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以下為(wéi)徐文偉演講全(quán)文:
邁向(xiàng)智能世界2030
——技術挑戰(zhàn)與(yǔ)研究方向(xiàng)
女士們、先生們(men),大家好,歡迎參加第18屆分析師大會。
剛(gāng)剛過去(qù)的一年,疫情、全球化,整個世界都經曆了巨大的挑戰。今天,我(wǒ)們站在下一個(gè)十年的起點(diǎn),有(yǒu)未知,有(yǒu)憧憬,ICT產業(yè)也麵臨新(xīn)的(de)挑戰,亟需新(xīn)一輪(lún)的突破(pò)。
人口與(yǔ)能源是人類(lèi)社會(huì)發展的兩大主題
聯合國報告顯示,到2030年(nián),全球將有86億人(rén)口,65歲以(yǐ)上的人超(chāo)過12%,25歲以下(xià)的人口比例持續下降。人口老齡(líng)化和勞動力不足,成為社會發展(zhǎn)的挑戰(zhàn)。人們對健康的追求,希望活(huó)得好,活得長,走的安。
另(lìng)外,全球能源消(xiāo)耗正以每年1.7%的速(sù)度(dù)增長(zhǎng)。報告顯示,自18世紀以來,人類能(néng)源消耗增長了22倍,其中化石能(néng)源(yuán)占比高(gāo)達85%,可持續發展(zhǎn)的能源,是擺在(zài)我們麵前的難題。
低碳化(huà)、電氣化、智(zhì)能(néng)化是可持續發展的必由之路(lù)
我們(men)預測,2030年,可再生能源占比超過50%;電氣(qì)出行將成為主力(lì),電動(dòng)汽車銷量占比(bǐ)超過50%;AI將改變一(yī)切,家(jiā)用(yòng)智能機器人使(shǐ)用率超過18%。ICT 技術在未來十年內,有潛力通過賦能其(qí)他行業,幫助減排(pái)全球碳排放的20%。
同時(shí),我們對未來(lái)又充滿著期待(dài),不斷的突破極限。
我們希望,擺脫身體的限製,提(tí)升(shēng)感知能力。雖然手機現在已經(jīng)達到(dào)100倍變焦,但(dàn)是,離生物界的差距巨大。如蜘蛛,在(zài)物體輪廓和運動計(jì)算上遠遠(yuǎn)超越人眼。那(nà)麽,能否學習蜘蛛的眼睛?我們就可以製造出滿足自動駕駛需求的更(gèng)好的攝像(xiàng)頭。
我們希望,超越(yuè)生物的智慧,發(fā)展新型計算。現在人工(gōng)智能廣泛(fàn)應用,但是(shì)深度神經網絡訓練困難,功耗大,有(yǒu)時卻比(bǐ)不(bú)過螞蟻。螞蟻(yǐ)用0.2毫瓦的(de)功(gōng)耗,就可(kě)以做很多(duō)事,包括築(zhù)巢(cháo),交朋友,甚(shèn)至打架和養蚜蟲等,我們是否可以深入學習和借鑒生物的運作方式,從實現簡單的(de)智能(néng)開始發(fā)展。
我們希望,跨越空間(jiān)的障(zhàng)礙,實現身(shēn)臨其境。當前(qián)5G通信,遠遠滿足(zú)不(bú)了身臨其境的交流訴(sù)求,我們要發展更快更低時延的網絡,支撐真人級全息通信。
我們希望,拓展認知的極限,開發(fā)介觀器件。科(kē)學家使用計算(suàn)的方法,實現分子、原子層(céng)麵的設計與組裝(zhuāng),通過這種方式,實現大幅提升芯片、器件的性能。
從(cóng)世界(jiè)構(gòu)成的三要素,理(lǐ)解(jiě)未來的挑戰與方向
物質、能量、信息是世界構成的三要(yào)素(sù),是我們把(bǎ)握未來挑(tiāo)戰和方向的出發點。物質是本源的存(cún)在,能(néng)源是運動的存在,信息(xī)是聯係的存在。
下(xià)一個(gè)十年(nián),聯接數量(liàng)將達到(dào)千(qiān)億級,寬帶速度每人將達到10Gbps,算力(lì)實現(xiàn)100倍(bèi)提升(shēng)、存儲能力(lì)實(shí)現(xiàn)100倍提升,可再生能源的使用將超過50%。圍繞信息和能量(liàng)的產生、傳(chuán)送(sòng)、處理和使用,技(jì)術需要(yào)不斷演(yǎn)進(jìn)。
