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童文:撬动5G革命的人

作者:王 辉  来源:科学中国人  发布时间:2019-10-09

导读:  华为无线C T O兼5G首席科学家童文作为华为5G技术的主导人之一,见证了5G技术的从无到有,也见证了其标准从被质疑到被公认。当外界对华为的赞誉涌来之时,撬动这场5G革命的童文却异常冷静。他深知,技术的发展永远不会止步,这件事华为不去做也会有别人去做,而要做领导者,就需要远超同业的付出与投入。

  2019年6月6日,工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。这意味着中国正式进入5G商用元年。中国的5G技术被世界公认为站在金字塔的顶端。这其中,华为可谓居功至伟,而它为5G技术研发所付出的艰辛,也逐渐呈现在世人面前。
  华为无线CTO兼5G首席科学家童文作为华为5G技术的主导人之一,见证了5G技术的从无到有,也见证了其标准从被质疑到被公认。当外界对华为的赞誉涌来之时,撬动这场5G革命的童文却异常冷静。他深知,技术的发展永远不会止步,这件事华为不去做也会有别人去做,而要做领导者,就需要远超同业的付出与投入。这是华为在谋篇布局上的洞见,也是华为发展至今成功的秘钥,更是华为吸引童文与之同行的关键所在。
  
改变世界始于技术
  在回答有关5G的问题之前,童文喜欢用回顾历史的方式去铺垫5G的必要性与重要性。“在一种新技术还未出现之前,你永远想象不到它将如何改变这个世界。”通信技术的进化史深刻地诠释了这句话。
  早在1947年,贝尔实验室提出的一个突破性概念改写了现代通信技术的发展进程,这就是蜂窝网络概念。所谓蜂窝网络,就是将网络划分为若干个相邻的小区,整体形状酷似蜂窝,以实现频率复用,提升系统容量。蜂窝网络概念解决了公共移动通信系统的大容量需求与有限的频率资源之间的冲突。直到20世纪80年代,随着集成电路、微处理器、计算机等技术迅速发展,世界各地移动通信网络便如雨后春笋般不断涌现。而这些技术的飞速发展也让欧洲国家纷纷敲开了1G时代的大门。据童文介绍,1G时代可谓山头林立,通信标准五花八门,“大哥大”正是这一时期的产物。
  随着人们对移动通信需求的迅猛增长,2G时代很快便到来了。此时,形成了以美国与欧洲为代表的的两大阵营,分别对应GSM与CDMA技术,而中国的华为此时还处于起步阶段,照着别人的产品做产品,望欧美项背。
  随后,在互联网泡沫破灭之际,业界推出支持高速数据传输的3G技术。3G技术的诉求是实现全球漫游的图片、音乐、视频等多媒体信息服务,包括可通过手机实现浏览网站、电话会议和电子商务等,且需考虑与2G有良好的兼容性。而3G时代也出现了3种标准,这其中就包括中国的TD-SCDMA,但总体技术水平上仍然在追赶欧美,“看着标准做产品”是童文对华为在3G时代表现的总结。
  这种追赶的状态在4G时代终于结束,2012年1月18日,中国主导的TD-LTE被国际电信联盟确定成为第四代移动通信(4G)国际标准,与FDD-LTE并列为4G国际标准。中国在通信前沿领域首次实现了从“追赶”到“引领”的重大跨越。
  “4G时代的一个重大进步是LTE标准终于一统江湖,实现了标准的全球化。”童文再三强调标准全球化的重要性,“其一,互联互通,随时随地,触手即得这是移动通信的必须诉求;其二,统一标准带来全球统一市场,全球统一生态链,因此带来最大的经济规模效应,作为消费者的终端用户得到最大利益。40年的移动通信技术的发展史已经向人们证实了这一点。”
  而随着移动通信这个基础产业的不断演进发展,人类社会也发生了深刻的变化。4G时代已经让人们见证了移动通信带给技术与生活的巨大变革。据童文介绍,4G的普及迅速催生了一批新兴产业的诞生,以中国为例,微信、视频网站以及移动端网络商城的诞生与发展都基于移动宽带技术。4G技术更是带来了诸多独角兽级的新兴产业,“如果没有4G就没有滴滴打车、抖音,微信也不会发展到现在的体量,国外就不会出现推特、脸书。”
