華為徐文偉：邁向智能世界2030的技術(shù)挑戰(zhàn)與研究方向

極客網(wǎng)·極客說4月12日 在2021華為全球分析師大會(huì)上，華為董事、戰(zhàn)略研究院院長徐文偉發(fā)布了邁向智能世界2030的九大技術(shù)挑戰(zhàn)與研究方向。他指出，人口與能源是人類社會(huì)發(fā)展的兩大主題，壓力之下低碳化、電氣化、智能化是可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

下一個(gè)十年，聯(lián)接數(shù)量將達(dá)到千億級，寬帶速度每人將達(dá)到10Gbps，算力實(shí)現(xiàn)100倍提升、存儲(chǔ)能力實(shí)現(xiàn)100倍提升，可再生能源的使用將超過50%。圍繞信息和能量的產(chǎn)生、傳送、處理和使用，技術(shù)需要不斷演進(jìn)。

為此，人們需要從世界構(gòu)成的三要素——物質(zhì)、能量、信息（物質(zhì)是本源的存在，能源是運(yùn)動(dòng)的存在，信息是聯(lián)系的存在）——理解未來的挑戰(zhàn)與方向，產(chǎn)學(xué)研要精誠合作，以開放包容、協(xié)同創(chuàng)新的機(jī)制，匯集全人類的智慧和創(chuàng)新能力，滿足人類發(fā)展的需求以及解決所面臨的問題。

華為董事、戰(zhàn)略研究院院長徐文偉發(fā)表主題演講

以下為徐文偉演講全文：

女士們、先生們，大家好，歡迎參加第18屆分析師大會(huì)。

剛剛過去的一年，疫情、全球化，整個(gè)世界都經(jīng)歷了巨大的挑戰(zhàn)。今天，我們站在下一個(gè)十年的起點(diǎn)，有未知，有憧憬，ICT產(chǎn)業(yè)也面臨新的挑戰(zhàn)，亟需新一輪的突破。

人口與能源是人類社會(huì)發(fā)展的兩大主題

聯(lián)合國報(bào)告顯示，到2030年，全球?qū)⒂?6億人口，65歲以上的人超過12%，25歲以下的人口比例持續(xù)下降。人口老齡化和勞動(dòng)力不足，成為社會(huì)發(fā)展的挑戰(zhàn)。人們對健康的追求，希望活得好，活得長，走的安。

另外，全球能源消耗正以每年1.7%的速度增長。報(bào)告顯示，自18世紀(jì)以來，人類能源消耗增長了22倍，其中化石能源占比高達(dá)85%，可持續(xù)發(fā)展的能源，是擺在我們面前的難題。

低碳化、電氣化、智能化是可持續(xù)發(fā)展的必由之路

我們預(yù)測，2030年，可再生能源占比超過50%；電氣出行將成為主力，電動(dòng)汽車銷量占比超過50%；AI將改變一切，家用智能機(jī)器人使用率超過18%。ICT 技術(shù)在未來十年內(nèi)，有潛力通過賦能其他行業(yè)，幫助減排全球碳排放的20%。

同時(shí)，我們對未來又充滿著期待，不斷的突破極限。

我們希望，擺脫身體的限制，提升感知能力。雖然手機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到100倍變焦，但是，離生物界的差距巨大。如蜘蛛，在物體輪廓和運(yùn)動(dòng)計(jì)算上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人眼。那么，能否學(xué)習(xí)蜘蛛的眼睛？我們就可以制造出滿足自動(dòng)駕駛需求的更好的攝像頭。

我們希望，超越生物的智慧，發(fā)展新型計(jì)算?，F(xiàn)在人工智能廣泛應(yīng)用，但是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練困難，功耗大，有時(shí)卻比不過螞蟻。螞蟻用0.2毫瓦的功耗，就可以做很多事，包括筑巢，交朋友，甚至打架和養(yǎng)蚜蟲等，我們是否可以深入學(xué)習(xí)和借鑒生物的運(yùn)作方式，從實(shí)現(xiàn)簡單的智能開始發(fā)展。

我們希望，跨越空間的障礙，實(shí)現(xiàn)身臨其境。當(dāng)前5G通信，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了身臨其境的交流訴求，我們要發(fā)展更快更低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)，支撐真人級全息通信。

我們希望，拓展認(rèn)知的極限，開發(fā)介觀器件。科學(xué)家使用計(jì)算的方法，實(shí)現(xiàn)分子、原子層面的設(shè)計(jì)與組裝，通過這種方式，實(shí)現(xiàn)大幅提升芯片、器件的性能。