基(jī)於這些預測與假設(shè),接下來我將(jiāng)談談未(wèi)來十年的挑戰和發(fā)展方向。
挑戰1:定義(yì)5.5G,支撐未來千億規模的多(duō)樣性聯接
第(dì)一個挑戰,就是萬物互(hù)聯的挑(tiāo)戰。我們不僅要聯接所有的(de)人,還要(yào)聯接(jiē)海量(liàng)的物,而連接物(wù)的需求是多種多樣的。
當(dāng)前(qián)5G定義(yì)的三大場景很(hěn)難支撐多樣性的物聯場(chǎng)景需求。比如工業物聯的應用,既要海(hǎi)量連接,又要(yào)上行(háng)大帶寬(kuān),必須在eMBB和mMTC之間增加一個(gè)場景,命名為UCBC(上行超寬帶);有一(yī)類(lèi)應用,既要超寬帶,也要低時(shí)延和高可靠,必須在(zài)eMBB和URLLC之間增(zēng)加一個場景(jǐng),命名為RTBC(實時寬帶(dài)交互);在車聯網中的車路協同,既(jì)需要通信能力,又(yòu)需要感知能(néng)力,必須新增HCS場景(通信感知融合)。
因此,必須從5G場景“三角形”變成5.5G場景“六邊形”,從支撐萬物互聯到使能萬物智聯(lián)。
挑戰2:在(zài)納米尺度上駕(jià)馭光、實現光纖容量指數級增(zēng)長
5G聯接的挑(tiāo)戰在數量(liàng),光纖聯接的挑戰在容(róng)量。
今天一根光纖承載100萬(wàn)人(rén)觀看4K視頻,2030年要承載100萬人欣賞MR(混合(hé)現實),單纖容量(liàng)要(yào)提升10倍,超越100T。
首(shǒu)先是光收發(fā)激光器,采用(yòng)高調製器件實現2~3倍(bèi)的波特率提(tí)升;同時采用新的調製編碼和算法(fǎ),實現(xiàn)容量的倍(bèi)增。薄膜型高帶寬調製器(qì)是發展方向。
其(qí)次要研發寬帶、低噪聲、人(rén)工可控的新型(xíng)光放大器,以(yǐ)實現超長距(jù)的(de)可(kě)靠傳(chuán)輸;關鍵技術(shù)是接近量子極限(xiàn)的光放。
第三是光(guāng)網絡的動(dòng)態控製能(néng)力,把波(bō)分網絡改造(zào)為“同步”係統(tǒng),提升抗幹擾能力(lì)並通過計算實現光資(zī)源的高效利用。微腔光頻梳是(shì)關鍵。
在更遠的未來,還需(xū)要(yào)研究SDM(空(kōng)間分割多路複用)等新型(xíng)光纖和光(guāng)係統,實現(xiàn)單(dān)纖容量百倍增長。
挑戰3:走向產業互聯,網絡(luò)協(xié)議必須優化(huà)
今天(tiān),網絡支撐的(de)主體是百億級的消費(fèi)互聯。2030年,網絡支撐的主體(tǐ)是萬億級的產業互聯,網絡協(xié)議麵臨三(sān)個考(kǎo)驗。
第一是確定性。需要確定(dìng)性時延保障能(néng)力,通過“網絡演算新理論和協(xié)議”,將(jiāng)當前盡力而為的網絡時延,變為可(kě)提前計算的確(què)定時延。
第二(èr)是(shì)安全性(xìng)。萬物(wù)互聯(lián)的場景下,安全防禦體係提出嚴峻挑戰。無人機、攝(shè)像機、邊緣計算(suàn)、傳感器等大(dà)量外(wài)掛設備(bèi),引入了新的不(bú)安全(quán)因素,必(bì)須(xū)構(gòu)建端到端的內生安全框架(jià)和協議。
第三是(shì)靈活性。千行百業的需求(qiú)是多樣的,有的需要IP地址長一點,有的需(xū)要(yào)短一點,必須將固定長度的IP地址,擴展為可靈活定義語義、語法的新IP協議。
挑戰4:通用算力遠遠跟不上智能世界的需求,必(bì)須打(dǎ)造超級算(suàn)力
智能世界,聯接決定了(le)廣度,那麽計算決定了強(qiáng)度。
麵向(xiàng)2030,算力(lì)需求將增長100倍。但(dàn)當前,單核CPU性能每年提升率已從50%下降到(dào)10%,並且,通(tōng)用計算在特定(dìng)領域效率低下,如何打造超(chāo)級算力,這(zhè)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
