马化腾发布「互联网洞见者」第一问:未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业?

2019-04-11 15:13:43 587



知乎 2018「互联网洞见者」大幕开启,十大互联网顶尖人物提问阵容,针对互联网未来提出十个极具前瞻性的提问,将在为期一个月的时间里静候全民的思考、讨论与作答。


10 月 24 日零点,「互联网洞见者」第一问揭晓,由腾讯公司董事会主席兼首席执行官马化腾知乎 ID:ponyma)提出:


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,会带来哪些改变?


在不到 12 个小时的时间里,这个提问便收获了 878 个回答,24578 个关注,超 150 万次浏览。


以下是部分知友的精彩答案,期待看到更多知友对互联网未来的理解与洞见。


知友:半佛仙人(6800+ 赞同)


没想到大半夜居然看到马化腾本人的提问。


我提一个点,斯格明子霍尔效应与互联网数据存储。


我们在互联网上所接触到的一切信息,从文字,到图片再到视频,都是被分解为一个个字符编码,存储在一个个硬盘中的,就是我们常规电脑中的那种硬盘。


所谓云服务,也不过是把本地硬盘的空间通过技术的手段分享出来让别人可以在这块硬盘上增删查改,云服务本身也要依赖硬盘来留存数据,没有硬盘,就没有云。


互联网的行业的本质就是数据交换,而数据交换的大前提,是有地方可以放数据,就像菜市场上买卖蔬菜,如果没有一个摊位摆放蔬菜,没有一个仓库保存蔬菜,那么这个菜市场是无法存在的。


我们眼中五彩斑斓的互联网,在现实意义上就是建立在一块块硬盘上面的,就像这样。



大热的美剧《硅谷》里,主人公因为发明了一项视频压缩技术,从而一炮而红,进而引发了所有同行的眼红以及一系列的风波,正式因为在某种程度上,他的发明拯救了无数互联网公司。


在现实中,如何解决数据储存问题的挑战让每一家互联网公司都头大不已。


由于互联网行业的特性,大量数据在交换过程中被产生,并成指数级增长,原本很多公司会对一些觉得不必要的数据进行删除或者压缩来节省储存空间,但是后来人工智能和大数据的爆发,让所有公司都看到了数据的重要性。


在利用数据训练人工智能的时候,每一个字节的数据都有可能对训练结果产生影响,好的模型,好的 AI,一定是用天量的数据喂出来的,公司对于数据的渴求已经发展到了失去理智的地步,因为因为大家从未像今天这样理解到数据的价值。


通过数据和算法,互联网公司可以掌控到用户乃至整个世界的一切,谷歌和 facebook 依靠算法驱动的广告帝国赚了多少钱?亚马逊的云计算又吃下了多少公司的未来?


很多公司都有一个愿景,成为未来社会的不可替代品,像水电煤一样,那么问题就来了,这些数据存在哪里?


你再有钱,消费能力再强,你买来的东西总是需要地方来存放的,并且这个地方需要被你所掌控,不然就会被别人偷走,没有人期望自己的私有物品被偷走,在这里数据就是消费品,而硬盘就是仓库。


你不停买不停买不停买,总有一天,仓库会装不下,你又需要建造新的仓库,但是这又是一大笔钱,迟早有一天你会发现,买东西所产生的价值,还没有造仓库所耗费的钱多。


很多互联网公司面临的就是这样一个困境,数据越来越多,占用的存储空间越来越多,数据在产生价值前,是需要耗费大量成本来储存的,所以很多公司都在和时间赛跑,比赛规则是先利用数据产生足够的价值,还是先被激增的储存成本耗死。


这里面很多发现自己已经获胜无望的公司,就会走向另一个极端,把自己有的数据卖给别人来换钱,在交易过程中,很多用户的隐私数据就被泄露了。


这似乎是一个无解的循环。


然后就是我提到的这项基础科学课题,斯格明子霍尔效应。


由香港中文大学、清华大学、美国阿贡国家实验室等单位组成的国际团队,从实验上首次直接观测到了磁性薄膜中的斯格明子霍尔效应,并揭示了其与传统电荷霍尔效应的相似性。相关研究近日在线发表于《自然—物理学》。


磁性斯格明子是一种具有准粒子特性的拓扑自旋构形,可存在于具有螺旋交换作用的磁体中。理论预言电流驱动的磁性斯格明子会表现出霍尔效应的动力学行为,但实验上还未能观察到该现象。


研究人员采用微磁学模拟以及磁光克尔显微镜成像技术,在室温下成功地观测到了拓扑电荷的霍尔效应。与传统电荷在磁场中的霍尔效应类似,该研究表明由于受到拓扑马格纳斯力的影响,拓扑电荷会聚集在样品的侧边,从而展示出宏观的斯格明子霍尔效应。