  试着去想想没有微信,没有打车软件,没有微博、抖音,没有移动支付的日子,移动通信技术的高速发展已经塑造了当今人类的生活习惯与生活方式,我们司空见惯的日常生活都是科技发生变革式发展所带来的结果,而他们全都生长于移动通信这个地基之上。
  
超乎想象的5G
  尽管全世界都已经认识到了移动通信技术发展的重要性,但5G的重要性还是出乎了大多数人的意料。在世界范围内,早已有多个国家将发展5G上升为国家战略,这其中就包括中国。
  有别于之前四代技术,5G之所以被提升到前所未有的高度受到重视,是因为它的商用将超越单纯的移动通信范畴,而让生产生活的方方面面发生巨大改变。
  张家口崇礼冬奥赛场,随着2022年冬奥会的脚步加快临近,中国联通携手华为,完成部署5G高清VR直播业务,在国内率先实现冬奥会无人机航拍、第一视角、360°全景等赛事沉浸式体验,这是5G在VR产业发展中的一个缩影。在不久的将来,当你走进一座VR全景博物馆,或观看一件通过虚拟现实技术复原的文物古迹时,都是5G在背后支撑。可以说,5G的商用,为VR产业发展开辟了一片新天地。5G将推动VR在智慧城市构建与展示、区域文旅、文化教育、智慧工厂等多方面的发展,促使人类的文化生活发生巨大变化。
  河南洛阳,国内首座无人矿山因5G技术的应用而显著提升了生产效率。通过5G网络,一名操控人员在上海便能自如操控远在千里之外的洛阳栾川钼矿的挖掘机和矿车,进行露天矿区钻、铲、装、运全程无人作业操作。随着5G大规模商用的到来,移动5G还将应用于更多诸如抢险救灾、泥石流清理、核泄漏排查、深海探险、矿坑作业等各类危险作业场景。
  山东淄博,一个占地500亩、全国首个基于5G网络的无人生态农场正在紧锣密鼓地建设中。它结合了5G、图像识别、卫星遥感、大数据等先进技术,驱动各类无人驾驶农机装备实现自动化作业,包括航空植保无人机、无人驾驶高地隙植保机、无人植保机、旋耕机、玉米播种机、无人喷灌系统等。智慧农业将在这里迈出第一步。
  自动驾驶、智能制造、智慧电网、应急救援、智慧医疗、智能教育、智能购物……这些人们曾经听说过却鲜少见过的高科技都已经随着5G技术的商用而逐一落地。而这仅仅是个开始,未来5G将产生哪些令我们意想不到的新兴产业,将催生多少个腾讯、阿里巴巴,时间将会给予答案。
  每当有人问童文,5G时代将会产生哪些新兴产业时,他总是诚实地回答:“对不起,我不知道,但我知道未来10年或15年,5G一定会撬动一个个行业转型。”而撬动这些行业转型的支点正是5G的一个主要特点——万物互联。这个特点正是童文赋予5G的。
  5G项目上马之初,很多人都在提一个问题:什么是5G?5G是能打更多电话吗?答案显然是否定的,手机已经呈普及之势,通信市场已经饱和。那么5G是能实现更多的上网流量吗?也不是,4G的速度和流量已经能达到上网要求。那么5G到底有什么不同,5G的发展方向又是什么呢?由童文领导的华为5G研发团队最终提出了关键的两个方向:虚拟现实与万物互联。
  对此童文解释说:“虚拟现实很好理解,4G的局限性是不能做高质量的视频通信,5G将极大增强人与人的通信。比如有一台高难度的手术,一个远在千里之外的专家没办法赶到现场,而通过虚拟现实技术他可以远程完成手术,如同在现场一样。有了虚拟现实或增强现实技术,有专项技能的高端人才将能发挥更大的作用。”
  而5G的另一个拐点,也是其发展过程中最重要的拐点,就是万物互联。5G研发之初,作为总设计师,童文总是不停在问自己:“5G与传统技术最大的差别究竟是什么?”最终,他在万物互联中找到了答案。“以前的互联网只是完成简单的信息交换,如果要通过网络控制远程的物理世界,比如,操纵无人驾驶汽车,就需要高可靠、低延时的控制。还是以自动驾驶为例,如果用4G网络,时速30公里的话,要完成拐弯或停车的指令大约需要四五米的预留距离;而5G网络可以做到1毫秒的时延、8厘米的误差。”童文说,这就是5G的最大魅力,唯有高可靠、低延时才有可能做到万物互联。
  童文进一步解释说,万物互联是一个比生态链更加复杂的概念。“万物互联就意味着,做汽车的必须要懂5G,做5G的也要懂汽车行业需要什么,这是两个产业链在相互作用。5G与另外一个产业的磨合、融合是最难的部分。而各个产业的数字化发展则为5G提供了巨大的机会。”
