

    华为,全球科技从业者,甚至我们每个普通人,都需要打破藩篱,去广袤中寻找答案。

    我们所抵达的一切,也许会成为牢笼

    “如果一个年高德劭的杰出科学家说,某件事情是可能的,那他可能是正确的;但如果他说,某件事情是不可能的,那他也许是非常错误的。”

    ——克拉克第一定律

    心理是一件非常微妙的东西。当我们拥有很多,反而容易陷入迷茫与谨慎,甚至忘记了最初探索一切的初心。

    从上世纪70年代开始孕育的信息革命,让人类社会发生了翻天覆地的变化。计算、网络、存储这些技术在过去数十年间的飞速发展,让我们每个人的每一天,都不可能离开数字技术。

    但这种局面也带来了前所未有的挑战:社会发展与数字技术的紧密挂钩,让未来对数字化基础设施的需求无限扩大。一辆自动驾驶汽车每天将产生海量数据,元宇宙需要难以想象的联接力支撑,工业互联网设备需要强大的异构计算能力与低延迟网络。这些需求摆在眼前时,ICT基础设施的技术能力与建设规模还远远不足。另一方面,计算、联接、半导体等技术已经很长时间没有发生理论突破,相关性能已经接近瓶颈。

    我们太习惯存、算、网组成的数字化体系了,然而它再美好也不可能永久持续。如果不能及时打破边界,我们所抵达的一切或许会化作牢笼。

    这种情况下,如果你是克拉克定律里的那位“杰出科学家”,你会对接下来的科技之路报以悲观,还是乐观?你认为突破今日所有边界,是不可能还是可能?

    可能很多人还需要一点时间才能给出答案。但华为已经选择了后者。

    广袤之中:沿着克拉克三大定律,读懂华为的最深期待

    ICT技术几十年间的长足发展,让包括华为公司在内的所有人受益。但技术成就并非我们的堡垒,而应该是叩响下一扇大门的机会。

    当华为有机会站在大门前,他作为ICT技术的领军者,也愿意做这座科技孤岛的破壁人。

    在华为看来,未来ICT技术必然将为人类作出更大贡献。而更庞大的需求也意味着技术本身一定要实现突破。

    比如个人健康的数字化管理,需要穿戴式传感器、无线通信、云计算技术的融合式升级。

    药物和疫苗研发,需要AI算法与AI算力的大幅跃迁。

    产业的智能化、自动化,需要更优质的ICT技术来提升效率,降低成本。

    “双碳”目标与环境友好型社会,需要ICT技术来提升能源转换、调度的效率,降低社会普遍能耗。

    我们站在无比辉煌的技术高塔上,我们也被困在冯·诺依曼架构、香浓极限、摩尔定律围成的孤岛里。

    人类就是那个德高望重的科学家。我们知道很多。但我们认为不可能的事情,却一定是错的。

    这个舒适区,必须被打破。

    跨过边界,到可能世界中去

    “想要发现某件事情是否可能,唯一的途径是跨越这个界限,从不可能跑到可能中去。”

    ——克拉克第二定律

    提到数字与智能技术的未来,很多人认为很多需求必然无法被满足,技术的瓶颈效应很快将要显现。然而科学史却告诉我们,想要知道一项技术的极限,只有一个办法:超越极限。

    好在技术世界总归会有光亮,可能只是顺着一点微弱的烛火,一个渺茫的念头,人类就可以一步步走过去,把不可能世界变成可能。

    而假说,往往是这一切的开始。事实上,历史中很多伟大的科学假说,都是在旅途中,在日常生活里,甚至在战火连天下提出的。今天华为能够站在分析师大会的舞台上提出自己的科学假设,这本身已经是一种幸运,一种成就。

    周红博士为我们带来了四类华为看到的科学假说。其中很多内容,粗听下来都会让人觉得不可思议,不大可能。但还是克拉克第二定律告诉我们的真理:想要验证不可能的唯一方式,就是将其变成可能。