從世界構(gòu)成的三要素，理解未來的挑戰(zhàn)與方向

物質(zhì)、能量、信息是世界構(gòu)成的三要素，是我們把握未來挑戰(zhàn)和方向的出發(fā)點(diǎn)。物質(zhì)是本源的存在，能源是運(yùn)動(dòng)的存在，信息是聯(lián)系的存在。

下一個(gè)十年，聯(lián)接數(shù)量將達(dá)到千億級，寬帶速度每人將達(dá)到10Gbps，算力實(shí)現(xiàn)100倍提升、存儲(chǔ)能力實(shí)現(xiàn)100倍提升，可再生能源的使用將超過50%。圍繞信息和能量的產(chǎn)生、傳送、處理和使用，技術(shù)需要不斷演進(jìn)。

基于這些預(yù)測與假設(shè)，接下來我將談?wù)勎磥硎甑奶魬?zhàn)和發(fā)展方向。

挑戰(zhàn)1：定義5.5G，支撐未來千億規(guī)模的多樣性聯(lián)接

第一個(gè)挑戰(zhàn)，就是萬物互聯(lián)的挑戰(zhàn)。我們不僅要聯(lián)接所有的人，還要聯(lián)接海量的物，而連接物的需求是多種多樣的。

當(dāng)前5G定義的三大場景很難支撐多樣性的物聯(lián)場景需求。比如工業(yè)物聯(lián)的應(yīng)用，既要海量連接，又要上行大帶寬，必須在eMBB和mMTC之間增加一個(gè)場景，命名為UCBC（上行超寬帶）；有一類應(yīng)用，既要超寬帶，也要低時(shí)延和高可靠，必須在eMBB和URLLC之間增加一個(gè)場景，命名為RTBC（實(shí)時(shí)寬帶交互）；在車聯(lián)網(wǎng)中的車路協(xié)同，既需要通信能力，又需要感知能力，必須新增HCS場景（通信感知融合）。

因此，必須從5G場景“三角形”變成5.5G場景“六邊形”，從支撐萬物互聯(lián)到使能萬物智聯(lián)。

挑戰(zhàn)2：在納米尺度上駕馭光、實(shí)現(xiàn)光纖容量指數(shù)級增長

5G聯(lián)接的挑戰(zhàn)在數(shù)量，光纖聯(lián)接的挑戰(zhàn)在容量。

今天一根光纖承載100萬人觀看4K視頻，2030年要承載100萬人欣賞MR（混合現(xiàn)實(shí)），單纖容量要提升10倍，超越100T。

首先是光收發(fā)激光器，采用高調(diào)制器件實(shí)現(xiàn)2~3倍的波特率提升；同時(shí)采用新的調(diào)制編碼和算法，實(shí)現(xiàn)容量的倍增。薄膜型高帶寬調(diào)制器是發(fā)展方向。

其次要研發(fā)寬帶、低噪聲、人工可控的新型光放大器，以實(shí)現(xiàn)超長距的可靠傳輸；關(guān)鍵技術(shù)是接近量子極限的光放。

第三是光網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)控制能力，把波分網(wǎng)絡(luò)改造為“同步”系統(tǒng)，提升抗干擾能力并通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)光資源的高效利用。微腔光頻梳是關(guān)鍵。

在更遠(yuǎn)的未來，還需要研究SDM（空間分割多路復(fù)用）等新型光纖和光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單纖容量百倍增長。

挑戰(zhàn)3：走向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須優(yōu)化

今天，網(wǎng)絡(luò)支撐的主體是百億級的消費(fèi)互聯(lián)。2030年，網(wǎng)絡(luò)支撐的主體是萬億級的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議面臨三個(gè)考驗(yàn)。

第一是確定性。需要確定性時(shí)延保障能力，通過“網(wǎng)絡(luò)演算新理論和協(xié)議”，將當(dāng)前盡力而為的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，變?yōu)榭商崆坝?jì)算的確定時(shí)延。

第二是安全性。萬物互聯(lián)的場景下，安全防御體系提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。無人機(jī)、攝像機(jī)、邊緣計(jì)算、傳感器等大量外掛設(shè)備，引入了新的不安全因素，必須構(gòu)建端到端的內(nèi)生安全框架和協(xié)議。

