华为有力量:5G极化码的十年蜕变
2018-07-28 07:09:00
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华为有力量!


基础领域的突破,

不是一天两天的功夫,

是数十年的默默无闻,

辛苦地耕耘。


只有长期重视基础研究

才有工业的强大

只有长期重视基础教育

才有科技和产业振兴的人才土壤


——任正非



华为30年全息图,华为未来的全息图


每个人都在自立、自主抉择未来!

从女儿的微信中,任正非看到了这幅芭蕾脚的照片。他的眼泪一下子就出来了。这不就是在说我吗?这不就是在说我几十年如一日的现实吗?这不就是在说华为人吗?这不就是在说华为人30年如一日的真实吗?

2015年在达沃斯论坛,他第一次公开谈论这张全息图:

“我们除了比别人少喝咖啡,多干活,其实不比别人有什么长处。就是因为我们起步太晚,成长的年限太短,积累的东西太少,我们得比别人多吃点苦。所以我们有一只芭蕾脚,一只很烂的脚,我觉得就是华为的人,痛并快乐着。华为就是那么一只烂脚,它解释了我们如何走向世界……”

一如芭蕾舞者,任正非和华为一直脚踏实地,如履薄冰。

在当下中美贸易摩擦和全线的诚信危机中,任正非直面最惨淡的现实:“我们要活下去。在以前这是最低纲领,现在这是最高纲领”。

危机就是转机。任正非危机中反转的选择是:“磨好豆腐给妈吃”!把天底下的用户都当成妈,要带着对妈妈的爱、敬畏和郑重去工作,对用户的诚信要有宗教般的虔诚。

一如舞者成功登顶以后还是重视脚底下的功夫,华为30年如一日,还是要把肉体撕裂,把惯性、套路、形式、思维、意识撕裂,在深根固柢的大道上勇猛精进。

华为有力量!

您也可以有力量!

只要肯向世间的苦处行,

找到标靶找到生命支点;

只要肯向自己的苦处行,

死磕!拿出绝活,创造价值。


未来已来!

每个危机的当下,

您的心念波,您的抉择,

都在构筑着您的未来!


——王育琨手记


任正非与Polar码之父


5G极化码的十年蜕变

5G(Polar)极化码,对于华为的意义不言而喻。对于中美贸易摩擦背景下的中国,也很有意义。

70年前,美国数学家克劳德·香农提出了著名的香农定理,为信息通信产业奠定了理论基础。香农定理所描述的信道容量极限,也为无线通信技术的演进留下了一个未知的挑战。

随着2G、3G、4G等无线技术的不断演进,卷积码、Turbo码先后得到应用,推动人类进入到今天的信息社会。而美国MIT教授Robert Gallager在1963年提出LDPC码后,土耳其教授Dr. ErdalArikan又发现了极化码,世界上唯一能够被严格证明达到香农极限的信道编码方法由此诞生。这时,是2008年。

当时的华为,仍然是全球通信设备企业里的“挑战者”,全年销售收入仅仅为170亿元美元,仅为现在的六分之一。一方面在刚刚启动的3G市场里与欧美老大哥们“掰手腕”,另一方面华为也在加大研发力度,试图摆脱技术的束缚。

2009年,华为开始5G研究,恰好也就是Arikan教授关于Polar码的论文在IEEE正式发表的那一年。虽然当时的技术标准有很多,但华为认为,极化码有作为优秀信道编码技术的潜力。

“当时我们决定选择了风险比较高的技术,甚至从工程角度不是非常成熟的一个技术,早期做出这样的决策并不是非常容易的事情。”华为首席科学家童文回忆说。

2010年,华为识别出极化码作为优秀信道编码技术的潜力,在ErdalArikan教授研究基础上投入进一步研究,经过数年长期努力,在极化码的核心原创技术上取得了多项突破,并促成了其从学术研究到产业应用的蜕变。

“当时对于Polar码只是知道一些理论成果,而后华为做了非常多的试验和试用研究,保证必须是最优的性能之外,还要考虑到实用性、可用性、可行性,因为必须用到几十亿的设备上,必须要达到各方面的要求,这样才能保障技术给最终的消费者带来受益。”“过来人”,华为首席科学家童文说。

