4月27日专稿（蒋均牧）科技是人类进步的阶梯，是打开未来之门的钥匙。从自然工具的利用、石器和骨器的制作，到农业革命、工业革命、电气革命、信息革命……科技的每一次大发展，都会给整个社会带来质的飞跃。
然而，进入21世纪以来、甚至更早些时候，科技发展的齿轮似乎越转越慢、几近停滞。美国经济学家泰勒·考恩在2011年出版的《大停滞》中指出，经济停滞源自科技创新的停滞，断言人们已经摘完“所有低垂的果实”，这本仅仅5万言的畅销“小书”在学界引发了强烈反响。
在人类社会全面走向智能化时代的当下，如何才能为这一齿轮涂上润滑油，以满足未来幸福生活、高效工作、绿色环境、虚实融合对于感知、连接和计算成百上千倍能力的需求？
在2022年华为分析师大会上，华为战略研究院院长周红博士代表公司分享了对这方面的探索和思考。针对全球数字化超越“十年百倍”的发展，他提出了面向未来的四大科学假设和商业愿景，并从中提炼出十个可以重点考虑的问题和挑战，广邀全球优秀人才一起探索创新。
值得一提的是，在华为，谈到创新，首先想到的是顶尖人才。这家公司曾提出“天才成群而来”，让专家在关键的业务领域充分发挥作用，人尽其才；让专家在科研领域“横冲直撞”，以人才的浓度对抗技术的难度，持续推动理论、架构和软件的创新。
全球数字化超越“十年百倍”发展
所谓“智能化”，其核心在于感知、连接和计算，以及由此带来对物质和现象、生命和能量等的更高认知和掌控能力。但在通过智能世界的路上，仍然存在着不小的鸿沟。
在过去的十年中，数字技术极大丰富了人们的工作与生活，全球数字化水平以肉眼可见的速度提升，数字经济也日益成为主要的经济形态。随之而来的，是海量数据的产生，例如全球移动宽带数据流量从2010年的每月0.24EB，增长到2020年的每月60EB，十年间增长超过250倍；在国内，这一增长更是超过了400倍。
人类对未来的追求永无止境，正如周红所列举的，人的健康与幸福、自动和智能的机器、绿色可持续发展以及虚实融合的数字世界。而这有赖于数字技术作出更大的贡献，以超过十年百倍的速度增长。
在硬币的另一面，现有的很多理论和技术却都是几十年前甚至一百多年前提出的，基于这些理论和技术的应用已经开始遇到瓶颈，诸如通信领域的奈奎斯特采样定理和香农定律、计算领域的可计算性理论和冯·诺依曼架构、半导体领域的摩尔定律……
那么，怎样才能让供需两端趋于平衡，并结束这种坐享久远科技硕果却自以为仍富有创新活力的吊诡局面？“问渠那得清如许，为有源头活水来”，首先要有新的假设和愿景作为牵引。
四大假设和愿景：拓展边界、突破极限
华为此次基于对未来的洞见，提出了涵盖微观、感知、计算与连接的四大科学假设和商业愿景，希望与学术界、产业界一起共同探索，开展面向未来的研究。诚如周红所言，“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”。
一是探索基础科学和前沿技术，拓展我们认知的边界。尤其是物理、化学、生物等领域的突破，将使我们能更好地发明新分子、催化剂、蛋白质等材料和器件，以及新的装备和新工艺等。
以量子存储为例，1993年相关概念就已出现，直到1998年，哈佛Hau等人用电磁感应透明现象将光子速度降到17m/s；2000年，她们成功地把光子“冻结”了一分钟时间；2006年帝国理工的Pendry等人提出可以用类似“光子黑洞”的思路来束缚住光，让其无法离开。目前已经有很多办法来可以实现量子存储，从而更好地支持量子通信和量子计算。再比如为了降低半导体器件的功耗、提升可靠性，华为和科学家合作，分析半导体器件中的热机理，以尝试构造出有利条件，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。
未来，物质的特性能不能通过计算预测出来，而不用靠漫长的试验来进行摸索？答案是可能的。例如采用USPEX计算方法，目前用100万核时的算力，可以计算出小于200个原子组成的分子的主要特性。2017年，科学家通过计算发现了超硬五硼化钨的结构，解决了困扰科学界近60年的难题；2019年科学家通过计算，发现了十氢化钍在85万个大气压的情况下，具有惊人的高温超导性，临界温度达到-112摄氏度。
二是不断扩展感知世界和感知自身的能力，从接近人类感知到超越人类感知、从替代感知到扩展和创造感知、从人类感知到机器感知。
大自然通过百万年甚至上亿年的进化，形成了远远超越现有机器和人的感知能力。例如在视觉上，有些蜘蛛眼睛在物体轮廓和运动计算上远远超越了人眼，有利于快速精准捕获猎物，或可对自动驾驶汽车有所启发；同样的还有青蛙眼睛，是高灵敏度的单光子接收机，可以在黑暗的环境下看的更清楚。
