华为激光模块原理（华为穿越创新迷航）

4月16日,华为第十六届全球分析师大会在深圳开幕。大会上，华为宣布成立负责5年以上前沿技术研究的机构华为战略研究院，华为董事徐文伟首次以华为ICT基础科学战略研究院院长的头衔发表演讲称，信息产业历经超过50年的高速发展，正面临着香农定律的极限，以及摩尔定律等工程瓶颈，华为成立战略研究院就是要突破这些瓶颈，推动“创新2.0”的落地。

他介绍，战略研究院将专注基础理论的突破和革命性技术的发明，比如光计算、NDA存储、原子制造等新技术。

华为将投入光计算的研究，利用光的模拟特性，实现数据处理中的复杂逻辑运算；随着计算量向AI等转移，80%的计算量可能更加合适用新的计算架构，效率可获得百倍提升，从而突破摩尔定律。

DNA存储方面，华为将探索用DNA来存储信息，一个立方毫米DNA就可以存储700TB的数据。

原子制造方面，今天纳米级的精密制造是用“宏观制造”的方法，达到了“微观尺寸”的水平。华为将探索在原子尺寸的层面上直接进行制造，从单个原子开始，直接将其装配成纳米结构，然后，再将这些纳米结构组装成更大的微器件，而通过原子制造技术，可以把摩尔定律提升100倍。

以下为徐文伟演讲节选：

今天，我们又站在了一个新的起点上，这不仅意味着华为的创新战略的升级，同时也意味着我们要为推动世界进步做出更多贡献。

过去三十年，华为产品领先的根因，在于基于客户需求的工程和技术创新，而面向未来，华为将基于愿景和客户需求双轮驱动的创新，加大基础技术研究和理论研究投入，探索未来，照亮世界，照亮华为，实现技术领先的创新战略。

时代呼唤理论突破

众所周知，信息产业超过50年的高速发展，理论界和产业界都开始遇到了发展瓶颈。

首先是理论瓶颈：现在的创新主要是把几十年前的理论成果，通过技术和工程来实现。比如说，香农定律是70年前，1948年发表的，5G时代，几乎达到了香农定律的极限，CDMA是演员海蒂拉玛1941年发明的。ICT产业发展已经遇到了瓶颈，需要新的理论突破和基础技术的发明。

其次是工程瓶颈：摩尔定律驱动了ICT的发展，以前（CPU）性能每年提升1.5倍，现在只能达到1.1倍了，摩尔定律下一步怎么发展？这些都是我们在ICT发展中遇到的瓶颈。

就华为自身来说，任总在2017年就提出，华为当前的创新，还处于工程数学、物理算法的工程层面，面向未来，华为感到迷茫，处于迷航中。

下一步，华为将如何突破这些瓶颈？

华为创新理念升级：从1到N迈向从0到1

针对业界的瓶颈和挑战，华为的创新战略是：从基于客户需求的技术和工程创新的1.0时代，迈向基于愿景驱动的理论突破和基础技术发明的创新2.0时代。

创新1.0的核心理念是：基于客户需求和挑战，是技术创新，工程创新，是产品与解决方案的创新，是从1到N的创新。核心是帮助客户和合作伙伴增强竞争力，帮助客户增加收益或者降低成本，帮助客户实现商业成功。

过去华为无论在无线、光网络、还是智能手机领域，我们都有大量的工程和技术创新，为客户带来了极大的商业价值以及产生了巨大的社会价值。

创新2.0的核心理念是：基于对未来智能社会的假设和愿景，打破制约ICT发展的理论和基础技术瓶颈，是实现理论突破和基础技术发明的创新，是实现从0到1的创新。

华为的成功，没有秘密，就是持续30年、上千亿美元研发投入的结果，就是创新1.0给客户带来价值的自然回报。下面我分享几个案例。

1、从AII IP、All Cloud到All Intelligence，牵引产业发展方向

首先，华为洞察和把握了行业大方向，制定了正确的网络发展战略；大方向的正确，不仅确保了产品研发没有走弯路，并且实现了产品走在行业的前列，牵引行业的发展方向。

比如2005年，我们推动网络架构走向ALL IP，制定了Single战略，把TDM、ATM、FR等多种交换技术共存的多张网络，变成基于IP交换的单一网络，制定了“接口IP化、内核IP化、架构IP化、业务IP化”的四步走战略。今天统一的一张基于IP网络，让运营商端到端的建设成本降低和运营效率提升3-4倍。