与中心反演对称破缺的手性块体材料不同的是,此结果是利用界面的反演对称性破缺,强的自旋轨道耦合,在非磁性重金属/超薄铁磁体/绝缘体异质结这一低维人工磁性系统中实现的


「斯格明子」是未来磁存储技术的基础。斯格明子的间距可仅为几纳米,与此同时,现代硬盘的磁畴最少为 100 纳米。


基于该效应的理论原理,下一代储存技术已经在研发之中,当前实验的效果,可以实现比上一代的 NAND 芯片性能更强,密度比 DRAM 内存高 40 倍,读取速度快 100 倍,写入速度快 1000 倍,耐久度高 1000 倍,200 平方毫米左右的单芯片即可实现TB级存储,还具备结构简单、易于制造等优点。



这里说的 NAND,就是已经被吹上天的刚刚量产的最新固态硬盘技术。


简而言之,该领域基础科学的突破,将让互联网数据垃圾海啸晚来起码 50 年,受该技术的影响,大数据,人工智能,云计算等互联网产业,才有了继续发展的硬件支持。


这就是基础科学发展的威力,基础科学的能力就是探索人类的认知边界。


基础科学在当今社会往往被应用科学所吊打,因为很多人都不理解基础科学的重要性。


如果没有电磁理论的麦克斯韦方程,我们就不会有收音机、电视机、手机、GPS。我们甚至不会有因特网和有线电视,因为电缆光纤的设计也要靠麦克斯韦方程。


如果没有量子理论的薛定谔方程,我们就不会有半导体工业,进而也不会有半导体器件、集成电路、电子计算机、手机、电视机、LED 照明,以及一切电子仪器设备。


如果没有凝聚态物理发现的巨磁阻效应,我们硬盘的容量将最多是 4GB,而不是现在看到的TB级别。


华为占尽 5G 先机的 polar,也是应用了土耳其科学家的基础科学突破。


腾讯为了能将自己的数据赋能全业务,也自建了基础科学实验室,各大高校挖人,每年投入的资金不设上限。


没有意识到基础研究重要性的企业,会失去未来,例如中兴。


欧美至今长达几十年的芯片垄断,就是因为其基础科学研究领先于我国,我国在应用层做的再好,一旦基础层被封锁,就失去了意义。


游乐场设计再多好玩的项目,一旦给你断了电,就不会再有人来。


我们输不起。


所以我们不得不,也必须大力投入基础科学,基础科学的投入是需要几十年不间断,这里面需要政府,也需要社会资本,政府上百亿砸进芯片领域,马化腾本人几十亿赞助成立西湖大学,各个大学都在做青少年基金,大家已经看到了这个现实。


失去应用,失去很多;失去基础,失去一切。


这是我们必须面对的未来。


知友:张鹏(200+ 赞同,极客公园创始人)


我觉得 Pony 问的第一个问题很有意思,这个视角以前国内企业界探讨得不多。


这些科学研究真要是挑一个,我会觉得是量子计算。


我今年 5 月去英国牛津大学访问过一个量子计算机的创业公司,也和微软 AI 集团的老大沈向洋先生深入交流过关于量子计算领域的前瞻,基本得到的信息是量子计算这个领域 10 年内开始从科研到一种有效的实用技术雏形是可期的。


这种必然到来的计算力的爆炸性增长,虽然不会直接影响我们普通人的计算,但是在科研等领域是很大的加速。


不过我依旧认为这个问题很难有正确答案。因为基础科学的发现和研究大多不会在短期(比如 10 年)内对人类的日常生产和生活产生影响。


比如 AI,早在 1956 年美国的达特茅斯会议上就提出了「人工智能」概念,但它真正迎来爆发却是在 60 年之后。


再比如极客公园创新大会 2017 年 1 月曾经邀请加州理工 LIGO 实验室探测到引力波的核心团队成员到国内演讲。


有媒体问他们这个发现会给人类的生活带来什么改变,他说「这可能不是我这一辈人可以回答的问题,但下一代科学家会因此更理解世界,可能会带来技术的跃迁」。


从基础科学研究到可实用的技术应用需要的时间很长,所以在未来 5 到 10 年,能够真正给人类生活和产业带来深远影响的技术,一定是已经发展了一定时间、大家都听过或熟知的,不太可能有你没听说过的基础科学突然爆发为技术去影响产业。


Pony 作为一个企业家提出这个问题我觉得挺有意义,但我们的出发点或许可以不是对产业的和商业的短期影响,而是对基础科学研究长期影响的重视。


我一直觉得,这个时代科技企业家对于社会的影响在人类文明发展史上都是空前的。在推动技术进步以及技术向应用转化的过程里,科技商业领域的企业家的 Vision 和决心至关重要。


