當(dāng)“低垂的果實(shí)”被摘完，華為如何架長梯攀登智能世界高峰？

極客網(wǎng)·極客觀察（朱飛）4月20日 美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家泰勒·考恩在其所著《大停滯》一書中描述，上世紀(jì)初出生的祖母一生見證了汽車、飛機(jī)、電話、電視、電腦等諸多重大科技創(chuàng)新，但1962年出身的他卻沒有發(fā)現(xiàn)太多革命性變化。其中的原因在于：最近幾十年人們習(xí)慣于不費(fèi)力氣去采摘“低垂的果實(shí)”，而沒有花太大力氣去修建“更高的梯子”。

考恩的觀點(diǎn)并不孤獨(dú)，2021年Arxiv平臺(tái)一篇名為《科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域突破性的動(dòng)態(tài)》的研究論文引發(fā)熱議，其通過對(duì)近60年來海量論文和專利的分析，發(fā)現(xiàn)顛覆舊有知識(shí)框架的新發(fā)現(xiàn)比例在降低，各個(gè)學(xué)科的突破性創(chuàng)新都在快速變少。有科學(xué)家甚至認(rèn)為，“近幾十年人類的基礎(chǔ)科學(xué)幾乎已經(jīng)完全停滯”“沒有任何能流傳后代的東西”。

觀點(diǎn)的對(duì)錯(cuò)可能還需要更長的時(shí)間驗(yàn)證，但一個(gè)不爭(zhēng)是事實(shí)是：人們?nèi)缃駥?duì)突破性、跨越式創(chuàng)新的期待越來越強(qiáng)烈。以至于當(dāng)OpenAI的ChatGPT在AIGC方向邁出一步時(shí)，全世界的人們都為之瘋狂，不吝溢美之詞稱之為“AI的iPhone時(shí)刻”，渾然忘記2016年谷歌AIphaGo第一次擊敗人類冠軍棋手李世石時(shí)他們也說過同樣的話。

人心所向即為前進(jìn)方向，面向智能未來，業(yè)界該如何搭建更高的梯子，去采摘更高處的果實(shí)呢？華為戰(zhàn)略研究院院長周紅博士在4月19日開幕的2023華為全球分析師大會(huì)（HAS2023）上提出：未來通信和未來計(jì)算是邁向智能世界需要解決的兩大核心問題，現(xiàn)有的很多理論和技術(shù)已經(jīng)遇到瓶頸，亟待推動(dòng)科學(xué)假設(shè)與商業(yè)愿景牽引的創(chuàng)新去突破和跨越。

01 未來通信需要突破香農(nóng)極限，實(shí)現(xiàn)“十年百倍”容量提升

人類社會(huì)、物理世界、信息空間構(gòu)成了當(dāng)今世界的三元。這三元世界之間的聯(lián)接與交互，決定了社會(huì)信息化的特征和程度。數(shù)據(jù)顯示，2010年至2020年，全球移動(dòng)寬帶的數(shù)據(jù)流量增長了超過250倍，中國更是增長超過400倍。這意味著，通信網(wǎng)絡(luò)也需要“十年百倍”容量提升才能匹配支撐。

然而過去幾十年來，通信領(lǐng)域所依賴的香農(nóng)三大定理已然遭遇瓶頸。比如在香農(nóng)第一定理（可變長無失真信源編碼）和第三定理（保失真度下的信源編碼）中，香農(nóng)假設(shè)信源是離散無記憶的，采用的是經(jīng)典極化電磁場(chǎng)，傳播環(huán)境比較簡單，沒有考慮今天高樓大廈林立的場(chǎng)景，導(dǎo)致香農(nóng)極限越來越難以突破，容量提升越來越難。

如何破局？周紅博士認(rèn)為，“通信網(wǎng)絡(luò)是建設(shè)智能世界的基礎(chǔ)，我們要實(shí)現(xiàn)成百上千倍的提升，就必須敢于打破既有理論與技術(shù)瓶頸的條條框框，才能大踏步前行。”

在與香農(nóng)獎(jiǎng)獲得者、5G極化碼發(fā)明者Erdal Arikan教授等科學(xué)家交流探討后，他介紹自1978年以來，業(yè)界相繼出現(xiàn)了非衍射波束、時(shí)間反轉(zhuǎn)、軌道角動(dòng)量、超大規(guī)模空分、飛秒激光器等新發(fā)現(xiàn)、新認(rèn)識(shí)，已經(jīng)有條件超越香農(nóng)定理最初的假設(shè)和應(yīng)用條件，可能實(shí)現(xiàn)超越“十年百倍”的跨越式發(fā)展。

