华为战略研究院院长周红：面向未来的科学假设与商业愿景

2022年4月26日，华为第19届全球分析师大会在深圳正式开幕。大会采用线上+线下方式同步进行，与全球分析师、意见领袖及媒体等聚焦“未来探索、产业创新、数字化与低碳化”等话题，探讨未来趋势与发展策略。

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》主题演讲，提出面向未来的4个科学假设和商业愿景，旨在与产学界共同开展面向未来的研究。

一是通过探索基础科学和前沿技术拓展认知边界；

探索基础科学和前沿技术，拓展认知边界。尤其是物理、化学、生物等领域的突破，将使我们能够更好地发明新分子、催化剂、蛋白质等材料和器件，以及新的装备和新工艺。

比如量子计算，如何把光子、量子存起来？一位量子科学家在1993年就提出了量子存储概念的时候没人相信，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。

二是从接近人类感知一步步到机器感知，不断感知世界和扩展自身感知极限。

这里还提到发展虚实融合数字世界新的用户体验，与元宇宙将人脑构想变成数据映射到虚拟空间的概念相合。

在这方面我们要向生物界学习，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，那么自动驾驶汽车是不是正好需要这种眼睛。

三是探索新的计算与实现方式；

信息领域经过多年积累已经发展出了十几种广泛使用的计算模式，例如无线和光通信里大量使用基于快速傅里叶变换的蝶形计算模式，路由器里大量使用基于逻辑状态转移的有限状态机计算模式，AI里目前大量使用基于统计和相关的计算模式等。数学家和工程师们奋斗了这么多年，我们在计算模式上是不是已经走到了尽头，其实还有很大的空间，我们需要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。

四是突破香农定理和冯诺依曼架构瓶颈；

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。对于这些挑战，我们是不是有足够的理论和技术来实现呢？我认为这是可能的。

例如，在理论上，如果我们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；未来如果我们能做出高重频阿秒激光器，甚至可能产生百万T的流量。这些技术如果能嫁接到无线和光领域，是不是可以成千上万倍提升通信性能？

提出10个问题和挑战，呼吁联合产学界共同开展面向未来的研究。

围绕前面4个假设与愿景，聚焦“巴斯德象限”，我们提炼出面向未来可以重点考虑的两个基础科学问题，以及8个前沿技术挑战。

第一个科学问题是机器如何认知世界，能不能建立适合机器理解世界的模型？

第二个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？

前沿技术挑战包括：

在人机接口上如何发展新的感知和控制能力，例如脑机和肌机接口、3D显示、虚拟触觉、嗅觉、味觉等等

在健康上如何连续地、无感知地测量人的血压、血糖和心电？能不能通过AI强人工智能帮助发明新的化学药、生物药和疫苗？

在软件上如何发展以应用为中心，面向价值与体验的高效率自动化和智能化软件？

在通信上如何接近和扩展香农极限，实现区域级和全球级的高效、高性能连接？

在计算上如何发展适应性与高效率的计算模式、发展非冯·诺伊曼计算架构与非传统部件、发展可解释和可调试AI？

在材料上，如何通过AI帮助发明新的分子、催化剂和器件？

在制造上如何发展出超越传统CMOS制造的技术，达到更低成本、更高的效率？

在能源上能不能发展出安全、高效的能源转换和储能，提供按需服务？

总结

21世纪将是人类社会全面走向智能化的时代，智能化的核心是感知、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。

在走向智能世界的路上，我们面临着巨大的挑战，一方面，幸福生活、高效工作、绿色环境还需要感知、连接和计算提升成百上千倍能力，另一方面，在相关科学与技术上，过去的几十年中都没有大的突破，甚至已经接近瓶颈。

周红表示，华为正以开放的心态，与全世界伙伴一起创造。面向未来，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！

4月30日，华为计划推出线上黄大年茶思屋，希望建设成一个科学和技术交流的通道，向全社会开放。在黄大年茶思屋上，也将总结和提炼出挑战的课题，邀请全球优秀人才来一起探索创新。

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