一篇1976年的論文,讓我們拿了華為十大發明

李良川/文


一篇1976年的論文,讓我們拿了華為十大發明

有位名人說過,“好奇心造就科學家和詩人。”我不是詩人,也不敢自稱科學家,但我十多年的研究生涯正是由好奇開端的。

讀研期間,我的專業領域是光纖通信,同時也接觸到一些基礎的通信信號處理算法,這些算法主要用於無線和銅纜,在光通信領域並沒有算法的研究和應用。我非常奇怪,為什麼光通信就不研究算法呢?諮詢導師,沒找到清楚的答案;環顧國內,沒有研究團隊;搜索業界,也沒有相關產品。

帶著這個疑問,我一頭扎進了光通信系統算法的研究。

“要做到絕對領先,先要做到:我們不一樣!”

光通信,顧名思義就是利用光波來傳遞信號的通信方式。在光通信早期,每秒傳遞10G、40G的信息,遠小於光纖的實際帶寬,因此不需要算法處理就能實現光信號的長距離傳輸。這就好比在一條寬敞的道路上,車輛少且速度慢,壓根用不著算法。但車越來越多,速度越來越快,到了每秒傳遞100G信息時,沒有算法處理的話就容易“翻車”。

2007年初,我從北京郵電大學博士畢業,加入華為一個剛成立一年多的新部門——傳送產品線研究部,從事下一代高速光通信系統算法的研究和創新。我們面對的第一個挑戰就是100G相干系統的算法研究和應用。

怎麼定義波分產品是領先的?客戶的要求很簡單:管道要粗,傳的容量儘量大;還要長,傳的距離要遠。這跟水管的要求是一樣的,水流量要大,而且要流得遠。具體到我們團隊的工作就是:研究信號處理算法,讓波分產品的容量和距離這兩個指標最大化,絕對領先對手。

經過一段時間的摸索,我們研究出一套方案。但為應對競爭,產品線也招聘了一些業界“明白人”來和內部研究團隊進行“賽馬”,他們在這個領域經驗豐富,提出了更有優勢的技術方案,產品線最終擁抱了他們的方案。我們有些失落,但也正視差距,奮起直追,隨後我們也研究出“二代軟判”FEC方案,大幅度提升了100G波分產品的傳輸距離。此後很長一段時間,大家都是在100G算法基礎上進行各種優化改進,從產品角度也很有價值,但對我們研究團隊來說,總期望有更創新的方案,能對產品競爭力做出更大的貢獻。

隨著100G的普遍商用,200G的代際演進提上了日程。從100G升級到200G,如果基於教科書上的演進方式,可以實現容量翻番,但傳輸距離將從原來的上千公里斷崖式下降到幾百公里,無法滿足波分系統的代際演進訴求,即:容量翻番、距離不變、成本不變。全世界的技術團隊都遇到了這個難題。在長途波分領域,我們在市場上一直是領先的,在技術上則是你追我趕,交替領先。因此在100G到200G的代際演進中,誰能實現突破,取得領先就尤為關鍵。

面對容量翻番後,傳輸距離大幅度下降的問題,我們一直在探索更好的解決方法。2013年,通過調研,我們探索到一個算法方案對傳輸距離有明顯提升,但是在代碼仿真的過程中,卻始終無法驗證方案的理論增益。當我們在困境裡苦苦掙扎的時候,德國一所大學發表了類似算法的研究成果。我們發現只需要調整算法處理的先後次序,就能得到想要的性能增益,這真是讓我們百感交集。雖然我們花了很多心血在這個方案上,但很遺憾,最後我們沒有得到撞線的機會。

在該算法方案的論文被公佈後,全世界研究團隊幾乎都跟進了這個技術方向,各種改進優化方案此起彼伏,迅速成為業界新一代算法研究與應用的主流方向。雖然在工程開發進度上各個公司有差異,但由於在技術方案選擇上趨同,可以預期最後的產品規格很難有太大的差異。對波分產品來說,技術方案上的趨同必然導致在產品規格指標上的趨同,那怎麼實現絕對領先呢?面對公司在特殊時期對技術領先的要求,“Better & Cheaper”不能再成為我們的選項。我們要不一樣! 通過技術方案的差異化來支撐產品的絕對領先,應該是我們技術研究團隊的核心價值。