2011年，我们判断云技术将对网络产生重大的影响，推动了“ALL Cloud 全面云化”，制定了SoftCOM网络发展战略(Softwaredefined TeleCOM)，即用云计算的理念和技术来改造电信网络，通过“资源池化、软件分布化、运行自动化”来实现“软件定义的网络”，构建开放和敏捷的网络。让业务部署、业务发放等效率提升一倍以上。

2016年，我们认为AI作为一个通用技术，将无处不在，提出ALL Intelligence的概念，因此，在SoftCOM的基础上，把AI引入到电信网络中，提出“自动驾驶网络”的发展目标，彻底改变电信网络的运行和维护方式，逐步实现“无人值守“的网络。

最终结构性地解决运营商的网络Opex高，业务发放慢的问题，目标是实现80-90%的网络运维工作的自动化。清晰、准确的网络架构发展战略，引领公司持续走在正确的方向上，持续走在行业的前列。

2、从分布式基站到无代演进，引领无线发展新方向

在产品和解决方案的创新上，华为的创新不仅是全方位的各个产品领域，而且持续引领行业的创新。

比如无线领域， 早在2005年，华为就开发了业界第一款分布式基站，2007年，率先推出了 SingleRAN基站，实现2G、3G基站合一，这些系列化的创新，其价值不仅仅是降低30%TCO，更是大大降低了网络建设的门槛，让网络建设的全流程更加简单。

华为无线的领先，是长期持续的技术和工程创新的必然结果。

3、从OTN到全光网：定义光网络新标准

华为的创新，不仅仅是在无线领域，我们光领域，从OTN到全光网，华为都是产业标准的引领者。

比如华为的OXC（光交换）系统，用光背板替代了传统的3000根光纤，用光电集成，1块单板替代原来的一个机柜，这给客户带来了巨大价值，不仅功耗降低50%，占地面积下降90%，部署和运维的效率，百倍的提升。

4、从多摄像头到智慧内芯，树立手机新标杆

当然，创新不能不谈一下华为手机。华为是第一个发布双摄像头手机的厂家，最近发布的P30手机，不仅实现了4摄像头的组合，树立了照相水准新标杆，但这些特性背后是：

微米级的折叠光路设计，10X混合变焦性能；0.00024度的分离式双OIS防抖，超过300人的研发队伍，36个月精心打磨。

华为也是第一个把AI引入手机的厂家，让手机变成一个以“使用者”为中心，打造出懂你的手机，把手机从”智能”推向“智慧”。

最火爆的是华为折叠手机Mate X，一个转轴，是数学、材料、机械、设计等多学科的创新，历时3年攻关，历经几十次迭代，最终实现可20万次稳定工作；从而保证整部手机的平整状态。

看得见的产品，看不见的是背后的技术

我们看到的是产品，而冰上之下的技术才是真正的竞争力。数学、芯片设计、材料、散热等，这些是背后的基础能力。

华为有60多个基础技术实验室，700多数学博士，200多物理和化学博士；数学的算法的突破决定了SingleRAN的诞生。

早在1991年，华为就设计了第一片ASIC芯片并成立了芯片设计室。

近30年的积淀，材料的抗腐蚀研究，让华为产品适应各种环境；石墨烯的研究，让电池散热效率大幅提升；无风扇的散热设计，让基站的体积降低30%……

创新2.0：基于愿景驱动的理论突破和基础技术发明

以上的案例，都是基于客户需求的工程和技术创新，也即创新1.0，今天产业遇到瓶颈的根源，在于理论创新的滞后，没有理论的创新，很难突破技术的瓶颈。适应时代要求，华为将从创新1.0向创新2.0迈进。

以开放式创新、包容式发展为思想理念

那么，什么是华为创新2.0？

创新2.0的核心是基于愿景的理论突破和基础技术的发明，而理论突破和基础技术发明源头之一是学术界，工业界提出的挑战和向大学进行研究的投资是助推器。

理论突破和技术发明的不确定性非常高，这种不确定性的性质就决定了不能是封闭的创新，需要一起分享成果，共享能力。

华为创新2.0的思想理念是“开放式创新、包容式发展”，大学和研究机构，学术界，工业界联合起来，共同推动。

以大学合作、技术投资为战略举措

如何让创新2.0真正地落地呢？

我们将采取“支持大学研究、自建实验室、多路径技术投资“等多种方式实现创新2.0，把工业界的问题、学术界的思想、风险资本的信念，整合起来，共同创新。

华为成立战略研究院，统筹创新2.0的落地

战略研究院主要负责5年以上的前沿技术的研究，通过每年3亿美金投入大学，支持学术界开展基础科学、基础技术等的创新研究。

战略研究院最重要的是看未来，担负起华为在未来5-10年技术领域的清晰路标。面向未来，确保华为不迷失方向，不错失机会。同时，开创颠覆主航道的技术和商业模式，确保华为主航道可持续竞争力。

