廣袤之中:沿著克拉克三大定律,讀懂華為的最深期待

naojiti發表於2022-04-29

我們是否總認為,今天的科技已經十分高明,甚至到了瓶頸?

我們是否經常懷疑,摩爾定律正在失效,香濃極限不斷逼近,接下來將是科技難以發展的漫長歲月?

我們是否經常憂慮,科技版圖的區位秩序導致逆全球化不斷升級,後起之國的科技未來將暗淡無光?

如果我們認為現有的技術能力與產業規則就是一切的話,那麼科技必將陷入無窮的內耗,未來一定是悲觀的。

而如果我們算上那些假設、偶然、想象帶來的改變,未來卻可能截然不同。

科幻作家阿瑟·克拉克,同時也是一位著名科學家,被認為是全球衛星通訊技術的奠基人。1945年,年僅28歲的克拉克還只是一名通訊兵。他在《世界無線電》雜誌發表了一篇名為《地球外的中繼——衛星能給出全球範圍的無線電覆蓋嗎?》的文章。其中僅僅提出了一個假說,認為未來人類可以透過衛星實現通訊。此後數十年,這篇文章成為全球衛星通訊的理論基礎,推動了航空、通訊、影視等產業的飛速發展,影響了全球化時代到來。

一個假說,就可能成為改變科技世界的契機。而提出假說的人,可能是科學家、企業、作家,甚至是士兵、醫生、工人——這才是科技的真正魅力。

數十年後,當我們對科技未來產生憂慮時,不妨再從假說開始,讓一切得以改變。

4月26日,在第19屆華為全球分析師大會上,華為戰略研究院院長周紅發表了《面向未來的科學假設與商業願景》的演講,展現了華為眼中的面向未來的4大科技假說,以及10個科技問題與挑戰。

周紅博士認為:“我們現在對於未來的所有想象可能都是保守的,我們只有大膽提出假設、大膽提出願景,敢於打破既有理論與技術瓶頸的條條框框,才能大踏步前行。”

回想一下,我們似乎依舊太久太久沒有在科技活動上聽到“假設”這樣的關鍵詞了。但我們應該記得,今天的一切技術成績,似乎都是從某個假說而來。

在假說的背後,是一個人看待未來的方式,是一家企業的創新機制。面對人類與未知科技的關係,阿瑟·克拉克提出了著名的“克拉克三大定律”。今天,我們就從克拉克三大定律的角度,聊聊華為為什麼要提出這些科學假說。

這些假說背後,是華為對世界的最深期待,也是所有人共享的未來。

華為,全球科技從業者,甚至我們每個普通人,都需要打破藩籬,去廣袤中尋找答案。

我們所抵達的一切,也許會成為牢籠

“如果一個年高德劭的傑出科學家說,某件事情是可能的,那他可能是正確的;但如果他說,某件事情是不可能的,那他也許是非常錯誤的。”

——克拉克第一定律

心理是一件非常微妙的東西。當我們擁有很多,反而容易陷入迷茫與謹慎,甚至忘記了最初探索一切的初心。

從上世紀70年代開始孕育的資訊革命,讓人類社會發生了翻天覆地的變化。計算、網路、儲存這些技術在過去數十年間的飛速發展,讓我們每個人的每一天,都不可能離開數字技術。

但這種局面也帶來了前所未有的挑戰:社會發展與數字技術的緊密掛鉤,讓未來對數字化基礎設施的需求無限擴大。一輛自動駕駛汽車每天將產生海量資料,元宇宙需要難以想象的聯接力支撐,工業網際網路裝置需要強大的異構計算能力與低延遲網路。這些需求擺在眼前時,ICT基礎設施的技術能力與建設規模還遠遠不足。另一方面,計算、聯接、半導體等技術已經很長時間沒有發生理論突破,相關效能已經接近瓶頸。

我們太習慣存、算、網組成的數字化體系了,然而它再美好也不可能永久持續。如果不能及時打破邊界,我們所抵達的一切或許會化作牢籠。

這種情況下,如果你是克拉克定律裡的那位“傑出科學家”,你會對接下來的科技之路報以悲觀,還是樂觀?你認為突破今日所有邊界,是不可能還是可能?

可能很多人還需要一點時間才能給出答案。但華為已經選擇了後者。

ICT技術幾十年間的長足發展,讓包括華為公司在內的所有人受益。但技術成就並非我們的堡壘,而應該是叩響下一扇大門的機會。

當華為有機會站在大門前,他作為ICT技術的領軍者,也願意做這座科技孤島的破壁人。

在華為看來,未來ICT技術必然將為人類作出更大貢獻。而更龐大的需求也意味著技術本身一定要實現突破。

比如個人健康的數字化管理,需要穿戴式感測器、無線通訊、雲端計算技術的融合式升級。

藥物和疫苗研發,需要AI演算法與AI算力的大幅躍遷。

產業的智慧化、自動化,需要更優質的ICT技術來提升效率,降低成本。

“雙碳”目標與環境友好型社會,需要ICT技術來提升能源轉換、排程的效率,降低社會普遍能耗。

我們站在無比輝煌的技術高塔上,我們也被困在馮·諾依曼架構、香濃極限、摩爾定律圍成的孤島裡。

人類就是那個德高望重的科學家。我們知道很多。但我們認為不可能的事情,卻一定是錯的。

這個舒適區,必須被打破。

跨過邊界,到可能世界中去

“想要發現某件事情是否可能,唯一的途徑是跨越這個界限,從不可能跑到可能中去。”

