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研究与创新

科学探索与技术创新是推动人类文明进步和社会发展的主要力量。华为重视研究与创新,坚持走开放创新的道路,愿意与学术界、产业界一起,共同探索科学技术的前沿,推动创新升级,不断为全行业、全社会创造价值,携手共建美好的智能世界。

在基础研究领域持续发力,深入通信与计算的理论本质,解决基础理论问题,突破产业演进瓶颈

数学是一切科学的基础,更是打开通信、计算、人工智能新世界的金钥匙,为此华为持续开展基础数学及应用的研究。在随机矩阵理论和算法学中,创新地提出了一种估计随机矩阵的最小奇异值的方法,对n x n规模的稀疏线性方程组,应用该理论得到$$ \widetilde{O}\left(n^{\frac{3 \omega-4}{\omega-1}}\right) $$(ω表示矩阵乘法的指数)复杂度的求解算法,论文被计算机科学理论A类学术会议STOC 2022收录。在二进制领域构建和训练深度模型中,提出布尔逻辑反向传播方法,以数学原理层的突破,解决超维二进制变量优化的问题,使得深度学习算法可以直接在布尔域中完成,仿真验证可达全精度训练模型的性能。在拓扑斯理论和语义学中,面向语义学习提出一种全新的数学理论,构建出代数拓扑和逻辑命题的公共框架,并第一次提出基于群、偏序集合以及广群的语义信息空间,实现对Roger N. Shepard、Carl I. Hovland、Herbert M.Jenkins实验结果的完美解释,实验显示新型神经网络模型可摆脱“统计鹦鹉”模型的能力约束,获取更接近动物/人类的智力。

深入通信与计算的理论本质,不断探索、挑战、逼近理论极限。在信息论领域,提出了基于多边耦合图的编码方法,在Tbit/s x 千km级长途光通信场景下实现性能提升约0.5dB,进一步逼近香农极限。不断挑战熵编码极限,提出快速非线性变换和轻量级上下文预测的非结构化数据编码算法HZU,突破LZ压缩范式,压缩率提升30%左右。在网络优化领域,面对十万级节点千万级链路网络流求解难题,提出网络拓扑感知的定价NPP模型和自适应稀疏优化方法,实现求解速度数量级的提升;基于生物同化机制,提出CLIModel模型,网络配置效率提升超5 倍,获得ACM SIGCOMM 2022最佳论文奖。在计算和AI领域,提出一种加权最小化通信代价和最大化任务并行的分配和调度的方法,以此构建的三维并行训练框架 Fold3D,相比业界主流系统,可实现性能提升25%以上;首次理论证明DPM的KL散度目标和反向过程的最优方差存在解析解,可实现采样效率20-80倍的提升,获得ICLR 2022杰出论文奖。

坚持技术创新,促进产业快速发展,助力万兆体验、千亿联接、内生智能的新世界到来

在无线领域,与全球产业界共同探索和定义6G,提出6G六大支柱技术。华为坚持理论创新与原型验证并重,率先实现220GHz太赫兹通信原型系统,峰值速率高达240 Gbit/s ;用毫米波实现超10 Gbit/s的吞吐率和亚毫秒级时延的极致体验短距通信;创新提出可调谐反射板结合冷源反射板的混合阵列架构,在 10GHz波段非视距场景下实现近41dB的覆盖增益。完成全球首个基于5G NR协议的低轨卫星移动接入外场验证,及全球首次在太赫兹频段采用相同的硬件和波形同时实现高速通信和毫米级高精度感知成像。

在光网络领域,通过高速信号低复杂度非线性波形设计、200GB超高速光电调制器等关键技术,持续推进长途单波速率从400G向800G演进。突破超宽谱 S+C+L光放大器、先进高阶调制光算法、宽谱光系统性能均衡等关键技术,实现50%光频谱扩展。在与 Orange联合开展的现场测试中,创造了光纤传输157 Tbit/s 120km的新纪录。

