答马化腾:未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业

程序人生 117 2018-10-24 17:51

简介:长久未在知乎露面的马化腾,近日突然发问:未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业?产业互联网和消费互联网融合创新,会带来哪些变化?


答马化腾:未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业-JEESNS

来源小商帮科技

公众号 | xiaoshangbang

作者   | 左刀


久未在知乎露面的小马哥马化腾近日在知乎用PonyMa的名字提出了两个问题:未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业?产业互联网和消费互联网融合创新,会带来哪些变化?

其实看到这两个问题,至少我是很高兴的,因为中国互联网的两个超级大佬,终于都开始向技术探索转型了。

马云的达摩院,罗汉堂早已启动,今年还搞了一次数学竞赛,而相比较而言,马化腾在基础研究,未来布局方面确实给人以处处落后的感觉,并且“沉溺”于游戏和投资,没有做百年企业的胸怀和担当。

但小马哥这次提出的问题,显然是要为腾讯的下一个10年,甚至更为久远的未来在打算,而且是通过基础研究和技术趋势的角度来思考的,非常期待腾讯版本的“达摩院”能够尽快诞生,为中国的基础研究和领先技术研究添砖加瓦。

本文先讨论小马哥的第一个问题,第二个问题将另外抽空写一篇:

未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业?

对于这个问题而言,其实主要要从两个角度来考虑:

1)未来十年内,互联网有哪些瓶颈要突破,而能够突破这些瓶颈的,就是有影响的基础研究;

2)未来十年内,有哪些目前没有或刚刚起步的,但将来可能大行其道的互联网技术或应用,这方面的基础科学突破,将会带来深远的影响。

以下尝试做个解答,因为涉及面太广,限于能力,有回答不到位甚至错误的地方,希望专家学者们及时批评指正。

1)未来十年内,互联网有哪些瓶颈要突破

从技术的角度来看,互联网发展到现在,接下来一定是要发展到物联网的阶段的,未来十年的互联网瓶颈,除了网络基础设施相关的5G,6G等之外(这方面腾讯很难主导参与,以下暂不讨论),基本上就会是物联网相关产业链的瓶颈。届时会有几个非常重要的问题:

(1)物联网的总体技术瓶颈

物联网的概念由来已久,最早在1999年左右就被提出来了,但到现在20年左右的时间,整体进展非常的缓慢,最重要的是有几大瓶颈尚未突破(以下参考黄山明的文章《物联网发展为何缓慢?存在诸多瓶颈》):

1、传统的无线网络如蜂窝、WLAN等,在高速移动的情况下通过优化路由和带宽分配策略可以达到较好的通信智联。但是这种方案在传感器网络上是有缺陷的,受限于能源的供给,目前只能采取电池或者太阳能进行供电,无法直接提供能量,所以当前传感器设计的重点在于保证功能完整情况下最大化地节能和增加网络的生存周期。

2、无线模块的发射距离和发射功率正相关,但是当通信节点之间距离大于最大发射距离时该如何解决?

3、当无线节点没电时又要怎么解决?

可以说上述三个问题,便是目前无线传感网络研究中最核心的三个基本问题,几乎所有的研究都是在攻克这三项难关。如果这三个问题不解决,那么无线传感网络就无从谈起,更别提物联网的商业化了。

物联网还有很多其他问题没有解决,比如标准问题,光一个物联网无线连接技术标准就有NB-IoT、LoRa、ECGSM、eMTC等,标准不统一,硬件成本就会居高不下。

另外,在物联网时代,我国在核心技术方面的问题还不少,比如传感器约60%、微机电系统传感器几乎全部、核心芯片约80%以上依赖进口。

希望腾讯这样的企业,能在世界范围内关注整个物联网的产业链,汇聚一批科学家,攻克一些技术难点,并且在核心技术领域,能够收购一些国外的知名企业,从而促进国内物联网基础研究和核心技术的发展。

(2)支持万物互联的芯片相关技术

全球的半导体产业,目前已经到了接近瓶颈期的时刻,当前,台积电的7nm技术已经量产,而全球范围内,3nm技术将会很快实现,根据台积电的规划,台积电3 纳米制程预估2022 年到2023 年进入试产阶段,1 纳米制程可能在2026 年到2027 年进入试产阶段,由于台积电技术的领先性,他们的规划,基本可以看做是整个集成电路产业的总体进度规划。

而在3nm以下,台积电工研院IEK 主任室计画副组长杨瑞临表示,量子电脑技术可能不会以矽材料为基础,可能采用全新2 维材料,处理器必须具备4 位元、甚至16 位元的处理能力,因此,量子电脑的处理频率速度不用这么频繁,又可以大幅省电,预估量子电脑的耗电量可能比现在电脑的耗电量,降低到千分之一甚至到万分之一。