比如马斯克的特斯拉、Space X,贝索斯的蓝色起源,都是基于技术去做的更大胆和坚定的技术应用。


与此同时企业家们对于科学精神和基础科学的重视也在扮演越来越关键的作用。


比如比尔·盖茨夫妇的基金会和扎克伯格夫妇的基金会,都投入了巨大的资金去推动医疗技术的进步。这与他们的行业和企业可能没有直接的关联,但是对于人类社会的进步却有直接的推动。


这一点在海外越来越明显,但中国科技企业可能是因为竞争过于激烈,思考还没有那么深远,对基础科学的关注也还有限。


举个例子,2016 年 6 月 LIGO 实验室再次捕捉到确认的引力波后几个月(那时候还没有获得诺贝尔奖),极客公园前沿社有机会带一些中国科技领域的企业家去加州理工拜访,实验室负责人很热情的请我们吃了顿午饭。


我问他来交流的科技界企业家多吗?他说你们算是第三批来的吧。我问那最早两个到访实验室的企业家是谁?


实验室的负责人告诉我说,第一个是贝索斯,第二个是扎克伯格。他们几乎第一时间就飞来学习和「点赞」了……


好奇心其实挺重要的,当然我相信企业家在商业中获得的收益、他们的资源组织能力、他们的视野和格局,还有他们的思维方式,也都让他们更有能力去助推科技进步。


其实 Pony 自己在这方面也做了不少的事情,比如捐赠未来科学大奖、联合几位腾讯创始人向深圳大学捐赠了好几亿大学人才基金,还有是举办了好几年的致力于探索、分享互联网和科技界前沿思想、技术的腾讯 WE 大会……


但我觉得中国的科技企业家还可以再释放更多的力量来推进基础科学的发展。而这个问题更是个很棒的起点。


我觉得企业家们和他们的商业组织是一个在政府之外,对推动社会进步越来越重要的力量。加速从科学到科技、从科技到生活的进程,是这些组织很重要的使命。


这会是一个长期的进程,很可能不会在十年维度就看到辉煌的成果,但对基础科学的尊重和科学精神的信仰,是科技企业家们从中获益,也应该推动传承的东西。


我记得亚马逊创始人杰夫·贝索斯为那本传奇杂志《全球概览》的创办人——斯图尔特·布兰德的基金会提供资助,要建一台运行一万年的巨钟。


贝索斯之所以会资助这个颇像行为艺术的项目,是因为他相信布兰德所说的「长远思考」的观点,即要在一万年的维度下把握时间。


人和企业,无论如何注定只能是人类文明的一个瞬间,但这个瞬间推动了文明怎样的走向,才是特别令人兴奋的成就,不是吗?


知友:杨峰(200+ 赞同,极客公园创始人)


计算机把一切联接在一起叫互联网手机把一切联接在一起叫移动互联网。


现在我们已经进入传感器把一切联接到一起的时代,我们叫它物联网。


我们相信下一个时代势必会是卫星把一切联接到一切的时代,我们叫它天联网


天联网这个概念并不陌生。


上世纪 90 年代,摩托罗拉豪掷 70 亿美金,用了几年时间就建成一个 66 颗卫星的铱星星座。同时还有高通发起的全球星星座。然而这一批星座公司在网络建成之后的两三年就破产了。


因为当时的卫星成本和火箭成本极贵,另一方面,地面移动基站的铺设速度实在是太快了,成本实在是太低了,所以上一次「天网」与「地网」的竞争中,「地网」赢了。


但是随着几十年过去之后,火箭和卫星的成本都已经下降了 1 到 2 个数量级,所以现在建立「天网」的成本和效率已经开始要超过「地网」。


因此,包括 Spacex 的 Starlink 卫星网络(向地球低轨道发射 4425 颗卫星,组成通信网络,为全球提供千兆级互联网连接),包括 OneWeb 以及一系列的这种「星座网络」开始被提出,天网通讯星座又开始建设了。


未来,用卫星来一起连接一切的天联网必将因为成本和效率的原因战胜地网,互联网格局将发生翻天覆地的变化。


天仪研究院是中国商业航天的第一批拓荒者,胸怀着建设为世界服务的中国天网的愿景。


目前天仪已完成三次发射任务,发射了四颗卫星。下周我们将一次发射四颗卫星,年底还有三次发射,六颗卫星。同时天仪已经完成了三轮融资,包括君联、险峰、经纬、赛富、北极光、国科嘉和、联想之星等国内顶级机构。


知友:霍华德(1000+ 赞同,新加坡国立大学电子及计算机工程系博士)