——克拉克第二定律

提到數字與智慧技術的未來,很多人認為很多需求必然無法被滿足,技術的瓶頸效應很快將要顯現。然而科學史卻告訴我們,想要知道一項技術的極限,只有一個辦法:超越極限。

好在技術世界總歸會有光亮,可能只是順著一點微弱的燭火,一個渺茫的念頭,人類就可以一步步走過去,把不可能世界變成可能。

而假說,往往是這一切的開始。事實上,歷史中很多偉大的科學假說,都是在旅途中,在日常生活裡,甚至在戰火連天下提出的。今天華為能夠站在分析師大會的舞臺上提出自己的科學假設,這本身已經是一種幸運,一種成就。

周紅博士為我們帶來了四類華為看到的科學假說。其中很多內容,粗聽下來都會讓人覺得不可思議,不大可能。但還是克拉克第二定律告訴我們的真理:想要驗證不可能的唯一方式,就是將其變成可能。

我們可以將華為帶來的科學假設,總結為打破四道“邊界”。

一、萬物的邊界。

物理、化學,這些對世界的基礎認知是人類一切技術進步的基礎。《三體》中的外星入侵,也開始於對物理、化學等基礎理論的鎖定。好在那一天並未到來,今天我們還有機會打破萬物的邊界。

比如2006年帝國理工Pendry等人提出了用類似“光子黑洞”的思路來束縛住光,讓其無法離開。這一理論有效輔助了量子儲存,進而支援了量子通訊與量子計算。

比如,為了降低半導體器件的功耗、提升可靠性,華為與科學界合作,分析半導體器件中的熱機理,嘗試加快“光聲子”變成“聲聲子”,從而減少柵極與漏極之間熱點的形成,進而突破摩爾定律下的半導體制程限制。

再比如一些科學家在量子計算中嘗試用鐳射來冷卻原子,從豪開爾文降低一百萬倍溫度到納開爾文,從而接近絕對零度的溫度極限,看看能不能發現更復雜的量子現象。

這些嘗試正在努力突破萬物的邊界,改變人類對物質、化學、光等等基礎要素的認知。如果某一天,萬物之牆被撬開了一道裂縫。那時將會發生什麼呢?

二、生命的邊界。

無論是人類自己的身體與意識,還是地球上的無數動植物,生命還有太多未解之謎等待揭曉。探索生命的邊界,正在從另一個方向上給ICT技術突圍帶來可能。

比如蜘蛛眼睛在物體輪廓和運動計算上的能力,或許可以被自動駕駛汽車所學習;青蛙的眼睛是高靈敏度的單光子接收機,可以在黑暗環境下看清;狗鼻的分辨氣味能力超過人類1000倍。這些動物的神奇能力,或許就是計算與智慧的下一位“老師”。

我們自己身上也藏有太多邊界。未來我們或許可以更加實時地感知血壓、血糖、心電等引數,隨時監測甚至提升自己的健康。腦機介面可以讓人類更好地與機器協同;虛擬與的現實結合的諸多技術,將改變人類的感官,突破認知的極限。

生命邊界之外,是一個又一個的科學通道與商業機會。每一次審視自己,都是在凝望未知。

三、計算的邊界。

在馮·諾依曼架構下,計算瓶頸的問題正在廣受關注,而AI崛起也為計算帶來了一系列新的要求。在未來,我們需要面對一系列計算架構、存算能力,以及智慧化可解釋性、通用性的問題。

在華為的思考裡,或許AI可以向生物界學習,比如為什麼螞蟻的腦容量很小,卻可以完成複雜的任務?它們是不是藏著AI的某些答案?今天的AI坐落於統計學模型之上,那麼能不能從數學機理上發展出新的智慧實現方式?

在算力上,類腦智慧或許具有極大的可期待價值。儲存領域,DNA儲存的前景非常值得期待。各界是不是可以攜手發展出高適應性高效率的新計算模式,透過創造新架構與新部件,突破傳統計算架構的能效限制?

計算是人類走向直接的核心通道,這條通道應該是百花齊放的。或許我們今天僅僅揭開了計算冰山的一角,也未可知?