我们将在如下几个方面进行重点投入：

基础科学研究：华为将设立专项基金支持基础科学研究和人才培养，推动基础理论的突破；

基础技术研究：华为有着丰富的行业应用场景、针对工业界面临的工程技术问题和世界级难题（如香农定律极限、内存墙、摩尔定律失效等），大学和华为发挥各自优势，推动基础技术的突破，并加速高校研究成果跨越创新死亡谷；

技术创新：针对当前工程和技术的难点，共同进行研究；

企业和大学的合作，是双向的，也是共赢的。共同推动理论突破和基础技术发明，工业界通过产品的形式，为客户创造价值，向最终消费者提供服务。

围绕“信息全流程”发掘未来的技术

战略研究院，围绕信息的全流程，研究和发掘未来的技术，从信息的产生、存储、计算、传送、呈现，一直到信息的消费。

比如显示领域的光场显示，计算领域的类脑计算、DNA存储、光计算、传送领域的可见光等，基础材料和基础工艺领域的超材料、原子制造等。

下面，我具体举几个华为着眼于基础研究和发明的领域，让大家来感受一下未来的科技。

1、投资光计算，探索异构计算发展之路

第一个是光计算：我们知道现在数据的种类越来越多，并且受摩尔定律限制，一种计算架构实现所有数据的处理成本非常高，因此，异构计算是突破摩尔定律的路径之一。

华为投入光计算的研究，利用光的模拟特性，实现数据处理中的复杂逻辑运算。

比如，在人工智能领域，计算量的80%是矩阵变换、最优求解等，这些运算用CPU做，效率非常低，如果用光计算，性能会提升百倍，因为光本身的衍射、散射、干涉等天然特性，就是具备这样数学特性，光计算省去大规模的数模转换的过程，在这些特定的领域有着天然优势。

试想一下，随着计算量向AI等转移，80%的计算量可能更加合适用新的计算架构，效率百倍地提升，那么，摩尔定律的困境，就会很大程度上被克服。

2、投资DNA存储，突破数据存储容量极限

第二个是DNA存储，我们都知道在信息时代，数据量是指数增长的，而且是累积的，其增长的速度远高于摩尔定律。

那么，存储的容量要求越来越大，势必导致成本不断增加，而这种增长不可持续，存储已经成为IT产业中成本最高的部分。

因此，要么把一些数据不断地丢弃，要么寻找容量更大的存储技术。

众所周知，基因的信息是巨大的，人的一个基因信息有几十个G，存储基因信息的DNA是非常高效的，那么，能不能用DNA来存储信息呢？

一个立方毫米DNA就可以存储700TB的数据，相当于70个今天主流的10T硬盘，按照这样测算，一公斤的DNA可以存储今天所有的数据，容量达到惊人的程度。写数据的过程是基因编辑，读数据的过程是基因测序。

但是，今天基因存储离商用还非常遥远，因为数据读写的速度还非常低，比如，写5MB的数据需要4天时间，这就需要我们发掘新方法和新技术来突破这些瓶颈。

3、投资原子制造，突破摩尔定律极限

第三个是原子制造。今天，精密制造达到了纳米级，如10纳米。但是，这是用“宏观制造”的方法，达到了“微观尺寸”的水平。

今天，更精密的制造，用宏观的手段，越来越困难，即摩尔定律的天花板。

如果我们换一种思路，能否在原子尺寸的层面上直接进行制造呢？从单个原子开始，直接将其装配成纳米结构，然后，再将这些纳米结构组装成更大的微器件。

实现“原子到产品”的制造模式。原子的尺寸是十分之一纳米，也就是说原子制造技术可以把摩尔定律提升100倍。

智能世界，道阻且长。今天的我们，需要理论的突破，需要新的基础技术的发明。我们将继续去探索未知的新世界，勇敢地航向前人所未至的领域。

既然处于迷航中

那，我们就开始领航！

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