上世纪60、70年代，曾有一个调查展示了当时的人们对今天科技进步成果的预言：人类会在月球上建立太空基地，普通人可自由往返于空地之间；飞行成为最普遍的交通状态，不必担心堵车之苦；癌症的困扰不复存在，基因技术甚至能改造人的智力……
站在当下重新审视这些预言，会发现尽管近几十年来世界已发生翻天覆地的变化，但诸多设想并未兑现，信息技术的迅猛发展与互联网的横空出世可能是最超预期的惊喜，而其他科学领域的进展似乎不尽如人意。
学术界有一种观点颇为流行：就像在一个果园里，“低垂的果实”都已摘完，剩下的全是难摘的果子，人类实际上已进入科技发展的停滞期。
华为战略研究院院长 周红博士
悲观者时常正确，但乐观者永远前行。在4月26日开幕的华为第19届全球分析师大会上，华为战略研究院院长周红博士发表《面向未来的科学假设与商业愿景》主题演讲，提出数字技术未来十年将超越百倍增长，并就突破理论技术瓶颈、打通科学假设与商业愿景进行深入阐释，对从基础研究到商业创新的可能路径做出积极探索。
也许，新的果园已雏形初现，树种正加速迭代，采摘方式亦鸟枪换炮。大胆假设，小心求证，科学范式的新一轮变革帷幕渐起。
展望未来：超过“十年百倍”的增速预期
肇始于上世纪中叶的图灵机、信息论、控制论，奠定了现代计算机产业发展的基石。以基础理论的构建为突破口，信息技术勾勒出完美的上升曲线，创造了数字经济成长奇迹。
相关统计显示，2020年国内数字经济增加值占GDP的比重已达38．6％，到2021年底进一步提高到40％以上；从全球看，2020年数字经济占各国GDP比重的均值约40％，到2022年这一比例将升至65％。
数据的海量增长是数字化浪潮最显眼的浪花：全球移动宽带数据流量从2010年到2020年增长超过250倍，国内相关数据流量十年间的增长更逾400倍。伴随宽带通信、智能设备、云计算和AI等技术的协同发展，数字化有望继续保持指数级攀升。
值得关注的是，人类社会发展对数字技术的追求是永无止境的，很多领域距离大规模应用仍存差距。例如：通过数字技术实现健康管理、广泛使用智能和自动的机器、环境保护、虚拟世界与真实世界无缝融合的超现实体验等。
如何更好地满足上述需求，成为各行各业持续探索的动力。对于未来的演进轨迹，周红博士认为，数字技术将以超过十年百倍的速度增长，数字化会促进人和社会加速发展。
畅想未来：突破理论和技术的边界与极限
经历过从0到1再到N的质变之后，信息科技与数字技术要在未来十年继续实现百倍以上发展殊非易事。曾经驱动技术与产业前进的很多基础理论已遇到瓶颈，亟需出现新的假设、愿景来牵引突破。
科学哲学家托马斯·库恩在其著作《科学革命的结构》中，开创性地提出“范式”（paradigm）概念——简而言之，就是科学家共同接受的一套假说、理论、方法和信念的总和。
根据托马斯·库恩的观点，单纯的技术进步或某个领域的单边突进，并不能带来科学的整体性跃迁，只有进行彻底的范式转换，才有机会实现真正的科学变革。
不同领域的科学家就核心假说、基础理论达成新的共识，对范式转换至关重要。周红博士1997年加入华为以来，历任多项重要职务，其中欧洲研究院院长的经历尤值一提。任职期间，他与包括诺贝尔奖、图灵奖、菲尔兹奖获得者在内的众多科学家进行了深入交流，共同探讨富有挑战性的前沿问题，思索未来社会可能的发展方向。
基于上述背景，华为战略研究院此次提出四大科学假设，可谓正逢其时。信息科技与数字技术的范式变革呼之欲出，思想力的源头活水有望引领科学进步与商业创新的未来。
第一：拓展科学认知的边界，涵盖物质与能量，现象与规律。
探索基础科学和前沿技术、拓展认知边界至关重要。尤其是物理、化学、生物等领域的突破，将使人类能更好地发明新分子、催化剂、蛋白质等材料和器件，以及新的装备和新工艺等。
未来，物质的特性能不能通过计算预测出来，而不用靠漫长的试验来进行摸索？答案是可能的。2017年，科学家通过计算发现超硬五硼化钨的结构，解决了困扰科学界近60年的难题；2019年科学家借助计算发现十氢化钍在85万个大气压的情况下，具有惊人的高温超导性。基于强大的计算能力，人类有望发现或发明更好的催化剂、化学药、生物药与疫苗。
第二：拓展感知极限，更好地了解世界和人类自身。