    广袤之中:沿着克拉克三大定律,读懂华为的最深期待

    我们可以将华为带来的科学假设,总结为打破四道“边界”。

    一、万物的边界。

    物理、化学,这些对世界的基础认知是人类一切技术进步的基础。《三体》中的外星入侵,也开始于对物理、化学等基础理论的锁定。好在那一天并未到来,今天我们还有机会打破万物的边界。

    比如2006年帝国理工Pendry等人提出了用类似“光子黑洞”的思路来束缚住光,让其无法离开。这一理论有效辅助了量子存储,进而支持了量子通信与量子计算。

    比如,为了降低半导体器件的功耗、提升可靠性,华为与科学界合作,分析半导体器件中的热机理,尝试加快“光声子”变成“声声子”,从而减少栅极与漏极之间热点的形成,进而突破摩尔定律下的半导体制程限制。

    再比如一些科学家在量子计算中尝试用激光来冷却原子,从豪开尔文降低一百万倍温度到纳开尔文,从而接近绝对零度的温度极限,看看能不能发现更复杂的量子现象。

    这些尝试正在努力突破万物的边界,改变人类对物质、化学、光等等基础要素的认知。如果某一天,万物之墙被撬开了一道裂缝。那时将会发生什么呢?

    二、生命的边界。

    无论是人类自己的身体与意识,还是地球上的无数动植物,生命还有太多未解之谜等待揭晓。探索生命的边界,正在从另一个方向上给ICT技术突围带来可能。

    比如蜘蛛眼睛在物体轮廓和运动计算上的能力,或许可以被自动驾驶汽车所学习;青蛙的眼睛是高灵敏度的单光子接收机,可以在黑暗环境下看清;狗鼻的分辨气味能力超过人类1000倍。这些动物的神奇能力,或许就是计算与智能的下一位“老师”。

    我们自己身上也藏有太多边界。未来我们或许可以更加实时地感知血压、血糖、心电等参数,随时监测甚至提升自己的健康。脑机接口可以让人类更好地与机器协同;虚拟与现实结合的诸多技术,将改变人类的感官,突破认知的极限。

    生命边界之外,是一个又一个的科学通道与商业机会。每一次审视自己,都是在凝望未知。

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    三、计算的边界。

    在冯·诺依曼架构下,计算瓶颈的问题正在广受关注,而AI崛起也为计算带来了一系列新的要求。在未来,我们需要面对一系列计算架构、存算能力,以及智能化可解释性、通用性的问题。

    在华为的思考里,或许AI可以向生物界学习,比如为什么蚂蚁的脑容量很小,却可以完成复杂的任务?它们是不是藏着AI的某些答案?今天的AI坐落于统计学模型之上,那么能不能从数学机理上发展出新的智能实现方式?

    在算力上,类脑智能或许具有极大的可期待价值。存储领域,DNA存储的前景非常值得期待。各界是不是可以携手发展出高适应性高效率的新计算模式,通过创造新架构与新部件,突破传统计算架构的能效限制?

    计算是人类走向直接的核心通道,这条通道应该是百花齐放的。或许我们今天仅仅揭开了计算冰山的一角,也未可知?

    四、通信的边界。

    通信和联接塑造了我们今天的数字化生活。我们每天都惊叹于网络的高速和高效,却可能忽略了未知中更多关于通信的可能。

    科幻电影里的真人级全息投影,或许是接下来的通信效果?如果是的话,那么我们需要高速2Tbps的带宽,以及1-5ms的时延;自动驾驶汽车每天可能产生高达4T字节的数据,目前的5G网络都无法承载。

    广袤之中:沿着克拉克三大定律,读懂华为的最深期待

    这些挑战的存在,让通信的边界必须进一步被打开。我们是不是可以用语义通信来跳出香浓极限,完成海量数据的瞬间传输?在工程端,量子级联激光器可以同时产生几百个波长,能够颠覆无线与光网络的传输上限。

    我们有希望让通信能力成千上万倍增长。而这一切开始于对边界那头的凝视。

    华为的四个假说,从各个方面告诉我们一件事:所有不可能,最终都是可能世界的一部分。

    广袤之中,藏着华为的最深期待

    “任何非常先进的技术,初看都与魔法无异。”