  作为5G技术的开路者,童文的触角早已伸出了移动通信行业的范畴,对各行各业发展的方向与趋势,他必须了然于心。“在制造业领域一直有一个终极理想——万能工厂。如果全球的厂房都使用相同的数据格式,那么它就将是一个可以随时修改生产线的万能厂房,它既可以生产杯子,重新连接生产线后它立刻就可以生产汽车,这将极大节约生产与运输成本。而5G的万物互联将以6倍效率提升重组生产线的时间与成本。这种重组将不再依靠人力,也不再需要重新连接线缆,瞬间即可完成。”
  正如10年前,童文思考的是5G与传统移动通信技术的差别一样,历经5代通信技术升级,童文早已深谙历史的相似性,真正引导技术发展的永远都是选对方向,而短期的困难都会随着技术革新迎刃而解。他经常讲:“很多人谈到5G总是会有很多困惑,短期的困惑有提速降费等,我已经经历过4代技术,每一代的发展都证明这些短期的困惑都会随着技术的升级自然解决。”
  采访中,童文对如今人们关心的有关5G的辐射与功耗问题也作出了回应。从2G开始,大众就普遍担心移动通信的辐射问题,目前没有任何科学证据表明移动通信会对人体健康造成不良影响。“其实各国都有相关法规,而且我国的标准比较严格。从实际生活环境来讲,空间内的电波密度会随着与移动基站距离而衰减。也就是说距离通信塔1米、2米和5米所承受的电波辐射强度是完全不同的,除非人站在基站天线边才可能会受辐射影响,其余的情况下是完全不会产生健康危害的。”
  而功耗问题,正是童文此前提到的短期问题。“目前5G虽然刚刚上马,但是其功耗已经跟4G区别不大了,这是一个很好的起点。而华为每年都有降能耗的硬性指标,随着产品的不断进化,能耗也会逐渐下降。等全国5G网络布设完毕也需要三五年的时间,而到了那时,功耗已经降到足够低的水平,这自然就不再是一个问题了。”
  现在,全球已发布100款5G终端产品,这其中就包括与消费者关系最为密切的手机终端。据童文介绍,韩国从4月宣布商用5G,仅4个月时间,用户就已经达到了100万,所以5G对于普罗大众来说已经不再遥远。随着5G在我国的商用,我们的生活也将迅速与5G连接,随着5G技术的进化发展,我们也将很快享受到越来越质优价廉的移动通信服务。毫无疑问,中国已经迈入了5G的时代。迎接它,拥抱它,享受它,就是解锁5G生活的正确姿势。
  
要引领必先投入
  从“照着产品做产品”,到“照着标准做标准”,再到如今从无到有经历了5G研发的全过程,成为其标准制定者,华为这一路追赶超越不可谓不艰辛。而能够走到如今的主导者地位,华为靠的是战略性的预见以及持续的研究投入。
  “不会再有5G了。”对于童文来说,这是一句深深烙印在他心中的话。10年前,在全球电信及互联网领域曾经市值最大的北方电讯,在互联网的泡沫中巨人落幕,作为北方电讯的资深科学家,几家巨头通信公司纷纷向童文伸出橄榄枝。在那个3G鼎盛、4G尚在襁褓的年代,在不少行业内的巨擘预言移动通信技术将止步于4G之时,童文选择加入华为,在很多人看来,这是一步险棋,因为当时的华为正在逆势启动5G研发。而童文所看重的恰恰是华为与众不同的勇气。
  “2013年,公司决定投资6亿美元用于5G研发,这是需要相当大的勇气的。”童文进一步解释说,“这6亿美元是什么规模呢?是和整个欧盟投入相当的规模。欧盟投入7亿欧元,使用时间还比我们多2年。可以说其余公司都没有像华为投入如此之巨大,且这么早便投入5G研发。”
  如今,华为在10年中对5G的投资已达40亿美元。童文常说,作为华为5G首席科学家,华为对于5G的投入对他来说堪称奢望。然而这绝不是盲目的投入,这是成功的必要条件。作为行业领导者,如果华为不带头,行业就没有发展的希望,也只有早投入才能成为领导者,走在前面开疆拓土。而这种投入还不仅仅体现在资金上。
  “5G技术的发展经历了三个阶段,可以说华为在这三个阶段都做了大量工作,为产业发展做出了贡献。”童文解释道,第一阶段是苦练内功,在基础研究方面,他带领华为的5G技术研发部门做出了大量成果。“很痛苦”——回想起第一阶段的工作,童文用这简简单单的3个字一笑概括。第二阶段是与运营厂商之间不断磨合直至达成共识。由于在5G技术上,传统厂商投入不足、精力不足,这一阶段,华为承担了大量实验与外场验证,几乎验证了所有5G技术,展示了一个行业领导者的担当。第三阶段,也是最关键的阶段,就是全球统一标准。标准统一的必要性已经在前四代技术的发展中体现得淋漓尽致,但要想统一标准却非一件易事。5G阶段也经历了反复的磨合与标准分裂过程,最终,移动通信产业在5G技术阶段形成一个真正完全统一的标准,其难度之大可见一斑。