1976年的論文

“在CT領域,也許很難再有‘天外飛仙’似的創新了, 當你找到一條可能的技術路徑的時候,註定是困難重重的,甚至可能都有人倒在路邊了,你走不走? 這樣的情況幾千年前就有人面對過: 破釜沉舟,百二秦關終屬楚。”

要體現研究團隊的價值,就要在業界常規的技術路線之外探索差異化且性能更好的技術方案,這也是我們的追求。差異化的技術方案,換句話說就是要創新,這個事情說起來容易,做起來會遭受到無數的質疑。”一個戰略產品的關鍵技術方向,業界都認為做不出來,憑什麼我們就能做出來?”到現在為止,這依然是在華為質疑創新的一個天問。但業界都認為能做到,華為還有多少絕對領先的機會呢?

技術研究的一個常規手段,尤其是CT領域,就是去看看前人做過什麼。整個團隊瀏覽分析了幾十年來業界數百篇的論文。我們從最近的論文開始看起,不斷往歷史深處推進,終於在卷帙浩繁的歷史文獻中,通過一篇1976年的技術論文,發現一個原始思路。論文只是一個純理論的數學推導,但它從數學原理上證明存在一個具備理論優勢的方案。通過對幾十個數學公式的反覆推演,我們在吃透了理論後,開始撰寫代碼搭建仿真平臺,基於仿真結果確認此方案可以提升性能,在關鍵指標上能大幅超越業界現有方案。於是我們依託方案基本架構申請了專利,並在公司第一屆十大發明評選中,獲得第二名,這極大的鼓舞了我們的信心。

但是能否落地為真正的產品商用,我們自己也還有很多疑惑。為進一步解答這些疑惑,我們在各種學術會議上和業界專家進行了廣泛交流。有人說這個技術值得研究,大部分專家都說工程實現難度太大,可行性低。我們經過多輪的反覆分析和討論,認為雖然工程難度很大,但是不存在理論硬傷,工程上的困難是可以慢慢解決的。於是團隊主要的成員都投入該方案的技術攻關中,希望能解決該方案在工程應用上的多個難點。

在研究了一年多以後,恰逢產品有新一版芯片的規劃,自然期望新方案能夠落入產品。但是經過激烈討論,產品線還是認為我們的方案不夠完善,距離落地產品芯片還有一段距離,因此沒有選擇我們的方案。雖然我們已經把一堆數學公式變成了一個比較接近產品原型的算法,但它還有一些關鍵問題需要解決,還需要更細緻的打磨和改進。

此時我們團隊面臨著極大的壓力,這條技術路線是否繼續堅持下去?產品關注的工程難題是否最終能被我們解決?是不是這個方向真的走錯了?對我們來說,實際上已經無路可退了,經過這麼長時間的投入和努力,已經走在半山腰上了,只能破釜沉舟向前衝。部門主管也非常支持我們,他認為就算方案最後沒做成,但是如果能排除產品線在技術路線上錯漏的風險,也是有價值的。他一直鼓勵我們不要顧慮太多,好的方案天然就有生命力,遲早會被識別出來的,同時也要求我們按照產品工程約束,全力攻關技術困難。

這一次,我們撞線了

“做技術研究能最後撞線,不是因為跑得快,是因為能堅持。能堅持,是因為曾經錯過”

回到技術方案的工程約束上,最大的困難就是時鐘恢復。由於方案設計的特殊性,常規的時鐘恢復方案無法應用。針對這個技術點我們諮詢了公司內外很多專家,普遍都認為難度太大。這個技術難點成為整體方案的瓶頸,這點過不去,整個方案也過不去,就要被拖死在這裡,這就成了我們的一個關鍵突破點。

其實早在兩年前,我就意識到這個問題,安排了小吳同學主攻這個技術點,為什麼選他做?因為他在我們團隊中對數字邏輯和硬件時鐘有相對較多的積累,進入到這個領域後沒多久他發表感想:“感覺也不是完全不可能啊。”我們實在太需要他這種“感覺”來給我們信心了,但感覺歸感覺,真正要走通這條路也是困難重重。

