華為5G為何這么強?揭秘華為2012實驗室:過去和未來都在這里誕生

華為最神秘的部門是誰?答案是2012實驗室。在媒體報道里,這里被稱為“中國黑科技最多的地方”。

歐盟委員會新近公布的《2018年歐盟工業研發投資排名》顯示,華為以高達113.34億歐元(約合人民幣891.1698億元)的投入,位列全球第五。公開信息顯示,華為公司每年150-200億美元的研發費用中,約20%-30%將投入至基礎研究領域。作為華為基礎研究的主要載體,這意味著2012實驗室在去年為“燒腦”花去了至少150億。

華為研發為何這么強?華為首次神秘的2012實驗室首次公開“露面”。2012實驗室是任正非命名的,華為創新、研究、平臺開發的主體,這里有即將應用于5G產品的新型材料、天線業界最先進的實驗室。

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1月3日,2012實驗室下屬實驗室對平面媒體開放。

實驗室得名源于同名電影

2012實驗室名字來源于2009年上映的同名電影。華為創始人任正非觀影后,認為未來信息爆炸會像數字洪水一樣,華為要想在未來生存發展,就得構造自己的“諾亞方舟”。

這艘“諾亞方舟”有多大?工作人員表示:“2012實驗室擁有2萬多名員工。名氣最大的諾亞方舟實驗室,主要負責AI技術的研究,隸屬于中央研究院。”在組織架構圖中,2012實驗室下設中央研究院、中央軟件院、中央硬件工程院、海思半導體等二級部門,也包括了分布在各地研發中心的2012下屬實驗室。公開數據顯示,華為目前在全球共有14個研究院/所。

此次對外開放的部分,是諾亞方舟實驗室和玻普實驗室。兩間實驗室都位于華為深圳坂田總部F區,和公眾熟知的F1展廳同在一棟樓里。

被內部人稱為網紅的諾亞方舟,知名度得益于任正非的講話。2012年,任正非在2012實驗室座談會上的講話流出。“要超越護航,要有新思想、新理論產生,要為華為找到信息洪流中的諾亞方舟”。這段表述使得同年成立的諾亞方舟實驗室成為業界焦點。

談及諾亞方舟實驗室成立的動因,任正非早就意識到了大數據的重要性,許多年前就談到大數據分析會決定ICT產業的未來,當時并沒有大數據這個詞匯,用的是“信息洪流”。任正非曾與諾亞方舟實驗室探討華為應該怎樣面對信息洪流帶來的挑戰,以及如何利用機器學習、數據挖掘、人工智能等技術改變整個行業的景觀。

作為最早加入諾亞方舟實驗室的專家,曾嘉見證了實驗室從幾十個研究員,發展到現在全球300多研究員的規模。從2012年成立以來,諾亞方舟實驗室發展成為華為AI研究中心,研究領域覆蓋計算機視覺、自然語言處理、搜索與推薦、決策與推理、人機交互、AI基礎理論。曾嘉說:“成立之初,主要在大數據建模、網絡運維、自然語言處理等方面進行研究,這幾年主題越來越清晰,形成了現在的六大重點領域。”諾亞方舟實驗室目前遍布全球,最初在香港招收了不少科學家,現在不僅在國內的深圳、北京,還在巴黎、多倫多、蒙特利爾、埃德蒙頓等地都有辦公地。

玻普實驗室的研究領域在光通信技術。光通信傳輸速度快、距離長、容量大,經濟節能。伴隨人工智能等技術逐漸成熟,5G的商用即將來臨,超大帶寬成為運營商的基本網絡訴求,高速傳輸技術是其中的關鍵。在高速光傳輸領域,華為已持續投入近二十年。出面接待的玻普實驗主任常志武表示,玻普實驗室員工目前遍布華為全球的研究所。在2012實驗室,玻普實驗室不是唯一用科學家命名的實驗室,其他實驗室還有瓦特、高斯、圖靈等等。

進入全球AI第一梯隊

任正非去年4月接受本報記者采訪表示,AI的突破主要是算法、算力和數據,“我們跟隨世界的投入前進,同步世界的發展”。近兩年以來,華為在AI領域的布局慢慢浮出水面。華為先后發布手機AI芯片麒麟970和980,發布了面向企業、政府的AI服務平臺華為云EI,以及面向智能終端的人工智能引擎HiAI。

去年,華為在第三屆全聯接大會正式公布公司的AI戰略。華為輪值董事長徐直軍接受本報記者采訪時稱,AI將給華為帶來三個作用,一是創新的機會,二是增強業務的競爭力,三是提升內部效率,應對未來的挑戰。

立足基礎研究,以技術創新與客戶需求雙輪驅動發展,是諾亞方舟實驗室堅持的方向。實驗室提供的AI算法,讓華為的旗艦手機如P20、Mate 20系列更加“智慧”,例如暗光增強、色彩還原、圖像語義摘要等。隨著視頻算法的突破,諾亞方舟實驗室還幫助P20/Mate 20系列推出了實時視頻HDR、視頻主角識別、人像分割等功能,極大地提高了用戶的拍攝體驗。