例如，1994年Jerome Faist等人做出了世界第一個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器，如今一個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器可以同時(shí)產(chǎn)生300多個(gè)波長，提供超過200Tbps的傳輸能力；2018年，Gerard Mourou因發(fā)明飛秒激光器而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，后續(xù)可能實(shí)現(xiàn)的阿秒激光器，理論上可以每秒發(fā)出1000T的脈沖，進(jìn)一步提升傳輸容量。

從產(chǎn)業(yè)實(shí)踐上看，2018年以來，隨著5G Massive MIMO的規(guī)模商用，在城市高樓林立的復(fù)雜傳播環(huán)境中，業(yè)界已經(jīng)可以通過利用許多獨(dú)立傳播通道來大幅提升通信的容量。面向5.5G演進(jìn)，華為的超大規(guī)模天線陣列（ELAA）技術(shù)進(jìn)一步將天線陣列從5G時(shí)代的192/384陣子增加到1000+，結(jié)合超大帶寬頻譜讓下行體驗(yàn)走向泛在10Gbps成為了可能。

02 未來計(jì)算需要跨越摩爾定律，讓強(qiáng)大AI與人類文明同行

萬物互聯(lián)之后，計(jì)算是推動(dòng)信息社會(huì)從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化躍升的關(guān)鍵。然而在馮·諾依曼架構(gòu)下，摩爾定律已然失速。有數(shù)據(jù)顯示，過去10年間AI計(jì)算的算力需求提升了40萬倍。尤其是過去幾年智能應(yīng)用迅速發(fā)展，AI發(fā)展從“大煉（?。┠Ｐ汀边M(jìn)化到“煉大模型”時(shí)代，引發(fā)了模型規(guī)模的爆發(fā)式增長，加速了摩爾定律的衰亡。

理論上講，隨著計(jì)算模式不斷優(yōu)化、算力不斷提升、數(shù)據(jù)更多更精準(zhǔn)，AI將能更好地服務(wù)于人類社會(huì)的進(jìn)步。然而從AIphaGo到ChatGPT，AI引發(fā)的關(guān)于AI倫理道德、應(yīng)用邊界、人機(jī)關(guān)系的擔(dān)憂也接踵而來。如何讓智能機(jī)器更好地認(rèn)知世界，更好地服務(wù)于人類社會(huì)進(jìn)步？成為擺在業(yè)界面前的巨大難題。

為此周紅博士指出，“在AI能力快速提升的情況下，需要考慮AI的目標(biāo)如何與人類一致、并且正確和高效地執(zhí)行。要達(dá)到這些要求，除了通過規(guī)則和法律來加強(qiáng)AI的倫理和治理外，從理論和技術(shù)的角度看目前還面臨三個(gè)重要挑戰(zhàn)：AI的目標(biāo)定義、正確性與適應(yīng)性，以及效率?！?/p>

這些挑戰(zhàn)在GPT等大模型發(fā)展如火如荼的今天顯得格外突出。首先，目前社會(huì)各界對(duì)AI沒有定義清楚并達(dá)成共識(shí)，很難確保AI發(fā)展的目標(biāo)與人類一致，近期AI產(chǎn)業(yè)針對(duì)OpenAI的GPT模型訓(xùn)練有人喊停有人力挺，實(shí)際上就是缺乏共識(shí)的體現(xiàn)；其次，目前AI的正確性與適應(yīng)性面臨較大問題，諸如ChatGPT之類的先進(jìn)AI工具仍然存在輸出結(jié)果不穩(wěn)定和偏見風(fēng)險(xiǎn)，“黑天鵝”揮之不去，深入應(yīng)用面臨困境；最后，目前AI計(jì)算效率相比人腦及其他生物大腦還有數(shù)萬倍的差距，同時(shí)需要海量數(shù)據(jù)喂養(yǎng)才能緩慢提升智慧能力，導(dǎo)致了極大的能源和資源浪費(fèi)。

如何解題？周紅博士也給出了華為的思考方向，包括從實(shí)用的角度發(fā)展知識(shí)和智能，打造自治智能系統(tǒng)以提高正確性和適應(yīng)性，發(fā)明新的計(jì)算模式、架構(gòu)與部件以提升效率等——確保AI在變得更加強(qiáng)大的同時(shí)，始終與人類文明同向而行！

產(chǎn)業(yè)實(shí)踐維度看，華為在AI4Industry，AI4Science，以及AI賦能軟件自動(dòng)生成、定義自動(dòng)證明等前沿領(lǐng)域積極探索，均取得豐碩成果。