第三是靈活性。千行百業(yè)的需求是多樣的，有的需要IP地址長一點(diǎn)，有的需要短一點(diǎn)，必須將固定長度的IP地址，擴(kuò)展為可靈活定義語義、語法的新IP協(xié)議。

挑戰(zhàn)4：通用算力遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上智能世界的需求，必須打造超級算力

智能世界，聯(lián)接決定了廣度，那么計(jì)算決定了強(qiáng)度。

面向2030，算力需求將增長100倍。但當(dāng)前，單核CPU性能每年提升率已從50%下降到10%，并且，通用計(jì)算在特定領(lǐng)域效率低下，如何打造超級算力，這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

第一，數(shù)字計(jì)算從通用走向?qū)Ｓ茫呦蚨喾N計(jì)算架構(gòu)共存的異構(gòu)計(jì)算，各種CPU、GPU、XPU同時(shí)存在。

第二，模擬計(jì)算將在特定領(lǐng)域展現(xiàn)優(yōu)勢。光子計(jì)算將應(yīng)用于信號處理、組合優(yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域，尤其是針對無線Massive MIMO和光通信領(lǐng)域?qū)⒂袠O大應(yīng)用場景。

挑戰(zhàn)5：從海量多模態(tài)的數(shù)據(jù)中高效地進(jìn)行知識(shí)提取，實(shí)現(xiàn)行業(yè)AI的關(guān)鍵突破

智能世界離不開AI， AI應(yīng)用碎片性與AI的可信問題不可回避。

AI模型的通用性是解決應(yīng)用碎片性的關(guān)鍵。通過大量無標(biāo)注的數(shù)據(jù)和更大的模型，從全監(jiān)督到自監(jiān)督，構(gòu)建通用的AI系統(tǒng)，這是當(dāng)前需要突破的方向。

其次，把AI與科學(xué)計(jì)算交匯，這也為AI應(yīng)用走出碎片提供了大用場。AI為科學(xué)計(jì)算帶來了新思路、新方法、新工具，而科學(xué)計(jì)算的嚴(yán)謹(jǐn)體系也有助于提升AI的可解釋性。

可信AI，是我們長期追求的目標(biāo)。特別是人命關(guān)天的關(guān)鍵領(lǐng)域，如無人駕駛，必須解決從相關(guān)性到因果性的難題。

挑戰(zhàn)6：突破馮諾依曼限制，構(gòu)建百倍密度增長的新型存儲(chǔ)

存儲(chǔ)面臨兩大問題是存得下、用得好

第一，要存得下。單位空間和能耗下的存儲(chǔ)密度要提升100倍，而當(dāng)前介質(zhì)技術(shù)受限工藝、功耗限制，無法支撐。未來存儲(chǔ)系統(tǒng)要突破新型大容量低時(shí)延內(nèi)存技術(shù)，突破DNA存儲(chǔ)、高維新型光存儲(chǔ)等超大容量介質(zhì)技術(shù)，突破超大存儲(chǔ)空間模型和編碼技術(shù)，打破容量墻。

第二，要用得好。未來存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問帶寬將從TB級到PB級、訪問時(shí)延將從ms級降到us級，性能密度須百倍提升。馮諾依曼架構(gòu)下，數(shù)據(jù)要在CPU、內(nèi)存、介質(zhì)之間移動(dòng)，而當(dāng)前PCIE、DDR帶寬速度遠(yuǎn)跟不上外部網(wǎng)絡(luò)的性能增長。未來存儲(chǔ)系統(tǒng)要突破馮諾依曼架構(gòu)的限制，從以CPU為中心，轉(zhuǎn)向以內(nèi)存為中心、以數(shù)據(jù)為中心，從搬移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向搬移計(jì)算，打破性能墻。

挑戰(zhàn)7：將計(jì)算與感知結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多模交互的超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)

智能世界的要打造極致的用戶體驗(yàn)。我認(rèn)為，2030年，超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)將成為現(xiàn)實(shí)。

超現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，這就需要虛擬世界與真實(shí)世界的無縫融合。并能夠準(zhǔn)確的感知和還原世界，在虛實(shí)結(jié)合的世界中理解用戶的意圖。必須打通聽覺、視覺、觸覺、嗅覺，實(shí)現(xiàn)人與數(shù)百種邊緣設(shè)備之間的多模交互。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要將用戶所處的環(huán)境整體作為一個(gè)超級計(jì)算機(jī)對待，依托語言、觸覺、光感、腦機(jī)等多模傳感器進(jìn)行信息采集和傳輸，識(shí)別用戶意圖，并通過裸眼3D、全息投影、AR隱形眼鏡、數(shù)字嗅覺和數(shù)字觸覺等技術(shù)呈現(xiàn)給用戶。