  而除了这些重要阶段,童文和华为5G团队在5G技术中还有一个被业内称道的重大贡献——频段的选择。今年5月,美国国防部发布的《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》研究报告在网上引发热议。报告中提到,由于美国定位5G核心频段为毫米波,因而美国可能在未来5G技术发展方面受到限制,甚至落后于人。“频谱选择的失误是最为致命的。”童文说,而就是在美国这个致命错误上,华为取得了胜利并实现了这场竞赛的反超。
  从某种意义上看,频谱与专利同等重要,选择了不同的频率,就是选择了一条不同的通信产业链。其原因在于,不同的频谱对器件、芯片乃至终端、基站的要求并不一致,各国的技术储备也有明显区别。
  起初,美国规划了5G高、中、低频,但在5G产业初期选择高频,一方面是由于美国在核心高频器件领域占据着明显的领先地位,可以抢夺国际5G话语权;另一个重要原因是美国中频段已经被军事和卫星用途占据,短时间内无法腾出使用。而5G高频段所具备的频率充足、速度快等特点也让国际主流设备商纷纷在此布局。根据当时的报道显示,2017年,5G高频段形势发展大好,是当时国际的主流选择。中国是跟随还是另做选择?
  回溯历史,这次选择无疑成为5G产业发展的一个关键转折点。当时在童文的带领下,华为对中频段进行了大量的、完整的验证。“国内有一支由80多名科学家组成的团队,连续实验了4年,在4个城市,来论证我们这个频段。当然,我们也对毫米波频段进行了研究,但是从整个商业化角度来看,我们实际上在2014年—2015年时已经决定采用中频段,而在很长一段时间里,在国际上持有这个观点的只有华为。”
  在高频段呈大势所趋的背景下,可想而知华为的选择需要承受多大的争议。“当时有两个主要的争论点。第一个是传统厂商认为5G就是LTE加上高频毫米波的几个热点,而我们认为5G是全球网络的一次换代更新。第二个争论是究竟哪个网络能启动5G的全球产业规模,他们认为是高频段,而华为很清楚,就是中频段。”
  如今,华为在频段上的正确选择已经被公认为是其制胜5G的关键因素,当然,不仅是频段,在技术标准中,华为也是公认的贡献技术最多、提案最多的企业。“今天人们提起5G,没有人会说华为是第二名,即便在早前的研究阶段,华为也处于绝对领导地位,这已经成为行业公认,这就是投入的回报。”童文不无自豪地说。
  
华为第一“技术员”
  “我这一辈子就是技术线上的,你就把我当作技术员就行。”面对媒体的采访,谈技术、谈发展童文总有说不完的话,但谈到个人经历,他却总是不愿多谈,反而经常用这样一句话搪塞记者。稍微对童文有所了解的人都知道,童家一门家学渊源深厚,“盛产”教授学者,其中不乏妇孺皆知的名士大儒,童文也因此时常自嘲:“家里有的人一辈子都考100分,你说我还能有多大出息?所以我做教授肯定是没出路了,必须另辟蹊径。”于是,不想沿着家学传统当教授的童文,走上了技术应用的道路。
  2018年12月,童文站在了国际电气和电子工程师协会(IEEE)“2018年杰出行业领袖奖”的领奖台上。这是一个属于全体华人工程师的高光时刻,这一奖项被誉为通信行业的“奥斯卡”,旨在授予该领域取得重大和突破性成果、在行业内具有领导能力的专家。一年仅有一人能获此殊荣及“宁缺毋滥”的评奖原则,让该奖项在过去10年间曾出现3次空缺,而童文是第二位获此殊荣的华人。
  童文此次的获奖理由是:表彰其对移动通信行业先驱技术的贡献和领导力,以及在5G移动通信技术中的创新。对童文来说,这是对他在技术应用领域数十年成就的一次最高认可,也是他为自己的人生选择交出的一份答卷。
  从求学阶段就选择无线通信,到工作后经历5代通信技术升级,童文在这条路上渐渐走成了元老级的人物。放眼世界通信行业,像童文这样历经5代的人也是屈指可数。从第一代尾声进入这个行业,做了第一代技术中最后一代的产品研发,到第二代经历了产品开发的全过程,第三代成为起草人之一,再到因为他引领的一项工作才产生了第四代通信技术,直至如今成为第五代通信技术的创始者、引领者,童文在这条路上已经远远超越了技术范畴,而逐渐成为一次次信息革命中的一面旗帜。