扩展感知世界和感知自身的能力会不断深化，将从接近人类感知到超越人类感知、从替代感知到扩展和创造感知、从人类感知到机器感知。
大自然通过百万年甚至上亿年的进化，形成远超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显著超越人眼，有利于快速精准捕获猎物，自动驾驶技术的研发也许可以得到启示。
感知和控制人体自身的发展空间也非常广阔。像ECG、EEG、PPG等技术目前还没有系统、便捷且低成本地发展起来，对于人体的八大子系统的实时度量感知，还有很多工作要做。通过研发新的传感器，将来有望实时、无感地测量血压、血糖、心电等重要的健康参数；基于新的神经系统脑机接口、肌机接口，可以更好地与机器协同，将来有可能用思考来交流与工作，甚至开车和娱乐。
第三：探索新的计算模式与实现方式，认知世界、解决问题。
信息技术领域经过多年的积累，已发展出十几种广泛使用的计算模式，如无线和光通信基于快速傅里叶变换的蝶形计算模式、路由器基于逻辑状态转移的有限状态机计算模式、AI基于统计和相关的计算模式等。
伴随未来的通信系统不断走向高频、高速，将面临非线性信道和非线性器件带来的问题——能不能从传统的线性傅里叶变换拓展到非线性逆散射变换，以更好地匹配未来的应用？AI计算模式不可解释、不可调试等问题，能否找到更有效的解决方案？
也许，人类可以向蚂蚁学习。小蚂蚁的大脑一般只有0．2毫瓦的能耗，它既不用深度学习，也不需要遵循可计算性理论和冯·诺依曼架构，却能做筑巢、寻找食物、养蚜虫等复杂工作。
AI领域能否受此启发，超越统计和相关计算模式，发展出数理逻辑计算、几何流形计算、博弈计算模式？显而易见，探索适应性与高效性计算模式，创造新架构与新部件，而不受限于传统的可计算性理论以及冯·诺依曼架构，将成为未来重要的突破方向。
第四：突破香农定律的假设，在更大的时空中发展信息通信。
在有别于香农定律假设的更大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；自动驾驶如果采用12个摄像头，每天可能产生高达4T字节的数据。目前的5G网络难以承载如此海量的数据，需要在理论和技术上另辟蹊径。
在理论方面，如果假设这个世界是有先验知识和记忆的，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同时产生几百个波长，实现上百T的流量——未来，若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，有望成千上万倍提升通信性能。
创造未来：打通科学假设与商业愿景
想要打通科学假设与商业愿景，必须解决全生命周期创新体系不同环节的衔接与配合问题。从仰望星空到脚踏实地，其间的转化与腾挪充满玄机。
唐纳德·E·司托克斯提出过著名的巴斯德象限概念。他认为，基础研究与应用研究并非对立关系，在某种程度上可以交错融合，甚至应用研究还可以启发基础研究。
显而易见，“假设－愿景－基础科学－工程技术－商业”是一个环环相扣、彼此影响的系统工程。越靠近后端商业与面向客户的创新，直接效果会越明显；而越靠近前端假设、愿景和基础科学的创新，就越需要耐心和魄力。
作为全球ICT领域的先锋，华为敢于向前端基础研究创新寻求答案。过去十年，华为在研发方面累计投入超过 8450 亿元。2021 年，华为的研发费用额和费用率创出历史新高，分别为 1427 亿元和 22．4％——其中，华为在基础研究上的投入超过200 亿元。
迄今为止，华为已创建86个基础技术实验室来研发相关核心技术体系，并通过AI时代可信计算的新架构模型使数据处理量提升三个数量级，实现了多语言、跨平台运行。
倘若能够沿着正确的路径持续行动，现在对于未来的所有想象，可能都是保守的。华为已走在重构基础理论、重构架构、重构软件的道路上，期待更多产、学、研界的同道者戮力前行。
作者关健，《IT创事记》合伙人、主笔：曾任《电脑商报》常务副社长兼执行总编、《中国计算机报》助理总编，媒体从业时间超过10年。关健长期关注科技产业动态及趋势，与逾百位高科技公司领导者进行过对话，亦在众多科技会议与论坛中担任嘉宾主持。
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