    ——克拉克第三定律

    面对技术发展,我们经常会感叹其美好,同时也经常误认为今天所获取的就是全部。人类总是喜欢舒适区,无论是在生活里,还是在科学创新时。

    然而所有技术变革,可能都启于对舒适区的厌倦,以及对未知的大胆想象。看到,想到,是一切抵达的开始。愿意假设、沟通、协作,打破以往陈规旧俗,是一切开始的出发。

    面向技术创新,周红博士提到了“巴斯德象限(Pasteur's quadrant)”。这是唐纳德·E·司托克斯在其著作中提出的一个概念,他认为基础研究与应用研究并非对立关系,在某种程度上可以交错融合,甚至应用研究可以启发基础研究。

    面向突破边界的伟大航程,不应该是华为在盒子里、软件中,而科学家躲在人迹罕至的实验室里。可以相互打通,可以不设限制,可以集合彼此的所有优势去突破边界。

    华为的创新逻辑,是从假设创新开始,逐层推动到愿景创新、基础科学突破、工程技术创新与商业创新。越靠近前端假设、愿景和基础科学的创新,就越需要耐心。即使作为商业公司,华为也愿意并敢于向前端基础研究寻求答案。

    广袤之中:沿着克拉克三大定律,读懂华为的最深期待

    华为的创新逻辑,有四个不同以往科研范式的关键因素。

    一、颠覆,华为敢于面对根本问题和技术边界。尊重科技成果的最佳方式,就是颠覆它。今年巴展期间,华为分享了突破香浓极限的一系列探索。通过持续探索新一代MIMO和无线AI等理论与技术,同时研究语义通信等新理论,华为正在尝试从多个角度超越香农极限,为通信打开更广阔的发展空间。那些今天来看如同科幻的方向,或许就是明日的晨曦。

    二、长跑,华为能够面对的边界问题进行长期、持续、压强式的投入。给基础研究以充分的合作包容、不设限的研发成本,以及持续绵延的耐心。早在十年前,华为研发投入占比已经超过年收入的10%。一直到2021年,华为研发投入占比达到了惊人的22%。持续长跑,步步加强的研发投入是华为的底座,也是技术由假想变为现实的通道。

    三、致用,华为能够率先打通工程、应用、商业化空间与基础技术研究的通道,从而以突破落点引领基础创新,避免技术悬浮于空中。

    通过巴斯德象限快速联接技术研究与应用空间,其价值已经在华为的多个产业空间展现出来。比如利用终端设备来测量血压、监控心率,是华为消费者终端的一大亮点。而这背后是围绕个人健康需求,反向驱动了大量前沿技术研发快速投入应用。比如微型传感器,人体模型识别等先验技术,就通过健康需求快速引向市场。

    四、交融,华为善于找到多技术协同与学科交叉带来的可能性,通过技术融合、产品融合、学科融合寻找技术突破可能性,不放过交织带来的惊喜。

    多技术的协同优势,是华为区别于其他科技公司的最显著特征。而将不同领域的技术优势融合在一起也成为了华为的独特能力。比如在网络侧,华为就率先引入了AI能力,形成了能够自动识别、修复,提升运维效率的自动驾驶网络。这个创举影响了行业,成为几年来通信领域的共识和发展方向。

    广袤之中:沿着克拉克三大定律,读懂华为的最深期待

    聚焦“巴斯德象限”,华为提炼出面向未来两大基础科学问题与八个前沿技术挑战。让我们来看一下这是两个怎样的问题:

    第一,机器如何认知世界,能不能建立适合机器理解世界的模型?

    第二,科学问题是如何理解人的生理学模型,尤其人体八大子系统的运行机制,以及人的意图和智能?

    今天的你,觉得这两个问题指向着魔法吗?

    二十年前的你,觉得今天的数字生活是魔法吗?

    所有技术都开始于形如魔法的假设和提问。用好奇和坚韧,人类构筑了魔幻般的通信与计算,一次次打破万物与生命的边界。如今,边界之外是什么?外面的外面又是什么?

    那里是广袤之中,是未知之中,是一个根本没有舒适区的地方。

    华为的最深期待,就是人类始终要去那里,要去世界之外的世界。

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