高速通信系統時鐘恢復這個領域前人也有很多的研究,論文不少,但是真正在工程領域做芯片時鐘恢復的專家很少公開他們的成果。對我們研究團隊來說,看論文、走出去和業界專家進行面對面交流,永遠是做研究的第一步。前人的研究論文中關於時鐘恢復的算法有十幾種,每種他都要去分析、改進,看是否匹配我們的系統。光這項工作就做了一年多,進度是比較慢的。但這就是研究的特質,需要時間來探索、沉澱和積累。

有一次,他去國外參加一個學術會議,在交流當中討論到時鐘恢復這個技術方向,在交談中受到了啟發,他回去後又去查找相關論文,論文提出的思路和他之前分析過的一個方案可以結合。他通過初步仿真驗證後,發現在原理上是可以實現的,只不過還需要做更深入的優化和參數匹配設計。研究到這裡,穿過這個技術難題的大門鑰匙基本就讓他找到了。在此之前,我們面前就是一堵牆,在牆上摸索了快兩年的時間。說幸運也好,說機會總是偏愛有準備的人也好,這個技術難點總算攻下來了。在問題沒攻克之前,他連續做了兩年“冷板凳”,當然,後來給他迅速升級提拔了。

當最核心的困難解決後,其他的問題也順理成章地解決了,最終依託我們創新方案的新一版芯片立項,支撐了200G長途波分代際演進,助力新一代波分產品在傳輸性能上絕對領先。

級別有高低,技術無大小

“級別有高低,但技術上是沒有大小的。技術一定是有客觀對錯的,它不像藝術上的東西,是主觀的,辯不清楚的。”

我們團隊是做研究工作的,70%都是博士,其餘是碩士。公司現在流行的稱呼是博士軍團,怎麼讓博士團隊的博士碩士充分發揮價值?俗話說“水無常形”,不同技術領域的差別很難總結出一套普遍適用的方法。從我個人經驗來說,要帶好博士軍團,最好領頭人也是博士。這樣能比較容易理解他們在進公司後,在各種事情上的反應和情緒。比如公司文化解讀、內部賽馬機制、商業導向傳遞、壓力疏導和溝通等。我個人也是這麼走過來的,經歷得多一些,就可以和團隊的兄弟們分享,儘量從客觀理性的角度去和他們達成共識 。

博士軍團的帶頭人一定不能靠組織權威,去壓制團隊成員的各種意見,不能因為有考評關係,理所當然覺得別人就得聽我的。級別有高低,但在技術上是沒有大小的。技術一定是符合邏輯,有客觀結論的,它不像藝術上的東西,是主觀的,辯不清楚的。因此要用技術價值去做溝通,推動博士軍團成員理性接納和儘量發揮他們的主觀能動性。

在公司做研究和高校還是有很大的差別,涉及不同的技術領域也是千差萬別,我們在產品線做研究一定要理解產品的商業訴求。商業訴求是比較直接的,一般很難從技術維度考慮得很全面,技術團隊應該考慮怎麼盡最大的努力去觸及這個商業訴求,而不是去對抗。全力以赴去夠這個目標,不一定能夠達到,但求上得中,求中得下。你要相信,你拼盡全力沒做成的事,別人也沒那麼容易能做成功。

換個角度看,研究團隊自身對技術規格和技術方案的判斷也要有定力,要堅持自己的技術邏輯,也要有勇氣為自己的技術邏輯承擔責任。

我在這個領域已經研究了十幾年,常常感覺走在懸崖邊,總擔心自己錯過了好的思路和方案,擔心自己的技術判斷出錯,也總想著怎麼把產品的技術規格做得更好一點。雖然壓力很大,但我希望我們團隊能在這個領域能做到世界最好,給客戶和公司帶來價值,成就客戶、也成就團隊,這是推動我能持續走下去的動力。

研究沒有終點,200G的硝煙剛剛消散,400G的戰場已然風起狼煙。劍已出鞘,這場戰役相信我們也能漂亮撞線,達成產品在新速率維度上持續領先,絕對領先的遠大目標。(轉自心聲社區)


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