作為 “元老”,曾嘉現在負責諾亞方舟實驗室的整體規劃工作。他告訴記者,在內部,諾亞方舟實驗室的研究成果對接華為的網絡產品、企業云服務、終端以及眾多的新興業務,近年也開始向合作伙伴開放。曾嘉舉例說,基站是電信運營商的最大能耗來源,全球電信運營商耗電量約50%-70%來自基站。實驗室通過AI技術進行多智能體聯合優化,對基站進行智能關斷,省電同時不降低用戶體驗。測算結果顯示,試點省份全年可以省電800多萬度。

如何評價諾亞方舟的行業地位?曾嘉稱:“在AI的探索中,華為已經進入全球的第一梯隊。在比拼過程中,就要看誰做得更快更好,找到更好的應用場景。”他進一步表示,華為建設的網絡是全球最復雜的,這些豐富場景給了諾亞方舟實驗室很大的挑戰和前進空間,“如果用AI能使華為產品更好,就是世界第一的水平”。

人工智能與機器學習領域的頂級會議之一的NeurIPS,最近公布了2018年接受的論文清單,諾亞方舟實驗室共有9篇論文被NIPS接受,其中一篇第一作者論文成為四篇最佳論文之一。“這是涉及非光滑凸函數的分布式優化算法的研究,是受到電信網絡實際優化問題的啟發,可以說黑科技味道很濃。”曾嘉表示,AI會是未來的耗電大戶,數據高效和能耗高效是AI未來演進的方向,而實驗室的目標是要做好“雙高效”的AI引擎。

把傳輸管道做成“子彈列車”

“我們解決的是光傳輸中的管道問題。”玻普實驗室規劃負責人肖新形容稱,這個傳輸管道好比高速公路,華為要做的就是把高速公路修得更寬,有更多車道,讓上面的車跑得更多、跑得更快。肖新表示,華為光傳輸設備里面的核心芯片和光器件自主研發,在同樣的傳輸速度上,華為設備的無中繼傳輸距離業界領先。

看起來如同平常服務器機架的光交叉設備,是實驗室的得意之作之一。“這個技術目前能夠批量商用的只有華為。”他說:光交叉技術早在四年前就已啟動,現在已規模商用。經測算,相比電交叉技術,能效可以提升近1000倍。

目前,華為光傳輸設備已占全球三成的市場份額。市場研究公司Dell’Oro Group的最新數據,2018年前三季度,華為仍是全球電信設備廠商中排名首位的企業,收入占據整體電信設備市場28%的份額,在光傳輸、核心路由器市場的收入份額增長最為顯著。

從2011年開始,業界已規模部署100G傳輸網絡,100G/200G高速傳輸技術現在已逐漸成熟,400G成為光網絡產業發展的下一個代際,而華為也是全球最早布局400G領域的廠商之一。常志武說:“如果把100G傳輸網絡比作綠皮火車,200G就是動車,400G是高鐵,未來要做的可能就是子彈列車了”。

提問“不成功” 回答有深意

“實驗室里有哪些不成功的研究?”平常語境里有利破局的發問,成為我們2012實驗室采訪中不曾想過的失誤。

“華為的研究策略是多路徑、多梯次,一個技術可能會有多個技術路線在研究,最終走到產品化商用的可能只有1-2個,哪些沒有走到最后的技術路線也不能說不成功,因為至少告訴大家走這條路是錯的,講清了路徑,解決了邊界問題,這也是成功。”作答的,是玻普實驗室主任常志武。他坦言,在華為的評價體系里,對于科學研究即使是“此路不通”的失敗結果,同樣是掌門人任正非眼里的成功。

2016年的全國科技創新大會,任正非說,華為“正在本行業逐步攻入無人區,處在無人領航、無既定規則,無人跟隨的困境”,“已感到前途茫茫,找不到方向”。進入無人區如何開展研發?華為提倡“多梯次、多路徑”。任正非說:“公司在奔向無人區的前進中,只要多路徑,就不會出現僵化;只要多梯次,就不會出現惰怠”。

風險大的項目就選幾個不同的路徑一起搞,這給實驗室科學家們吃下了“定心丸”,讓他們能夠在創新的道路上大膽進取。任正非公開表示,在創新問題上,要更多地寬容失敗。

玻普實驗室的常志武和肖新,是從業近二十年的資深人士,加入實驗室前都有過產品部門工作的經驗。問及產品開發和技術研究的區別,常志武說:“產品端工作,經驗很重要,在2012工作,不但要經驗,還要有新知識和新思想。”肖新則說:“針對產品開發,就是要客戶需求為中心,會有一至三年的提前量。而對于技術研究,這個前瞻量起碼是未來三至五年,甚至十年以上。”常志武補充道:“對于可能出現的新技術,客戶有時也不知道要什么,這就需要我們在一定程度上通過創新引導需求,這就是華為倡導的客戶需求和技術創新雙輪驅動。”

“先開一槍,再打一炮,然后范弗里特彈藥量(意指不計成本地投入龐大的彈藥量進行密集轟炸)” ,這是華為公開的研發策略。和實驗室研究人員的對話,我們對此有了更為深切的體會:對于前沿科學,研發實行先“開一槍”,“讓子彈飛一會”;看到線索,方向既定,就加碼再“打一炮”;如果“城墻口”已經顯現,此時攻堅需要的,就是投入“范弗里特彈藥量”。

是的,我們提了一個不成功的問題,卻得到了讓我們深思不已的回答。

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