挑戰(zhàn)8：通過連續(xù)性的健康監(jiān)測實(shí)現(xiàn)主動(dòng)健康管理

人口老齡化帶來了更多慢性病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，85%的死亡是由于慢性病，而慢性病必須進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。必須攻克需要醫(yī)療級水平的可穿戴設(shè)備，如無創(chuàng)血糖，連續(xù)血壓，連續(xù)心電等車輛。以血壓檢測為例，光學(xué)傳感器，能夠比PPG提供更準(zhǔn)確的脈搏波，為血壓建模和算法提供更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)輸入。結(jié)合云服務(wù)和人工智能技術(shù)，為個(gè)人打造一個(gè)完整個(gè)人健康大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)健康管理。通過腦機(jī)接口、肌電接口、可穿戴機(jī)器人等，從被照顧到自主管理，提升老年人的幸福感。

挑戰(zhàn)9：構(gòu)建智慧能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)電、綠色儲(chǔ)電和綠色用電

當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”加速向新能源轉(zhuǎn)型，同時(shí)也帶來了發(fā)電、儲(chǔ)能以及用電的新挑戰(zhàn)。

從發(fā)電來看，從集中式向分布式演進(jìn)，意味著發(fā)電系統(tǒng)更靠近用戶，過去是純用電場景，今后也具備自發(fā)電能力，這樣就產(chǎn)生了更多的雙向能源節(jié)點(diǎn)，電網(wǎng)更具備了網(wǎng)絡(luò)特征；新能源發(fā)電的波動(dòng)性、多能互補(bǔ)特征，間斷式供電特征，使新能源成為主力電能，存在巨大挑戰(zhàn)。

從儲(chǔ)能來看，過去只有發(fā)電和用電，能源是用多少發(fā)多少，未來新能源為主體的發(fā)電，必須有儲(chǔ)能的緩沖池，這使得網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜了。必須實(shí)現(xiàn)低成本、零碳排放的大規(guī)模儲(chǔ)能，并通過智能調(diào)度，最大限度利用綠電。

從用電來看，必須推進(jìn)綜合智慧能源，實(shí)現(xiàn)住宅/建筑/工廠能源管理系統(tǒng)、零碳社區(qū)、零碳園區(qū)、零碳城市。

因此，必須構(gòu)建一張智慧的能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)電、綠色儲(chǔ)能和綠色用電，這涉及幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

第一，管理技術(shù)。大數(shù)據(jù)、AI、云等ICT技術(shù)與能源互聯(lián)網(wǎng)融合，通過能源云+能源網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)比特管理瓦特。

第二，控制技術(shù)。通過電力電子能源路由器，實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)和功率智能分配，構(gòu)建能源網(wǎng)絡(luò)的智能控制器。

第三，儲(chǔ)能技術(shù)。發(fā)展新型儲(chǔ)能技術(shù)，如新型電化學(xué)、氫能等，滿足不同場景的能量存儲(chǔ)需求。

第四，電力電子基礎(chǔ)技術(shù)。新型化合物功率半導(dǎo)體，包括面向中高壓的SiC/金剛石和面向中低壓的GaN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源部件進(jìn)一步高效和小型化。

以上就是我們從ICT產(chǎn)業(yè)視角，提出的九大技術(shù)挑戰(zhàn)與研究方向，也是我們對智能世界2030的期待，我們希望實(shí)現(xiàn)聯(lián)接更強(qiáng)、計(jì)算更快、能源更綠。

以開放包容、協(xié)同創(chuàng)新的機(jī)制，跨越挑戰(zhàn)

為了滿足人類發(fā)展的需求以及解決所面臨的問題，我們需要匯集全人類的智慧和創(chuàng)新能力，必須以開放包容、協(xié)同創(chuàng)新的機(jī)制，跨越挑戰(zhàn)。工業(yè)界必須與高校和科研機(jī)構(gòu)緊密合作，用工業(yè)界的挑戰(zhàn)和世界級難題牽引科學(xué)研究方向。

想象未來靠科幻，創(chuàng)見未來靠科技。必須把工業(yè)界的問題、學(xué)術(shù)界的思想、風(fēng)險(xiǎn)資本的信念，整合起來，協(xié)同創(chuàng)新，共同打造智能世界2030。謝謝大家！

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