科技是人類進步的階梯，是打開未來之門的鑰匙。從自然工具的利用、石器和骨器的制作，到農業革命、工業革命、電氣革命、信息革命……科技的每一次大發展，都會給整個社會帶來質的飛躍。

然而，進入21世紀以來、甚至更早些時候，科技發展的齒輪似乎越轉越慢、幾近停滯。美國經濟學家泰勒·考恩在2011年出版的《大停滯》中指出，經濟停滯源自科技創新的停滯，斷言人們已經摘完“所有低垂的果實”，這本僅僅5萬言的暢銷“小書”在學界引發了強烈反響。

在人類社會全面走向智能化時代的當下，如何才能為這一齒輪涂上潤滑油，以滿足未來幸福生活、高效工作、綠色環境、虛實融合對于感知、連接和計算成百上千倍能力的需求?

在2022年華為分析師大會上，華為戰略研究院院長周紅博士代表公司分享了對這方面的探索和思考。針對全球數字化超越“十年百倍”的發展，他提出了面向未來的四大科學假設和商業愿景，并從中提煉出十個可以重點考慮的問題和挑戰，廣邀全球優秀人才一起探索創新。

值得一提的是，在華為，談到創新，首先想到的是頂尖人才。這家公司曾提出“天才成群而來”，讓專家在關鍵的業務領域充分發揮作用，人盡其才;讓專家在科研領域“橫沖直撞”，以人才的濃度對抗技術的難度，持續推動理論、架構和軟件的創新。

全球數字化超越“十年百倍”發展

所謂“智能化”，其核心在于感知、連接和計算，以及由此帶來對物質和現象、生命和能量等的更高認知和掌控能力。但在通過智能世界的路上，仍然存在著不小的鴻溝。

在過去的十年中，數字技術極大豐富了人們的工作與生活，全球數字化水平以肉眼可見的速度提升，數字經濟也日益成為主要的經濟形態。隨之而來的，是海量數據的產生，例如全球移動寬帶數據流量從2010年的每月0.24EB，增長到2020年的每月60EB，十年間增長超過250倍;在國內，這一增長更是超過了400倍。

人類對未來的追求永無止境，正如周紅所列舉的，人的健康與幸福、自動和智能的機器、綠色可持續發展以及虛實融合的數字世界。而這有賴于數字技術作出更大的貢獻，以超過十年百倍的速度增長。

在硬幣的另一面，現有的很多理論和技術卻都是幾十年前甚至一百多年前提出的，基于這些理論和技術的應用已經開始遇到瓶頸，諸如通信領域的奈奎斯特采樣定理和香農定律、計算領域的可計算性理論和馮·諾依曼架構、半導體領域的摩爾定律……

那么，怎樣才能讓供需兩端趨于平衡，并結束這種坐享久遠科技碩果卻自以為仍富有創新活力的吊詭局面?“問渠那得清如許，為有源頭活水來”，首先要有新的假設和愿景作為牽引。

四大假設和愿景：拓展邊界、突破極限

華為此次基于對未來的洞見，提出了涵蓋微觀、感知、計算與連接的四大科學假設和商業愿景，希望與學術界、產業界一起共同探索，開展面向未來的研究。誠如周紅所言，“我們只有大膽提出假設、大膽提出愿景，敢于打破既有理論與技術瓶頸的條條框框，才能大踏步前行”。

一是探索基礎科學和前沿技術，拓展我們認知的邊界。尤其是物理、化學、生物等領域的突破，將使我們能更好地發明新分子、催化劑、蛋白質等材料和器件，以及新的裝備和新工藝等。

以量子存儲為例，1993年相關概念就已出現，直到1998年，哈佛Hau等人用電磁感應透明現象將光子速度降到17m/s;2000年，她們成功地把光子“凍結”了一分鐘時間;2006年帝國理工的Pendry等人提出可以用類似“光子黑洞”的思路來束縛住光，讓其無法離開。目前已經有很多辦法來可以實現量子存儲，從而更好地支持量子通信和量子計算。再比如為了降低半導體器件的功耗、提升可靠性，華為和科學家合作，分析半導體器件中的熱機理，以嘗試構造出有利條件，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。

未來，物質的特性能不能通過計算預測出來，而不用靠漫長的試驗來進行摸索?答案是可能的。例如采用USPEX計算方法，目前用100萬核時的算力，可以計算出小于200個原子組成的分子的主要特性。2017年，科學家通過計算發現了超硬五硼化鎢的結構，解決了困擾科學界近60年的難題;2019年科學家通過計算，發現了十氫化釷在85萬個大氣壓的情況下，具有驚人的高溫超導性，臨界溫度達到-112攝氏度。

二是不斷擴展感知世界和感知自身的能力，從接近人類感知到超越人類感知、從替代感知到擴展和創造感知、從人類感知到機器感知。

大自然通過百萬年甚至上億年的進化，形成了遠遠超越現有機器和人的感知能力。例如在視覺上，有些蜘蛛眼睛在物體輪廓和運動計算上遠遠超越了人眼，有利于快速精準捕獲獵物，或可對自動駕駛汽車有所啟發;同樣的還有青蛙眼睛，是高靈敏度的單光子接收機，可以在黑暗的環境下看的更清楚。