我是基础科学悲观主义者,基本和大刘刘慈欣持一个态度:基础科学已经停滞太久。低垂的果实已经被采集殆尽,高悬的果实如受控核聚变不知道要多少代价才能采到,其成本甚至可能高于人类社会的承受能力。


1. 新材料、新能源材料、纳米材料未来十年内并不会改变世界。


对的,我说的就是你,石墨烯,二维材料,还有各种花式纳米材料。大概率未来十年,主要的半导体材料依然是硅及部分 III-V 族材料。


那些吹捧纳米材料石墨烯二维材料替代硅工业的都不会得逞。摩尔定律已经终结,大概率半导体制程会停留在三纳米,可能往 3D 发展,但高昂的研发成本,估计苹果都承担不起,大概率无人消费得起,将陷入停滞。


那计算机的算力是否会增长停滞呢?答案是不会,因为后面有我看好的一些方向。


2. 异构计算大有可为


GPU 在深度学习领域大放异彩之后,大家突然意识到我们并不需要更小更多的晶体管就可以实现成百上千倍的算力提升,我可以通过改变芯片的架构来增强特定任务的算力,而不再只是依靠通用的 cpu 计算。


所以近年来,各种异构计算 AI 芯片大放异彩,而未来这个趋势会愈演愈烈,更多的异构芯片可能会投入战场,来加速各式各样的计算机应用。


3. 量子计算并不遥远


未来十年特定任务上实现量子计算大概率成真(通用量子计算还有些遥远),如果你仔细观察近几年量子计算机的发展,量子比特数每年翻一番,像极了当年半导体芯片诞生时的摩尔定律,谷歌微软阿里腾讯等大公司纷纷加入战场,当商业公司入局,往往释放着一个信号,这东西真的可能快成了。


量子计算机的发展,必然在某些方面,带来巨大的算力提升,如密码破解,广泛使用的 rsa 密码恐怕要更新换代喽,必然对互联网行业造成巨大冲击。


此外,量子计算与人工智能的结合,可能造就更强大的AI。量子计算与计算物理计算化学结合,可能带来新的基础科学革命与突破,让我们拭目以待。


4. 5G 通信赋能新的应用场景


为什么抖音没有在五年前火起来?而是最近两年才火?


因为五年前网速不行啊!五年前就算你做出一个和抖音一样的产品,但那时候网络正从 3G 向 4G 过度,网速不快,资费较高,用户市场比较小,大概率没办法成功。


互联网和通信技术总是相伴相生,相互促进的。90 年代末-00 年代初电话线网络,56K 的带宽,门户网站在此时崛起,大家浏览的资讯以图文为主。


00 年底中期,光纤入户,光纤网络崛起,10M-100M 的带宽,桌面端的音频视频网站崛起,音视频产品逐渐进入大家的生活。10 年代起,3G、4G 无线网络崛起,大家进入移动互联网时代。


伴随着 5G 网络带宽的增大,必定会赋能新的产品形态。视频类产品可能会更加花样百出,人与人更深层次的交互,浸入式的 VR 网络游戏等等。


知友:好大的风(100+ 赞同,香港科技大学博士,化学话题的优秀回答者)


以目前的趋势来看,现有电池的技术(包括 battery 和 cell)在十年内很难有革命性的进展,锂硫钠电之类的短期内也很难商业化,电池容量可以缓慢上升,但不见得会有什么突破性的增长。十年的时间说短不短说长不长,能真正影响产业的基本上都是现在已经能看到雏形的一些研究:


1. 柔性电池在可穿戴设备中的应用。


现在很多在鼓吹柔性 LED 可折叠屏幕,但真要做到极致,柔性电池也是一个关键。可以弯曲折叠的电池现在已经有了不少研究,当然离真的随心所欲揉成一团展开就是个平板的梦想还需要进一步的优化。



2. 新型电解质和电极材料带来的更大容量,加安全,更加耐高温/低温的锂离子电池。


目前常用的有机电解液本身有毒,低温会冻住(于是苹果冬天就开不了机了),高温容易燃烧,一不小心还会短路爆炸(三星:谁叫我?)。


因此更加安全的新型材料的研究一直是相关研究的重中之重。固态和接近固态的聚合物电解质,以及一些新材料的开发和应用有希望解决这些问题,而如何提高锂离子在这些材料中的传导率,降低界面电阻,提高活性则是目前研究的主要难点之一。



3. 分布式燃料电池堆的应用。


氢氧燃料电池,特别是高温固体氧化物燃料电池移动性不佳,燃料存储和运输复杂,在中小型设备上有着天然的劣势,燃料电池车什么的短期内也很难成为主流。


但作为中小型发电站,作为电力网络的一个补充,给大型公司和厂房供电(比如机房什么的),相对而言还是一个较为高效和清洁的能源来源,目前也已经有许多工业化的尝试。



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