比如，AI4Industry方面華為在視覺、語言文字、圖網(wǎng)絡(luò)、多模態(tài)等專用L0基礎(chǔ)大模型之上形成L1行業(yè)專用大模型，在煤礦場(chǎng)景幫助客戶通過模型訓(xùn)練與推理，降低AI開發(fā)門檻，增強(qiáng)泛化能力，解決應(yīng)用碎片化的問題，實(shí)現(xiàn)了瓦斯?jié)舛鹊某邦A(yù)警、作業(yè)序列的風(fēng)險(xiǎn)防范、以及作業(yè)質(zhì)量的智能驗(yàn)收，大幅提升了作業(yè)效率和安全性，探索并兌現(xiàn)了AI在垂直行業(yè)的應(yīng)用價(jià)值。

又如，AI4Science方面華為盤古氣象大模型通過更精準(zhǔn)、高效的學(xué)習(xí)與推理機(jī)制，從大自然歷史運(yùn)轉(zhuǎn)出來的數(shù)據(jù)中提取出全球氣象先驗(yàn)知識(shí)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)科學(xué)計(jì)算的超大規(guī)模偏微分方程的時(shí)序求解，在氣象預(yù)報(bào)場(chǎng)景幫助客戶實(shí)現(xiàn)快速完成全球未來1小時(shí)至7天的天氣預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)精度比歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心高出20%以上，探索并兌現(xiàn)了AI在科學(xué)發(fā)現(xiàn)與計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

再如，在時(shí)下前沿的AI軟件編程上，華為也在發(fā)展科學(xué)的模型驅(qū)動(dòng)和形式化方法，通過諸如Vsync的方法實(shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)內(nèi)核的自動(dòng)化驗(yàn)證和并發(fā)代碼優(yōu)化，提升性能的同時(shí)也確?？煽啃裕煌瑫r(shí)通過新的AI計(jì)算模式研究拓?fù)渌估碚摰榷ɡ碜詣?dòng)證明問題，探索范疇證明、同余推理系統(tǒng)、自動(dòng)理論導(dǎo)出，提升定理證明器的水平，解決形式驗(yàn)證中的狀態(tài)爆炸問題和自動(dòng)模型抽象問題，增強(qiáng)形式驗(yàn)證能力。

03 推動(dòng)科學(xué)假設(shè)與商業(yè)愿景牽引的創(chuàng)新，共建美好智能世界

實(shí)際上早在去年的HAS2022期間，華為就洞察全球數(shù)字化正以超越“十年百倍”的速度發(fā)展，提出面向未來的十大問題和挑戰(zhàn)，希望推動(dòng)科學(xué)假設(shè)與商業(yè)愿景牽引的創(chuàng)新，即通過基礎(chǔ)理論的突破和基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)明，去解決包括新軟件、新通信、新計(jì)算、新材料、新能源在內(nèi)的關(guān)鍵領(lǐng)域遭遇的理論和技術(shù)瓶頸。

今年HAS2023，經(jīng)過一年與學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界客戶及合作伙伴的溝通交流，華為進(jìn)一步聚焦通信和計(jì)算這兩個(gè)核心問題，提出建設(shè)智能世界的假設(shè)和愿景，識(shí)別未來通信和未來計(jì)算面臨的具體挑戰(zhàn)、提出解題方向、分享創(chuàng)新實(shí)踐，標(biāo)志著這家以“構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界”為使命的全球領(lǐng)先的ICT基礎(chǔ)設(shè)施提供商，開啟了從提出問題到解決問題的新征程。

值得一提的是，華為并沒還有把這些面向未來的思考遮掩起來，而是放在黃大年茶思屋網(wǎng)站上促進(jìn)開放的探討交流，希望能與伙伴們一起開展相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新，重構(gòu)基礎(chǔ)理論、重構(gòu)架構(gòu)、重構(gòu)軟件；同時(shí)也在ICPC、IMC等全球?qū)W生奧林匹克競(jìng)賽中分享這些挑戰(zhàn)和方向，贊助青年學(xué)者、贊助學(xué)生訓(xùn)練營、激勵(lì)和培養(yǎng)更多的未來領(lǐng)軍人才，開放合作共建美好智能世界。

毋庸諱言，當(dāng)科技之樹上“低垂的果實(shí)”被摘完，產(chǎn)學(xué)研各界委實(shí)需要更開放的探討交流、更緊密的合作協(xié)同，凝聚面向智能未來的思想力和行動(dòng)力，才能搭建出“更高的梯子”，穿越數(shù)十年的科技“大停滯”，攀登智能世界的高峰！

正如周紅博士所呼吁的那樣，“我們正在快速奔向智能社會(huì)，面對(duì)無窮的可能性，我們所有的想象都是保守的。在征服星辰大海的道路上，一切的不可知和不確定性，都會(huì)使我們變得更加強(qiáng)大。期待大家一起應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，共同開創(chuàng)更美好的明天！”

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