第一,數字計算從(cóng)通(tōng)用走向專用,走(zǒu)向多種計算(suàn)架構共(gòng)存的異構計(jì)算,各種CPU、GPU、XPU同時存在(zài)。
第二,模擬計算將在特定領域展現優勢(shì)。光子計算(suàn)將應用於信號處理、組合優化、機器學習等領域,尤其是針對無線Massive MIMO和(hé)光通(tōng)信(xìn)領域將(jiāng)有極大應(yīng)用(yòng)場景。
挑戰5:從(cóng)海量多模態(tài)的數據(jù)中高效地進行知識(shí)提(tí)取,實(shí)現行業AI的關(guān)鍵(jiàn)突破(pò)
智(zhì)能世界(jiè)離不開AI, AI應用碎片(piàn)性與(yǔ)AI的可信(xìn)問(wèn)題不可回避(bì)。
AI模型的通用性是解決應用碎片性的(de)關鍵。通過大量(liàng)無標注的數據和更大的模型,從(cóng)全監督到自監督,構(gòu)建通用(yòng)的AI係統,這是當前需要(yào)突破(pò)的方向。
其次(cì),把AI與科學(xué)計算交匯,這也為AI應用走出(chū)碎片提供(gòng)了大用場。AI為科學計算帶來(lái)了新思路、新方法、新工具(jù),而科學計算的嚴謹體係也(yě)有(yǒu)助(zhù)於(yú)提升AI的(de)可解釋性。
可(kě)信AI,是我們長期追(zhuī)求的目標。特別是人命關天的關鍵領域,如無人駕駛,必(bì)須解決從相關性到因果性的難(nán)題。
挑(tiāo)戰(zhàn)6:突破馮諾依曼限製,構建百倍密(mì)度增長的新型存儲
存儲麵臨兩大問題(tí)是存得(dé)下(xià)、用得好。
第一,要存得下。單(dān)位空間和能耗下(xià)的存儲(chǔ)密度要提(tí)升(shēng)100倍,而當前介(jiè)質技術(shù)受限工藝、功耗限製(zhì),無法支撐。未來存儲係統要突破新型大容量低時(shí)延(yán)內存技術,突(tū)破DNA存儲(chǔ)、高維新型光存儲等超大容(róng)量介質技術,突破超大存儲(chǔ)空間模(mó)型(xíng)和編碼技術,打破容量牆(qiáng)。
第(dì)二,要用得好(hǎo)。未來存儲係統的數據訪問帶寬將(jiāng)從TB級到PB級、訪問時延(yán)將從ms級(jí)降到us級(jí),性(xìng)能(néng)密度須百倍提升。馮(féng)諾依曼(màn)架構下,數(shù)據要在CPU、內存、介(jiè)質之(zhī)間移動(dòng),而當前PCIE、DDR帶寬速度遠跟不上外(wài)部(bù)網絡(luò)的性(xìng)能增長(zhǎng)。未來存儲係(xì)統要突破馮諾依曼架構(gòu)的限製,從以CPU為中心,轉(zhuǎn)向以內存為中心、以數據為中心,從(cóng)搬移數據轉向搬移計算(suàn),打破性能牆。
挑戰7:將計算與(yǔ)感知結合,實現多模交互的超現實體驗
智能(néng)世(shì)界(jiè)的要打造極致的用戶體驗。我認(rèn)為,2030年,超現實體驗將成為現實。
超現實體驗,這就需(xū)要(yào)虛擬世界與真實世界的無縫融合。並能夠準確的感知(zhī)和還(hái)原世界,在(zài)虛實結合的(de)世(shì)界中理解用戶的意圖。必須打通聽覺、視覺、觸覺(jiào)、嗅覺,實現人(rén)與數百種邊(biān)緣設備之間的多(duō)模(mó)交(jiāo)互。為實現這個目標,需要將(jiāng)用戶(hù)所處的環境(jìng)整(zhěng)體作為一個超級(jí)計算機對(duì)待,依托語言、觸覺、光感、腦機等多模傳感器進行信息采集和傳輸,識別用戶意圖(tú),並(bìng)通過裸(luǒ)眼3D、全息投影、AR隱形眼鏡、數字嗅覺和(hé)數(shù)字觸覺等技術呈現給用戶。
挑戰8:通(tōng)過連續性的健康監測實現主動健康管理