Research and Innovation

由 Orange 和华为巴黎光通信技术实验室共同组成,创造了光纤传输 157 Tbit/s 120km 新纪录的联合测试团队。

在数据通信领域,总线级DCN以全新的架构设计完成了以太、FC、IB三网合一,实现超算网络、存储网络性能突破。持续构建下一代以太技术体系,模拟补数字实现功耗降低50%左右,检纠分离实现接口时延降低70%左右,柔性切片实现n*10Mbit/s颗粒度专线。

在智能运维领域,构建运维预训练基础模型,统一网元数据表征,解决运维烟囱式建模的痛点,在故障数据分析、根因定位、客诉问答、信令智能分析、变更辅助等多个下游任务上相比原有单一模型提升显著。超大规模无线参数并行优化技术实现5G下行用户边缘速率提升超过10%。

在云和计算领域,面对异构计算跨芯片、跨服务器节点通信的性能和时延难题,重新定义计算集群通信总线技术架构,完成从芯片间到节点间互联标准的统一,实现毫秒级虚机热迁移,可大幅提升网络效率。发布业界首个异构计算集群软件平台,计算资源利用率提升超过35%,在深度的大数据分析、检索等场景性能提升超过100%。

在终端领域,打造华为拍照XMAGE 人像/ 夜景新体验,持续引领手机拍照技术创新。首创“双旋鹰翼”折叠转轴,突破高强度和成型平整性的材料难题,进一步降低折叠屏手机重量。扎根材料/工艺技术,打造超可靠昆仑玻璃,提升耐摔性能10 倍以上,获全球首个瑞士SGS五星级玻璃耐摔权威认证。

在AI算法领域,基于昇腾+昇思和华为云,提出了具备查搜能力的模型库技术ZooD,实现模型性能提升超过30%。发布天筹AI求解器,满足多场景的复杂问题高维优化求解需求。首次实现生成模型的量化压缩,压缩率提高10 倍以上而性能无损,并行蒸馏技术提升后量化速度提升100倍以上,支撑华为云亿/百亿/千亿参数全精度模型的部署。

在基础软件领域,持续聚焦根技术投入,构筑产业根基。通过操作系统微内核、存储、调度等架构创新,实现硬件资源利用效率显著提升。GaussDB实现融合存储引擎、全密态和智能优化器的创新突破,在性能、安全、高可用上构建出差异化竞争力。在软件生态方面, 持续开源开放, 与全产业共建, openEuler、openGauss等生态建设进入快车道,欧拉系生态新增装机量超过300万套、开发者超过300万、合作伙伴超过2,000家; 搭载HarmonyOS的华为终端达到3.3亿台、鸿蒙生态开发者超过200万、鸿蒙智联合作伙伴超过2,300家。

持续研究安全可信技术,提升软件工程、系统工程等研发工程技术和能力,为客户打造安全、韧性、可靠的高质量产品。建立起覆盖研发、采购、交付与服务端到端的IPD-SFP网络安全工程体系,将最佳实践固化并融入到业务流程及IT作业平台,构建领先的网络安全能力。提出了以全量资产为核心的数字系统设计方法,解决传统模式下海量文档无法继承和传递的问题,实现大规模复杂系统的经验资产高效复用,使设计与验证更加敏捷。作为Rust等开源社区、ISO、 ITU-T、3GPP、IETF等标准组织的主要参与方和贡献者,共同构筑数字世界的信任基石。

探索、牵引、开放、思辨,思想碰撞、学术交流没有物理边界

科学探索是一种高度依赖交流、分享、合作以及长期积累的事业,科学研究离不开科学家之间的紧密互动与通力协作。华为秉持开放合作的理念,与全球优秀的学者和伙伴一起共同应对时代的挑战 :

2022 年,黄大年茶思屋科技网站正式启用,吸引学术圈认证用户超过12 万。我们致力于构建世界级的开放学术交流平台,推荐学术热点和学术论文 7,000多篇、全球学术活动2,200多场,发布难题挑战

285个。

《华为研究》 自2022 年6 月起每季度对外发布,旨在记录、分享科学探索过程中的发现与观点,以及华为和相关学术界的最新科研成果。截止2022年12月 31日已发布3期,包含学术论文共计39篇,以及来自170多位华为科学家及外部学者的研究成果。

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