这里面涉及到的趋势是:在3nm制程之下,处理频率速度应该就会到顶了,但是量子电脑和人工智能(AI)应用,处理器速度要更快,也就是每单位时间处理位元数要更多,但是到了3nm制程之后,技术就会遇到瓶颈,耗电量会更大。

因此,新的材料,尤其是相关的二维材料的研究,以及量子计算领域的研究,必然要在未来10年内取得突破性的进展。

而中国在这两个领域在世界范围内都不算落伍。

除了潘建伟院士领衔的国内量子科学技术之外,中国在二维材料领域的基础研究也走在世界前列。

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比如说,在最近(10月22日),复旦大学张远波课题组在国际著名期刊《Nature》上发文《Gate-tunable Room-temperature Ferromagnetism in Two-dimensional Fe3GeTe2》,在二维磁性材料领域取得重大突破——发现了一种新型的磁性二维材料Fe3GeTe2,为研究二维巡游磁性提供了一个全新的理想体系。此外,通过锂离子插层调控,研究团队在Fe3GeTe2薄层中获得了室温以上的铁磁转变温度,为未来基于这种材料研发超高密度、栅压可调且室温可用的磁电子学器件提供了新的可能性。

而南京大学的王欣然教授,也曾提出过“二维有机半导体”的概念,当年曾经上过新闻联播。

隔壁的马云老师早已与中科院合作进行量子科学方面的研究,并已经取得了阶段性的进展,小马哥在去年年底也成立了量子实验室,希望能够真心的支持量子科学研究。

同时,二维材料的前沿科技研究目前方兴未艾,腾讯如果能与几个主要的国内外课题组达成合作,并且成立自己的实验室,将会极大的推动产业化的进程,从而在基础材料领域走在世界的前列。

(3)海量数据存储和处理问题

一旦物联网领域取得快速发展之后,其数据存储量将会比当前出现几何级数的增长,根据保守估计,2020年将有100亿台设备实现联网,其中包括汽车、工业自动化设备、植入式医疗器械、可穿戴设备和智能家居等新一代产品。而之后,可能每一年的设备接入量都会曾现飞速的发展。

这里面涉及到很多的技术问题:比如存储器的容量功耗和可靠性,耐久性、人工智能技术在海量数据处理中的突破、哪些设备要上云、本地数据和云数据如何分配、过剩数据处理、边缘计算等等。

举个例子,无人驾驶阶段,一辆车可能每个小时会产生几个G的数据,精度越高,速度越快,可能数据量会越大。这个时候是不是把数据都上传到云端然后等候云端的指令?在高速环境下,1s,甚至几个微秒就会出现问题,因此,全部数据上传云端,并且等待云端下达指令显然并不是可取的办法,这时候,边缘计算就会非常的重要。

而在无人驾驶过程中,如何分配数据的上传或本地处理,如何在云端进行处理,如何处理比当前多得多的海量数据并与智慧城市进行结合并综合管理,包括L4以上级别无人驾驶技术本身和成本的突破,新能源电池领域的突破等,都需要材料学、数学、人工智能技术和理论等出现再度的突破。

这些,都是迫在眉睫的基础研究,需要更多人去关注和投入。

(4)物联网的信息安全问题

万物互联时代,大部分的电子设备都处于联网状态,海量的数据在网络间穿行,信息安全面临的形势将会比当前复杂得多。

根据预测,2030年,全世界跑在马路上的无人驾驶汽车将达到830万台之多。对于一个无人驾驶汽车,基本上需要一亿行的软件代码在里面运作,这需要极其高度的安全级别。

想想看,我们在物联网设备方面没有太多的经验,当这些新科技设备受到大规模攻击而“挂掉”的时候,影响之大将不亚于以前出现过的任何一次网络攻击。以前最多就是电脑,手机被攻击了,而物联网时代,你家里的电视、空调、冰箱、热水器、洗碗机、微波炉等等一切设备可能都无法使用了,甚至如果这些设备和支付、个人重要信息等有接口,会不会发生更加严重的问题?

这些问题,可能防不胜防,对于物联网领域的信息安全,大多数人,包括现在的很多信息安全公司,都只是处于初级阶段而已。

这里面有大量的基础研究工作要做,而一旦掌握了核心技术,甚至制定了行业的标准,将会在全球物联网领域处于举足轻重的地位。

(5)区块链

物联网的分布式网状结构,是最适合于去中心化的区块链技术发展的。通过区块链不可篡改的存储技术和Token体系,可以解决物联网发展过程中的很多难题。

比如说,利用区块链的分布式存储技术,把数据保存在区块链上,解决了中心化的云端数据可能的泄漏、被滥用等问题,智能合约可以保证降低交易的成本,不用担心费用被中心化公司占用,通过Token体系实现价值流通和变现等等。最后,区块链通过共识机制的改进和分布式计算等方式,能够以较低成本解决物联网大规模扩张等问题,去中心化的架构直接颠覆了物联网旧有的中心架构,不但大大减轻中心计算的压力,而且释放了物联网组织结构的更多可能,为创新提供了更多空间。