  2009年,童文带着自己原来在北方通讯的团队加入华为。2013年,他就已经在华为领导一支由国内外300名科学家组成的大团队,这其中有一半以上的科学家工作在海外。这正是童文最欣赏华为的一点。“华为在海外建立研发团队,是成功拥有海外资源以及海外科学家的最成功的全球企业之一。”童文解释,这项成功并不容易。几年前,日本一家权威媒体曾经采访童文并想寻求华为在海外能够成功组织团队的经验,因为日本尝试多年也没有取得如同华为一样的效果。现如今,华为在欧洲以及世界多地遍布40多个研究中心,组成了一支庞大的科学家团队,让“世界高科技人才为我所用”,这是华为的核心竞争力之一。
  “很多人问我当时为什么选择华为,原因有几个。一是很多传统企业对我来说搞得都是老一套的东西,你甚至可以准确地知道三五年之后自己在做什么,没有挑战的事,我不爱做。二是因为华为简单开放的氛围,我是带着整个团队加入华为的,这在别的企业看来是很难做到的。而且在整个5G开发研究的过程中,我作为技术带头人几乎可以完全主导技术决策,这里有做事业最理想的环境。”
  有老华为人如此评价:华为的崛起,很重要的原因之一是任正非对童文等科学家的信任。华为给了童文很大的权限和地位,华为分布全球的无线研究创新及标准体系由其牵头。这相当于把5G的技术研发和创新托付给了童文。
  时间证明,任正非的选择没有错。
  华为董事、高级副总裁陈黎芳在今年3月的采访中提到,华为从2009年开始研发5G,到3月为止已经累计投入了超过20亿美金,拥有2500多项专利,在全球已经有50多个商用合同以及发出了超过20万个基站。而这背后有两个主要的负责人,她提到的第一个人就是童文。
  从定义5G的3个特征,到提出端到端的网络切片将是5G实现全行业数字化愿景的支柱型技术,也是与4G断代的分水岭,呼吁业界应该投入更多关注,童文对5G行业发展的诸多贡献不胜枚举。但当对他个人的赞誉涌来之时,童文永远真诚地回答一句:“ 5G成功不可能是华为一家企业的成功,而是整个产业链的成功,我们5G项目在确立之初就对此有清楚的认识,这不是一个闭门造车的项目,必须是开放与合作的创新。”
  这10年中,童文两地办公,其勤奋程度被华为人称为“比老华为人还华为人”。这些年来,童文的飞机里程已经超过300万英里,可以绕地球120圈还多,他总是笑着调侃自己“足够去6趟月球了”。
  如今5G商用已经铺开,且普及速度更远超4G。“韩国目前的商业用户已经达到了200万,它达到100万用户时仅仅用了3个月的时间。而4G技术达到100万用户用了2年时间。在我国,也已经有50多个城市开始部署5G,今年内预计将部署超过10万个基站。”也因此有人说,童文此时应该可以放松一下了,童文却笑着摇摇头:“在任何领域,工作都不是越做越轻松的,而只会越来越不轻松。”据他介绍,目前5G还有一版标准在做,愿景仍在,技术也在不断落地。童文相信10年内,5G将给整个世界、给人类的生活带来巨大的改变。
  在被问到未来规划的时候,他一如既往地不会谈三五年内的事情。他说:“比尔·盖茨曾有句名言:人们常常会过高地估计三五年内发生的事情,而却过低地估计10年、20年内会发生的事情。所以,预测一个庞大事件的时候,时间尺度最好也要大一点。”现在除了继续完善5G技术之外,童文也在规划组织下一步研究。“现在常有人问我会不会有6G,就像很多年前人们问我会不会有4G、5G一样。这不是一个可以轻易回答的问题,技术的演进存在着巨大的风险,很多基础工作要扎扎实实地做好,才会有答案。而这也是目前我比较焦虑的事情。”
  只要技术的脚步不停,童文就不会停下脚步。就像没有人会知道人类社会发展的上限一样,永远都会有不可思议的技术将改变这个世界,而这种改变就从当下的每一个琐碎具体的技术攻克开始,萌芽于每一次人类思维的发散与打破重组,扎实做好基础的人才有资格期待奇迹的破土。童文仰望着星空,也在一刻不怠地走好脚下的每一步。
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