華為徐文偉：后香農(nóng)時(shí)代，面向數(shù)學(xué)的十大挑戰(zhàn)問題

本文為2020年8月28日徐文偉在長(zhǎng)沙由中國(guó)工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)舉辦的“數(shù)學(xué)促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇”上的發(fā)言

后香農(nóng)時(shí)代，數(shù)學(xué)決定未來發(fā)展的邊界

數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，將決定未來發(fā)展的邊界，數(shù)學(xué)家越努力，成果越卓著。

過去20多年，數(shù)學(xué)在提升華為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力方面起了極大作用，我們非常愿意與大家分享華為如何把工程問題轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)問題的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)我們也將在本次大會(huì)發(fā)布信息產(chǎn)業(yè)面臨的十大工程和數(shù)學(xué)問題，張榜求賢，希望與數(shù)學(xué)家們攻克難關(guān)。

我們正處于交叉科學(xué)及新技術(shù)爆發(fā)的前夜，在未來二三十年里，人類社會(huì)將進(jìn)入智能社會(huì)。

智能社會(huì)有3個(gè)特征：萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能。在智能社會(huì)，萬(wàn)物可感，感知物理世界，并轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接萬(wàn)物，將所有數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線聯(lián)接；基于大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物智能。

這些新的工作、生產(chǎn)模式、生活方式，與70年前香農(nóng)時(shí)代發(fā)生了根本性的變化。

當(dāng)初香農(nóng)時(shí)代需要解決的是，面向人與人的可靠通信問題。香農(nóng)信息論主要基于離散無記憶有損傳輸?shù)募僭O(shè)，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸；通過信源編碼保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?nèi)容可以讓人理解，通過信道編碼保證傳輸?shù)膬?nèi)容不會(huì)出錯(cuò)�；�于70年前香農(nóng)發(fā)布的這個(gè)定理，信息產(chǎn)業(yè)有了超過50年的高速發(fā)展，發(fā)明了一代又一代的通信產(chǎn)品。

但是，我們一路走到現(xiàn)在的5G時(shí)代，幾乎達(dá)到了香農(nóng)定理的極限。同樣馮·諾依曼架構(gòu)等，也都是幾十年前提出的�？梢哉f，當(dāng)前的創(chuàng)新主要是把幾十年前的理論成果，通過技術(shù)和工程來實(shí)現(xiàn)。

隨著智能社會(huì)的到來，通信的場(chǎng)景發(fā)生了根本變化，也更加多樣化。過去是以人與人、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)可靠傳輸為主，現(xiàn)在出現(xiàn)了單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器等多種通信模式。那么，人與人的通信，是否可以更好地滿足人的認(rèn)知要求；機(jī)器與機(jī)器的通信，是否可以不考慮人對(duì)內(nèi)容的理解，探索高層次的語(yǔ)義問題；多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，能否解決更復(fù)雜的香農(nóng)容量域的難題。這些都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)可靠傳輸沒有考慮到的場(chǎng)景和問題。

這些新場(chǎng)景、新問題、新挑戰(zhàn)，我們可以稱之為進(jìn)入了后香農(nóng)時(shí)代。在后香農(nóng)時(shí)代，需要理論的突破和工程技術(shù)的發(fā)明，更需要數(shù)學(xué)家們發(fā)揮核心作用。

去年，華為提出了“華為創(chuàng)新2.0”�！皠�(chuàng)新2.0”的核心是基于愿景和假設(shè)的基礎(chǔ)理論突破和基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)明，解決從0—1的問題。而理論突破和基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)明，來源于數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)研究，而數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)之基礎(chǔ)。

華為公司一直非常重視數(shù)學(xué)，目前已經(jīng)有700多位數(shù)學(xué)博士。早在1998年，華為在俄羅斯成立了第一個(gè)數(shù)學(xué)研究所。2016年10月在巴黎成立了第二個(gè)數(shù)學(xué)研究所。

華為吸引了很多數(shù)學(xué)家，成果豐碩。例如，2008年，華為俄羅斯數(shù)學(xué)家用非線性數(shù)學(xué)多維空間逆函數(shù)，解決了GSM多載波干擾問題，當(dāng)時(shí)攻克了2G、3G基站合一的難題，現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了2G、3G、4G、5G基站融合，基站功耗降低50%，集成度大大提升，幫助華為無線一舉在歐洲和全球取得領(lǐng)先，數(shù)學(xué)家真是功不可沒。

同樣，在國(guó)內(nèi)，華為與眾多的數(shù)學(xué)領(lǐng)軍專家開展了深度的合作，例如，華為與張平文院士、徐宗本院士、李安民院士都建立了數(shù)學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室；同時(shí)，還有與高校和研究機(jī)構(gòu)有大量合作課題，如我們與中國(guó)科學(xué)院馬志明院士、天津大學(xué)陳永川院士等。

華為希望與學(xué)術(shù)界及研究機(jī)構(gòu)一起，深入合作，共同推進(jìn)基礎(chǔ)研究的工作：工業(yè)界的參與，一方面可以加快科學(xué)家研究成果的商業(yè)落地；另一方面，工業(yè)界分享的客戶需求，行業(yè)挑戰(zhàn)和世界級(jí)難題，對(duì)研究方向是極大的牽引作用，是雙向的能量交換和增益過程，我們將持續(xù)加大與數(shù)學(xué)家的合作。

展望未來，我們希望與各位數(shù)學(xué)家們一起努力，實(shí)現(xiàn)四個(gè)目標(biāo)：

第一，超越身體限制，提升感知能力，比如更好的拍照技術(shù)。

第二，超越生物智慧，發(fā)展新型計(jì)算，比如更好的人工智能。

第三，跨越空間障礙，實(shí)現(xiàn)身臨其境，比如真人級(jí)全息通信。

第四，拓展認(rèn)知極限，開發(fā)介觀器件，比如原子設(shè)計(jì)與組裝。

此次數(shù)學(xué)促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇，為我們提供了一個(gè)很好的交流分享平臺(tái)！華為專場(chǎng)報(bào)告中將發(fā)布“后香農(nóng)時(shí)代，面向數(shù)學(xué)的十大挑戰(zhàn)問題”，包括利用更少的資源（計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源等），獲得更高的性能，需要暴力計(jì)算的場(chǎng)景，采用數(shù)學(xué)算法和軟件優(yōu)化等，減少資源消耗等等業(yè)界難題。

后香農(nóng)時(shí)代，數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，將決定未來發(fā)展的邊界，數(shù)學(xué)家越努力，成果越卓著，我們的邊界將會(huì)越來越延展，直到趨向無限！

后香農(nóng)時(shí)代，信息產(chǎn)業(yè)面向數(shù)學(xué)的十大挑戰(zhàn)問題

華為發(fā)布

2020.08.28 長(zhǎng)沙

中國(guó)工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì) 數(shù)學(xué)促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇

1 語(yǔ)義信息論--有損信源編碼的極限和可行算法

2 挑戰(zhàn)無損熵編碼的極限

3 網(wǎng)絡(luò)基本業(yè)務(wù)模型問題

4 MassiveMIMO 容量域問題

5 非線性信道補(bǔ)償問題

6 大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)控制問題

7 反問題高精度快速求解問題

8 高效的糾刪碼問題

9 DNN可解釋性

10 超大規(guī)模數(shù)據(jù)近似計(jì)算