可以说,区块链技术与物联网是天生的一对,可以被视为物联网的神经系统,是解决区块链中包括信息安全,隐私,成本,信任和协同,大规模扩张等各种问题的最佳候选。

当然,当前的区块链理论和技术体系也并非完美和一劳永逸。

比如说,区块链最为重要的数据存储信息安全问题,在量子计算机的攻击之下可能很快就会被破解。

新加坡国立大学(NUS)的研究人员在2017年10月发表论文认为,面对量子计算机,区块链采用的非对称密码算法,即公钥密码系统会受到更大的威胁。

区块链当前采用的非对称密码算法,必然要在10年内进行理论上的突破或改进,从而应对不断发展的量子计算技术。

而区块链技术本身也是由代码构成的,这就存在代码漏洞的可能性,越复杂的代码,漏洞越多,这本身也存在安全隐患,甚至存在被认为操控的可能性。

根据区块链作者吾王的分析,当前区块链体系还存在着几个主要的问题:分叉、51%攻击、私钥丢失、代码漏洞、交易延迟、区块数据的不断增长等问题,感兴趣的读者可以参考《聊聊区块链背后存在的问题》系列文章。

区块链对于物联网是如此的重要,在其基础理论上投入再多的研发,对于腾讯这样的公司都是值得的,毕竟,在去中心化的架构下,微信的模式被颠覆只是时间问题,新的,基于区块链的社交网络将会在不久的将来诞生,而这会影响到腾讯的根本。

以上抛砖引玉,讨论了未来十年内,互联网有哪些瓶颈要突破,这里仅仅是概述,并且肯定会挂一漏万,比如说,下一个十年,产业化联网将会大行其道,这里面会有很多的基础研究工作要做,我们放到Pony的第二个问题,产业互联网和消费互联网的相关话题中讨论。感兴趣的朋友可以不断补充。

接下来我们讨论第二个子问题:

2)未来十年内,有哪些目前没有或刚刚起步的,但将来可能大行其道的互联网技术或应用?

这里的互联网技术,包括了基础领域的技术和应用技术。

回顾互联网快速发展的这20多年,从互联网到移动互联网,我们可以发现这样一个事实:

任何一次互联网的大发展,都是基于网络速度和网络普及程度之上的。

1988年到1998年,整整十年的时间,中国建成了八横八纵的光纤通信干线网,这个通信干线网络的建设使得中国在之后的通信发展中始终处于世界的前列。

中国最主要的老牌互联网企业,几乎都是在1998年前后成立的:1997年到1998年,三大门户网站先后成立,新浪,搜狐,网易;1998年,电子邮箱的使用量开始剧增,腾讯公司成立;1999年,qq诞生,初始名字叫oicq,阿里巴巴成立,盛大成立,天涯社区成立,携程成立;2000年,百度公司成立。

而在2008年北京奥运会之后,2009年,3G牌照发放,新浪微博诞生并迅速超过了在之前就推出类微博产品的各家公司,2010年,团购网站兴起,并迅速开启了百团大战,千团大战;2011年,陌陌诞生;2012年,手机网民数量超过pc端,腾讯推出微信,滴滴和快的分别成立。网贷平台开始野蛮生长。猎豹浏览器推出。2013年,4G牌照颁发,移动互联网的投资和发展进入了极为快速发展的阶段,现在的BAT,TMD等公司,无不是抓住了移动互联网的红利而快速发展,而天涯等老牌互联网公司,由于没有“ALL IN”而错失良机,从此盛极而衰。

在当前5G的关键节点上,可以肯定的说,又会有新一批的企业顺应时代而诞生,他们将会成为下一个时代的FANG、BAT和TMD,而没有为5G时代和物联网时代做好准备的公司,哪怕是当前的巨头,可能也会很快被时代的洪流所淘汰。

从技术的脉络上看,互联网初级阶段,传输速度慢,所以是文字为主,图文为辅的时代,BBS、新闻媒体、电子邮箱、博客、下载工具等大行其道;随着网速的加快,大型游戏、网络购物、视频等开始兴起;进入移动互联网和4G时代之后,视频类产品出现了突飞猛进的发展,而社交网络也不再局限于文字和图片,视频,声音等开始大行其道。

进入5G时代之后,大规模、高清、实时的影像传输成为了可能,这将使得当前无法实现的一些东西成为现实。

比如说,计算机视觉领域的三维重构技术,在5G之下将能够做到更加快速,精准的实体场景三维重构,而这,很可能会为当前的AR/VR/MR领域带来革命性的突破,也可能为三维全息投影技术带来全新的突破。