他表示,理论到应用的转化过程中需要克服众多工程化难关,三代信道编码技术从学术发现到成为产业标准都经历了10到20年的产业转化过程。某种意义上看,5G标准的诞生,也是一场科学家与工程师持续努力的接力赛。

到了2013年,华为的5G研究投入达到6亿美元。几年之后,华为的“坚守”有了成果。

2016年11月14日至18日期间,国际无线标准化机构(3GPP)无线物理层( RAN1) 第87会议在美国Reno召开,会议上,经过激烈的竞争,华为等中国企业主推的极化码(Polar Code)击败美国主推的LDPC码和法国主推的Turbo码,成为5G eMBB场景在短码上的控制信道编码方案。自此,经过两次会议的激战,在5G eMBB场景上,Polar码和LDPC码二分天下,前者为信令信道编码方案,后者为数据信道编码方案。Polar码和LDPC码一起历史性地走进蜂窝移动通信系统。

可以说,Polar码入选5G标准意味着中国通讯企业第一次迈入世界顶尖领域。

2018年2月22日在西班牙巴塞罗那,全球第一个符合3GPP标准的、支持Polar码的5G系统于向全球发布。这是由华为公司携手Vodafone共同完成的。而5G是华为第一次从概念到研究、标准、产业化的产品,十年的经验和教训值得总结和传承。

2018年7月26日举行的“5G极化码与基础研究贡献奖颁奖大会”上,包括童文在内的百余名基础研究与标准领域的华为专家受到表彰,而Arikan则被颁发特别奖项。华为同时宣布,未来将继续加大基础研究投入,每年150到200亿美元的研发费用中,20-30%将用于基础研究工作。据悉,2017年华为研发投入已经达到了138亿美元。

 

极化码发现者,土耳其教授Dr. ErdalArikan很淡定。

包括创始人任正非、董事长梁华以及三位轮值董事长在内的高管团悉数到场,并且为了迎接Arikan的进场,起身站立等待了十多分钟,进场后,现场掌声热烈而持久。这样高规格的接待在华为来说,并不常见。

对于华为的“表彰”,Arikan在随后的采访中对记者表示“非常惊喜”。“这充分展示了华为是一个与众不同的公司,选择了与众不同的道路,华为在基础研究方面的努力支持、鼓励、认可了学术界的努力,这是华为给我高规格奖项的原因。”

他认为,极化码是华为抓住的一个机会,“有时候大家会觉得这个代码不是在这个国家创立的,所以不太好用。我不想代表华为公司回答这个问题,需要强调的是他们确实抓住了很好的机会。”

“华为支持了我的大学,支持了我在极化码方面的研究,并且是无条件的支持。我是独立自主的,可以追求我的研究兴趣,双方之间是没有任何的硬性条件约束的。他们不会告诉我说要怎么做、会研究什么,新的想法、任何专利都不会要求去获取。”。

Arikan表示,华为是一个投资于长期的公司,3GPP只是一个起点,还会有更多的进展。“一定要经过很多的基础研究才可以获得技术上的突破,进而形成产品。世界上没有一家公司是例外,其他公司不像华为这样聚焦于开发新的技术,所以我认为华为对未来是很清楚的,中国的公司特别是华为在未来会有更多的机会。”

任正非与Polar妈之父恳谈

Polar码的论文到标准的距离大约是10年,这只是冰山在海面之上的部分,海面之下是更为漫长的、持续的研究探索。

        华为创始人任正非在深圳总部与通信技术专家毕尔肯大学电气工程系Erdal Arikan教授进行了对话。Erdal Arikan自1982年便开始研究多址信道的时序译码,于2008年发现信道极化现象与极化码,开拓信道编码的新方向,被称为“Polar码之父”。



“我们向基础研究这条道路努力奋勇前进,把这个问题发扬光大,我们继续支持教授所领导的团队的技术发展和前进,继续合理的给予投资,因为我们觉得(这样)我们的道路会更加宽广,未来信息社会将会是无穷无尽的社会,我们现在才刚刚起步。”任正非在现场对话中表示。


简单地表示感谢后,Erdal Arikan说,“中国的科学家,以及中国的高校们在过去很多年做出了非常大的进步,在各个学科、各个科学领域和工程方面都取得了长足的进步,这是我亲眼目睹的。一些项目,包括我自己的一些课题在这个领域,中国的大学和中国的企业,像华为都做出了很多的努力。”


此外,Erdal Arikan在现场还向任正非提了一个有意思的小问题,“如何评估中国的现状?特别在工程科学领域最高质量的教育问题,您对现状是否满意?”