除了拓展对外部世界的感知，我们未来也能更好地感知和控制人体自身。像ECG、EEG、PPG等这些技术目前还没有系统地、便捷而又低成本地发展起来，对于人体的八大子系统的实时度量感知，我们还有很多工作要做。通过发展新的传感器，将来可能实时、无感知地测量血压、血糖、心电等重要的健康参数；通过发展新的神经系统脑机接口、肌机接口，更好地与机器协同，将来有可能用思考来交流和工作、用思考来开车和娱乐。
三是探索适应目标与环境的计算模式与高效实现方式，从而更好认知世界、解决问题、创造价值。
信息领域经过多年的积累，已经发展出了十几种广泛使用的计算模式，但这远远不是尽头。例如在通信上，随着未来的通信系统不断走向高频、高速，将面临越来越多的非线性信道和非线性器件带来的问题，能否从传统的线性傅里叶变换拓展到非线性逆散射变换，以更好地匹配未来的应用？在AI上，随着应用的不断拓展，面临统计相关AI计算模式不可解释、不可调试的问题，同时还有很大的能效挑战，能否超越统计和相关计算模式，进一步发展出数理逻辑计算模式、几何流形计算模式、博弈计算模式等？
在具体实现上，超级计算机往往要用巨大的能耗来实现大算力，例如3000万W实现近500PFLOPS算力，而人脑大约用20W可以做到近30PFLOPS，效率高了约八万倍。从这个角度看，发展适应性与高效性计算模式，创造新架构与新部件的重要性显而易见，而非受限于传统的可计算性理论以及冯·诺依曼架构。
四是在有别于香农定律的假设、以及更大的时空中探索信息通信，从而跨越空间的障碍，建设全球直达的能力，连接虚拟与现实世界、以及无处不在的机器。
将来的真人级全息通讯，如果不压缩数据，需要接近2Tbps的带宽，以及1-5ms的时延；自动驾驶如果采用12个摄像头，每天可能产生高达4TB的数据，目前的5G网络远远达不到这个容量。
这些挑战并非无法应对。例如在理论上，如果假设这个世界是有先验知识、有记忆的，就可能跳出香农1/2/3定律的限制。在工程上，一个量子级联激光器可以同时产生几百个波长，实现上百T的流量，未来如果能做出高重频阿秒激光器，甚至可能产生百万T的流量。这些技术若能嫁接到无线和光领域，有可能成千上万倍提升通信性能。
创造未来：向基础研究寻求答案
华为将创新分成前后相关、环环相扣的五个环节，从假设和愿景，到理论、技术和商业创新。越靠近后端商业、客户和用户的创新，效果就越明显；而越靠近前端假设、愿景和基础科学，就越需要耐心。
“面向未来，我们要敢于向前端基础研究寻求答案。”周红强调。实际上，华为一直以来也是这么做的。过去十年，其累计投入的研发费用超过8450亿元人民币；在其中有10%~20%以上作为战略费用，投入到前沿和基础技术研究。2021年，华为研发投入再创新高，达到1427亿元人民币，占全年总收入的22.4%。
而在具体方法上，除了支持以科学家兴趣驱动的“波尔象限”创新外，华为希望与伙伴一起探索“巴斯德象限”创新，这样既能拓展科学认知，也能创造应用价值——“巴斯德象限”是曾在美国国家科学基金会主席顾问委员会工作、时任普林斯顿大学教授的唐纳德·E·司托克斯，在1997年出版的《基础科学与技术创新：巴斯德象限》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。
围绕四大假设与愿景，聚焦“巴斯德象限”，华为还提炼出面向未来可以重点考虑的两个基础科学问题，以及八个前沿技术挑战。例如机器如何认知世界，能不能建立适合机器理解世界的模型；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。
“我们希望用世界级的难题，吸引世界级的人才，来共同迎接挑战，推动科学和技术上的进步。”华为轮值董事长胡厚崑在大会发言中这样阐述道。
4月25日，华为再一次通过包括华为招聘专网的多个渠道发出召集令，面向全球招募天才少年。借此机会，他也向外界透露了招募天才少年的标准——不分国籍、不分专业、也不限院校，“只要对未来有梦想，相信自己有能力，就大胆的来吧”。对于少年天才，华为将提供世界上最难的课题、强大的平台和充足的资源，支持他们去探索，而薪酬方面将“5倍于基数”。
“天才少年”，是华为创始人、总裁任正非在2019年发起的，用顶级挑战和顶级薪酬去吸引顶尖人才的项目。在2021年年报发布会上，时任华为轮值董事长的郭平透露，过去两年华为招聘了约2.6万名应届毕业生，其中就包括了300名天才少年。
未来学家尼古拉斯·尼葛洛庞帝曾说过，“预测未来的最好办法就是把它创造出来”。大胆假设、向基础研究寻求答案，并以此为基础汇聚众智、积极创新，我们终将穿过科技发展的“黑障区”，采摘下更为丰硕的“果实”。
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