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而这些领域突破之后,当前所有主流的APP都可能被重写。比如说,社交网络将会变成虚实结合的,以实时三维影像、虚拟三维影像,外加实景三维沉浸式,游戏式体验为主的产品;购物将会变成在虚拟世界中“逛街”购物,通过语音和三维实际体验(比如虚拟试衣)轻松实现购物,在虚拟世界中的“体验”将会变得越来越重要。

当高清视频能够在毫秒之间传输后,你需要的是想象力,来颠覆当前的大部分产业和商业模式。

在这里,有着太多的基础研究需要去做,大到5G之下,适合MR的操作系统(比如微软的HoloLens操作系统),小到各个具体产品以体验为中心的重新设计和创造,都存在着大量的工作要做。

而在当前的技术架构下,有些产业的领军人物开始了反思,比如说,“深度学习之父”和“神经网络先驱”Hinton,在这些年开始反思深度学习的瓶颈和弊端,虽然深度学习深刻改变了当前的人工智能技术,但在动态视觉内容、三维视觉等问题上很难给出满意的解决方案。

2017年10月,Hinton正式发布了“Capsule”相关的论文,虽然只是刚刚起步,但让人看到了新的思路和曙光,未来10年内,有望出现突破当前深度学习为主要框架的人工智能研究方法,全新的理论体系和研究方向将会方兴未艾,人类将会越来越多的被从重复劳动中解放出来,是福是祸,尚未可知。

而万维网之父Tim Berners也在近期发声,号称“我有一个推翻互联网的新计划”。实际上,Tim Berners借助于区块链去中心化的思路,为去中心化的互联网提供了一套规范和工具的开源平台,取名为Solid,他希望基于Solid,孵化出更多的去中心化的产品。在名为Inrupt的应用中,使用了Solid的去中心化技术,允许Berners无缝访问他的所有数据——他的日历、音乐库、视频、聊天记录、研究。

基于去中心化的基础性研究正在国外进行,是否会“推翻互联网”,目前不得而知,但“万一实现了呢”?这里面可能蕴藏着巨大的机会,值得深入进行基础理论和架构的研究。

同样在做颠覆性事业的,还有大家所熟知的Elon Musk,除了新能源汽车领域的特斯拉之外,他还有几个更加疯狂的梦想:火箭SpaceX、火星移民、地下超级隧道、胶囊列车、太阳能等等,这其中,除了特斯拉的互联网汽车之外,可回收,低成本的火箭技术可能会对互联网领域产生积极的影响。

2018年2月22日,在美国加州,SpaceX在范登堡空军基地成功地发射了一枚“猎鹰9号”火箭,将其两颗互联网实验卫星Microsat 2a和2b送入轨道。对于马斯克而言,他的理想是要用12000颗通信卫星,搭建一个的“Starlink”计划,根据该计划,SpaceX将在2019年,正式启动卫星发射,在5年内,组网所需的4425颗卫星将全部入轨,在1200千米高的近地轨道上覆盖全球,提供收费网络服务。再加上在低轨道的另外7500个类似的航天器,最终将达到12000颗人造卫星。这个数字,是是人类发射的全部卫星数量的2倍!

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如果这个项目成功的话,它可以提供达到1GB/s的上网速度,比目前的卫星互联网提供商快上40倍,远超现有的4G网络,甚至未来的5G,以及绝大部分的有线网络,即使是在偏远的乡村也能被覆盖。

这是一个真正的全球化的机会,这也吸引了包括贝佐斯在内的理想主义者的关注,后者成立了蓝色起源公司,专注太空领域的探索和开发。而在国内,阿里巴巴计划在双十一前后将发射一颗卫星和一个微型空间站,卫星叫“ 天猫国际号”,空间站叫“ 糖果罐号”,这或许是阿里巴巴进军太空领域的一个先兆。

卫星产业乃至于太空产业是一个非常神秘的领域,技术门槛高,但发展空间极为巨大,国内已经有一些企业在悄然布局,且部分企业发展的很不错,比如九天微星、蓝箭、星际荣耀等等,对于腾讯这样尝试多年“国际化”而未果的企业而言,或许可能是一个绝佳的布局机会。

对于互联网产业而言,目前没有或刚刚起步的探索领域,绝不仅限于上述各个方面,还有各种其他的方向,可能在未来某一个时刻,对整个互联网产生极为巨大的影响。例如,在《MIT科技评论》2018 年全球十大突破性技术中,传感城市、神经网络之对抗、即时翻译机耳塞、完美的网路隐私、材料量子之大跃进等等几个技术,都可能对将来的互联网带来很大的影响和改变。

未来,终将是充满激动人心的想象空间的!


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