除了拓展對外部世界的感知，我們未來也能更好地感知和控制人體自身。像ECG、EEG、PPG等這些技術目前還沒有系統地、便捷而又低成本地發展起來，對于人體的八大子系統的實時度量感知，我們還有很多工作要做。通過發展新的傳感器，將來可能實時、無感知地測量血壓、血糖、心電等重要的健康參數;通過發展新的神經系統腦機接口、肌機接口，更好地與機器協同，將來有可能用思考來交流和工作、用思考來開車和娛樂。

三是探索適應目標與環境的計算模式與高效實現方式，從而更好認知世界、解決問題、創造價值。

信息領域經過多年的積累，已經發展出了十幾種廣泛使用的計算模式，但這遠遠不是盡頭。例如在通信上，隨著未來的通信系統不斷走向高頻、高速，將面臨越來越多的非線性信道和非線性器件帶來的問題，能否從傳統的線性傅里葉變換拓展到非線性逆散射變換，以更好地匹配未來的應用?在AI上，隨著應用的不斷拓展，面臨統計相關AI計算模式不可解釋、不可調試的問題，同時還有很大的能效挑戰，能否超越統計和相關計算模式，進一步發展出數理邏輯計算模式、幾何流形計算模式、博弈計算模式等?

在具體實現上，超級計算機往往要用巨大的能耗來實現大算力，例如3000萬W實現近500PFLOPS算力，而人腦大約用20W可以做到近30PFLOPS，效率高了約八萬倍。從這個角度看，發展適應性與高效性計算模式，創造新架構與新部件的重要性顯而易見，而非受限于傳統的可計算性理論以及馮·諾依曼架構。

四是在有別于香農定律的假設、以及更大的時空中探索信息通信，從而跨越空間的障礙，建設全球直達的能力，連接虛擬與現實世界、以及無處不在的機器。

將來的真人級全息通訊，如果不壓縮數據，需要接近2Tbps的帶寬，以及1-5ms的時延;自動駕駛如果采用12個攝像頭，每天可能產生高達4TB的數據，目前的5G網絡遠遠達不到這個容量。

這些挑戰并非無法應對。例如在理論上，如果假設這個世界是有先驗知識、有記憶的，就可能跳出香農1/2/3定律的限制。在工程上，一個量子級聯激光器可以同時產生幾百個波長，實現上百T的流量，未來如果能做出高重頻阿秒激光器，甚至可能產生百萬T的流量。這些技術若能嫁接到無線和光領域，有可能成千上萬倍提升通信性能。

創造未來：向基礎研究尋求答案

華為將創新分成前后相關、環環相扣的五個環節，從假設和愿景，到理論、技術和商業創新。越靠近后端商業、客戶和用戶的創新，效果就越明顯;而越靠近前端假設、愿景和基礎科學，就越需要耐心。

“面向未來，我們要敢于向前端基礎研究尋求答案。”周紅強調。實際上，華為一直以來也是這么做的。過去十年，其累計投入的研發費用超過8450億元人民幣;在其中有10%~20%以上作為戰略費用，投入到前沿和基礎技術研究。2021年，華為研發投入再創新高，達到1427億元人民幣，占全年總收入的22.4%。

而在具體方法上，除了支持以科學家興趣驅動的“波爾象限”創新外，華為希望與伙伴一起探索“巴斯德象限”創新，這樣既能拓展科學認知，也能創造應用價值——“巴斯德象限”是曾在美國國家科學基金會主席顧問委員會工作、時任普林斯頓大學教授的唐納德·E·司托克斯，在1997年出版的《基礎科學與技術創新：巴斯德象限》中提出的一個概念，他認為基礎研究與應用研究并非對立關系，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。

圍繞四大假設與愿景，聚焦“巴斯德象限”，華為還提煉出面向未來可以重點考慮的兩個基礎科學問題，以及八個前沿技術挑戰。例如機器如何認知世界，能不能建立適合機器理解世界的模型;如何理解人的生理學模型，尤其人體八大子系統的運行機制，以及人的意圖和智能。

“我們希望用世界級的難題，吸引世界級的人才，來共同迎接挑戰，推動科學和技術上的進步。”華為輪值董事長胡厚崑在大會發言中這樣闡述道。

4月25日，華為再一次通過包括華為招聘專網的多個渠道發出召集令，面向全球招募天才少年。借此機會，他也向外界透露了招募天才少年的標準——不分國籍、不分專業、也不限院校，“只要對未來有夢想，相信自己有能力，就大膽的來吧”。對于少年天才，華為將提供世界上最難的課題、強大的平臺和充足的資源，支持他們去探索，而薪酬方面將“5倍于基數”。

“天才少年”，是華為創始人、總裁任正非在2019年發起的，用頂級挑戰和頂級薪酬去吸引頂尖人才的項目。在2021年年報發布會上，時任華為輪值董事長的郭平透露，過去兩年華為招聘了約2.6萬名應屆畢業生，其中就包括了300名天才少年。

未來學家尼古拉斯·尼葛洛龐帝曾說過，“預測未來的最好辦法就是把它創造出來”。大膽假設、向基礎研究尋求答案，并以此為基礎匯聚眾智、積極創新，我們終將穿過科技發展的“黑障區”，采摘下更為豐碩的“果實”。

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