人(rén)口(kǒu)老(lǎo)齡化帶(dài)來了(le)更(gèng)多慢性病。據統(tǒng)計(jì),85%的(de)死(sǐ)亡(wáng)是(shì)由於慢性病,而慢(màn)性病必須進行實時檢測(cè)。必須攻(gōng)克需要醫療級水平的可穿戴設備,如無創血糖,連續(xù)血壓,連續心電等車(chē)輛。以血壓檢(jiǎn)測為例,光學傳(chuán)感器,能夠比PPG提供(gòng)更準(zhǔn)確(què)的脈搏波,為血壓建模和(hé)算(suàn)法提(tí)供更高質(zhì)量的(de)數據(jù)輸入。結合雲服務和(hé)人工智能(néng)技術,為個人打(dǎ)造(zào)一個完整(zhěng)個人健康大數據平台(tái),實現主動健(jiàn)康管理。通過腦機接(jiē)口、肌電接口、可穿戴機器人等,從(cóng)被照顧(gù)到自主管理,提升老年人(rén)的(de)幸(xìng)福感。
挑戰9:構(gòu)建智慧能源互聯網,實現綠色發電、綠色儲電和(hé)綠色用電
當(dāng)前“碳達峰、碳中和(hé)”加速向新能源(yuán)轉型,同時也帶(dài)來了(le)發(fā)電、儲(chǔ)能以(yǐ)及用電的新挑戰。
從發電來看,從集中式向分布式演(yǎn)進,意味著發(fā)電係統更靠(kào)近用戶,過去是純用電場景,今後(hòu)也(yě)具備自(zì)發電能力,這樣就產(chǎn)生(shēng)了(le)更多的雙向能源節點,電網更具備了網絡特征;新能源發電的波動性、多能(néng)互補特征,間(jiān)斷式供(gòng)電(diàn)特征(zhēng),使新(xīn)能源成(chéng)為主力(lì)電能,存在巨大挑戰(zhàn)。
從儲能(néng)來看,過去隻有發電和用電,能(néng)源是(shì)用多少發多少,未來新能源(yuán)為主體的發電,必須(xū)有儲能的緩(huǎn)衝池,這(zhè)使得網絡(luò)更複(fù)雜了。必須實現低成(chéng)本、零碳排放的(de)大規模儲能,並通過智(zhì)能(néng)調(diào)度,最大限(xiàn)度(dù)利用綠電。
從(cóng)用電來看,必須推進(jìn)綜(zōng)合智慧能源(yuán),實現住宅/建築/工廠能源管理係統、零碳社區、零(líng)碳園(yuán)區、零碳城市。
因此(cǐ),必須構建一張智慧的能源互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)綠色發電(diàn)、綠(lǜ)色儲(chǔ)能和(hé)綠色用電,這涉及幾個關鍵技術(shù):
第一,管理技(jì)術(shù)。大數(shù)據、AI、雲等ICT技(jì)術與能源互聯網(wǎng)融合,通過能源(yuán)雲+能(néng)源網,實現比特管理瓦特(tè)。
第二,控製技術。通過電力電子能源路由器,實現能量雙向流動和功率智能分(fèn)配,構建能源網絡的智能控製(zhì)器(qì)。
第三,儲(chǔ)能技(jì)術。發展(zhǎn)新型儲能技術,如新(xīn)型電化學、氫能等,滿足不同場景的(de)能量(liàng)存(cún)儲需求。
第四,電力電子基礎技術。新型化合物(wù)功率(lǜ)半導體,包括麵(miàn)向中高壓(yā)的SiC/金剛石和麵向(xiàng)中低(dī)壓(yā)的GaN技術,實現能源部件進(jìn)一步(bù)高效和(hé)小型化。
以上就是(shì)我(wǒ)們從ICT產業視角(jiǎo),提出的九大技術挑戰與研究方向,也是我們對智(zhì)能世界(jiè)2030的(de)期待,我們希望實現聯接更強、計算更快(kuài)、能源更綠。
以開放(fàng)包容、協同創(chuàng)新的機製,跨越挑戰。
為了(le)滿足人類發展的需求以及解決(jué)所麵臨的問題,我們需要(yào)匯集全人類(lèi)的智慧(huì)和創新能力(lì),必須以(yǐ)開(kāi)放(fàng)包容、協同創新的機製,跨(kuà)越(yuè)挑戰(zhàn)。工業(yè)界必須與高(gāo)校(xiào)和(hé)科研(yán)機構(gòu)緊密合作,用工(gōng)業界(jiè)的挑戰和世界級難題牽引科學研究方向(xiàng)。
想象未來靠(kào)科幻,創見未來靠(kào)科技。必(bì)須把工業界的問題、學(xué)術界的思想、風險資本的信念(niàn),整合(hé)起來(lái),協同創新(xīn),共同打造智能世界(jiè)2030。謝謝大家(jiā)!