任正非回答称,如今有很多人不能安静坐下来研究学问。


“基础领域的突破不是一天、两天的功夫,是数十年的默默无闻,辛苦地耕耘。”任正非表示。


“我觉得教育不要输在终点线上,什么时候起跑无所谓。”任正非还在现场讲起了一个小故事,“我个人的故事,我跑百公里不行,在我小时候如果你跑不过就不及格。我们那时候是农村孩子,晚上几乎是没有灯光的,老师拿着秒表在终点线看,看着跑到终点。我们同学就帮我的忙,让我悄悄往前走30米至40米。”



事实上,华为对基础研究有着自己的理解,其中核心观点是,只有长期重视基础研究,才有国家和工业的强大。没有基础研究,产业就会被架空。

此前,任正非曾经表示,“评价基础研究,不能采用量化的考核方法。我们应从一个很长的时间轴来看科学家讲的话,不能计较所有内容是否都具有现实性意义。费马大定理是用350年证明的,它并没有对法国经济起多大贡献,如果我们这么狭隘地看问题,人类怎么探索前进?但是我们有个约束,方向要大致在公司前进的主航道上。我们对科学家要多一些宽容,对不明白的东西,只要大致对准主航道,我们就多给一点宽容。”

任正非认为,强调科学家作用,是希望大家能在公司主航道的范围内,更积极大胆地向纵深研究,没有产业技术的深根探索和核心控制,怎么会有产品与产业的控制力?所以,华为发展到现在,更需要各位发挥科学家的研究与探索作用。

任正非认为:只有长期重视基础研究才有工业的强大只有长期重视基础教育才有科技和产业振兴的人才土壤基础研究的突破,往往需要上百年,数代人的共同努力,需要有天才的灵感闪现,更需要大量科学家、能工巧匠的持续创新。基础研究的根本在于教育,要形成英雄“倍”出的人才黑土地。教育是立国之本,教育是最廉价的国防,今天的教育,将决定科技、产业、国家的未来。

华为扎实投入研发,给科学家充分自由的空间。一个俄罗斯年轻的数学家,高薪进入华为,十年没做任何有价值的研究。一般公司早就给清退了。可是华为没有。依然给他最好的待遇。结果这个科学家推出一个基础算法,使得华为十几个机器可以一根天线就解决问题了。这样使得华为的效益成10被的提升。

华为尊重科学家,尊重他们创造性的天赋,不以通常人的标准去检验去衡量。

据悉,Erdal Arikan教授出生于1958年,于1985年获麻省理工学院博士学位,师从Robert Gallager教授。Dr。 Erdal Arikan自1982年便开始研究多址信道的时序译码,经过二十多年的探索,于2007年发现信道极化现象及极化码。极化码能够大大提高5G编码性能,降低译码复杂度和接收终端功耗,迅速获得了业界认可。2016年,极化码顺利成为3GPP 5G NR控制信道编码。


【Erdal Arikan教授简历】


毕尔肯大学电气工程系。Arikan教授于2008年正式提出极化码,并于2009年发表论文”Channel polarization: A method for constructing capacity-achieving codes for symmetric binary-input channels”,该论文获得2010年IEEE Information Theory Society Paper Award。极化码被认为是第一种可以被理论证明逼近香农信道容量的编码方案,解决了香农信息论领域尘封近60年的难题。


2013年,由于其在极化码领域的突出贡献,被授予 IEEE W.R.G。 Baker Award。2018年获得 IEEE Richard W。 Hamming Award。(The IEEE Hamming Medal是在1986年以纪念在计算机计算科学的发展中,尤其是在信息科学有着关键贡献Richard W。 Hamming博士而设立的奖。)


同年6月,被授予2019年Claude E。 Shannon Award,该奖项是信息论领域的最高荣誉。


研究方向:信息论与编码、通信系统与网络、通信系统的可重构硬件实现。


来源:心声社区,蓝血研究

 
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