四、通訊的邊界。

通訊和聯接塑造了我們今天的數字化生活。我們每天都驚歎於網路的高速和高效,卻可能忽略了未知中更多關於通訊的可能。

科幻電影裡的真人級全息投影,或許是接下來的通訊效果?如果是的話,那麼我們需要高速2Tbps的頻寬,以及1-5ms的時延;自動駕駛汽車每天可能產生高達4T位元組的資料,目前的5G網路都無法承載。

這些挑戰的存在,讓通訊的邊界必須進一步被開啟。我們是不是可以用語義通訊來跳出香濃極限,完成海量資料的瞬間傳輸?在工程端,量子級聯鐳射器可以同時產生幾百個波長,能夠顛覆無線與光網路的傳輸上限。

我們有希望讓通訊能力成千上萬倍增長。而這一切開始於對邊界那頭的凝視。

華為的四個假說,從各個方面告訴我們一件事:所有不可能,最終都是可能世界的一部分。

廣袤之中,藏著華為的最深期待

“任何非常先進的技術,初看都與魔法無異。”

——克拉克第三定律

面對技術發展,我們經常會感嘆其美好,同時也經常誤認為今天所獲取的就是全部。人類總是喜歡舒適區,無論是在生活裡,還是在科學創新時。

然而所有技術變革,可能都啟於對舒適區的厭倦,以及對未知的大膽想象。看到,想到,是一切抵達的開始。願意假設、溝通、協作,打破以往陳規舊俗,是一切開始的出發。

面向技術創新,周紅博士提到了“巴斯德象限(Pasteur's quadrant)”。這是唐納德·E·司托克斯在其著作中提出的一個概念,他認為基礎研究與應用研究並非對立關係,在某種程度上可以交錯融合,甚至應用研究可以啟發基礎研究。

面向突破邊界的偉大航程,不應該是華為在盒子裡、軟體中,而科學家躲在人跡罕至的實驗室裡。可以相互打通,可以不設限制,可以集合彼此的所有優勢去突破邊界。

華為的創新邏輯,是從假設創新開始,逐層推動到願景創新、基礎科學突破、工程技術創新與商業創新。越靠近前端假設、願景和基礎科學的創新,就越需要耐心。即使作為商業公司,華為也願意並敢於向前端基礎研究尋求答案。

華為的創新邏輯,有四個不同以往科研正規化的關鍵因素。

一、顛覆,華為敢於面對根本問題和技術邊界。尊重科技成果的最佳方式,就是顛覆它。今年巴展期間,華為分享了突破香濃極限的一系列探索。透過持續探索新一代MIMO和無線AI等理論與技術,同時研究語義通訊等新理論,華為正在嘗試從多個角度超越夏農極限,為通訊開啟更廣闊的發展空間。那些今天來看如同科幻的方向,或許就是明日的晨曦。

二、長跑,華為能夠面對的邊界問題進行長期、持續、壓強式的投入。給基礎研究以充分的合作包容、不設限的研發成本,以及持續綿延的耐心。早在十年前,華為研發投入佔比已經超過年收入的10%。一直到2021年,華為研發投入佔比達到了驚人的22%。持續長跑,步步加強的研發投入是華為的底座,也是技術由假想變為現實的通道。

三、致用,華為能夠率先打通工程、應用、商業化空間與基礎技術研究的通道,從而以突破落點引領基礎創新,避免技術懸浮於空中。

透過巴斯德象限快速聯接技術研究與應用空間,其價值已經在華為的多個產業空間展現出來。比如利用終端裝置來測量血壓、監控心率,是華為消費者終端的一大亮點。而這背後是圍繞個人健康需求,反向驅動了大量前沿技術研發快速投入應用。比如微型感測器,人體模型識別等先驗技術,就透過健康需求快速引向市場。

四、交融,華為善於找到多技術協同與學科交叉帶來的可能性,透過技術融合、產品融合、學科融合尋找技術突破可能性,不放過交織帶來的驚喜。

多技術的協同優勢,是華為區別於其他科技公司的最顯著特徵。而將不同領域的技術優勢融合在一起也成為了華為的獨特能力。比如在網路側,華為就率先引入了AI能力,形成了能夠自動識別、修復,提升運維效率的自動駕駛網路。這個創舉影響了行業,成為幾年來通訊領域的共識和發展方向。

聚焦“巴斯德象限”,華為提煉出面向未來兩大基礎科學問題與八個前沿技術挑戰。讓我們來看一下這是兩個怎樣的問題:

第一,機器如何認知世界,能不能建立適合機器理解世界的模型?

第二,科學問題是如何理解人的生理學模型,尤其人體八大子系統的執行機制,以及人的意圖和智慧?

今天的你,覺得這兩個問題指向著魔法嗎?

二十年前的你,覺得今天的數字生活是魔法嗎?

所有技術都開始於形如魔法的假設和提問。用好奇和堅韌,人類構築了魔幻般的通訊與計算,一次次打破萬物與生命的邊界。如今,邊界之外是什麼?外面的外面又是什麼?

那裡是廣袤之中,是未知之中,是一個根本沒有舒適區的地方。

華為的最深期待,就是人類始終要去那裡,要去世界之外的世界。

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