Badania naukowe i innowacje

Digitalizacja i neutralność węglowa to aktualnie dwa najważniejsze tematy na świecie. Wywierają one istotny i trwały wpływ na przemysł ICT. Globalna gospodarka cyfrowa rośnie szybko, a popyt na produkty i usługi cyfrowe przekracza oczekiwania. Jednak podaż z trudem nadrabia zaległości, ponieważ zarówno twierdzenie Shannona, jak i architektura von Neumanna napotkały poważne wąskie gardła. W 2021 roku Huawei, w ramach naszych większych inicjatyw na rzecz utrzymania rozwoju, zainwestował jeszcze więcej w badania i innowacje. Nie szczędzimy wysiłków, ponieważ badamy niekończące się granice nauki i technologii. Podejmujemy również działania na rzecz określenia potrzeb różnych gałęzi przemysłu i stawiamy czoła globalnym wyzwaniom. Kierując się naszą wizją w pełni połączonego, inteligentnego świata, będziemy otwarcie współpracować z globalnym środowiskiem naukowym w celu zbadania nowych teorii, architektur i technologii, które będą wspierać ciągły rozwój przemysłu.

Badania podstawowe

W 2021 roku Huawei zwiększył inwestycje w badania podstawowe nad fundamentalnymi teoriami dotyczącymi komunikacji, obliczeń, AI i wielu innych dziedzin.

Osiągnęliśmy znaczne postępy w podstawowych teoriach dotyczących komunikacji bezprzewodowej, przesuwając nasze algorytmy coraz bliżej teoretycznej granicy Shannona. Nasze innowacje w teorii i algorytmach nieliczbowych kodów superpozycyjnych pozwoliły nam wyprowadzić granicę Shannona dla szybko zmieniającej się matrycy kodującej, co pomogło nam znacznie uprościć konstrukcję transceiverów.

Przedstawiliśmy naszą wizję 6G, określając nowe usługi, sposoby wykorzystania i trendy technologiczne na przyszłość, w ramach ogólnobranżowych starań na rzecz osiągnięcia konsensusu w sprawie 6G.

Stworzyliśmy nową, niezawodną architekturę, która łączy pełnozakresową komunikację bezprzewodową i detekcję z natywną AI, włączając w to ramy New Radio (NR), ultra gęste sieci satelitarne i naziemne sieci komórkowe. Ta nowa architektura będzie wspierać inteligentną łączność 6G.

Badaliśmy nowe rodzaje struktur i komponentów do transmisji bezprzewodowej, przekształcając konwencjonalne projekty sieci komórkowych. Zaproponowaliśmy także wydajną architekturę dla przyszłych sieci bezprzewodowych. Obliczyliśmy teoretyczną maksymalną pojemność sieci i zdefiniowaliśmy zmiany pojemności, aby zwiększyć zasięg i przepustowość przyszłych sieci bezprzewodowych łączących zasoby wysokiej i niskiej częstotliwości. Dzięki tym rozwiązaniom branża sieci bezprzewodowych zyskała stabilne podstawy na przyszłość.

Rozszerzyliśmy komunikację optyczną o nowe podejście do projektowania nieliniowych kształtów fal, dokonując istotnego postępu w zakresie ogólnobranżowego zagadnienia związanego z nieliniowością światłowodów, co znacznie zwiększyło odległości transmisji.

Stworzyliśmy precyzyjny model przewidywania ruchu sieciowego i udoskonaliliśmy teorię aktuarialną dla umów o poziomie usług sieciowych (SLA), umożliwiając modelom ruchu dokonanie skoku w poziomach precyzji, od poziomu milisekund do mikrosekund. Dzięki temu wydajność sieci stała się znacznie bardziej przewidywalna i wzrosło wykorzystanie zasobów.

Prowadziliśmy dalsze badania nad technologiami kodowania pamięci masowych. Jako pierwsi opracowaliśmy mapowanie typu "divide-and-conquer" oraz kodowanie pionowej rekurencji horyzontalnej, co pozwoliło nam osiągnąć przełom w zakresie mało skomplikowanego, przyrostowego kodowania korekcji błędów oraz zwiększyć przepustowość rozproszonej pamięci masowej przy typowych rozkładach obciążenia.

Osiągnęliśmy kolejny postęp w zakresie kodowania i dekodowania obrazów AI i wsparliśmy uruchomienie projektu JPEG AI (ISO/IEC JTC 1/SC29) w celu opracowania nowej generacji standardów dla obrazów.

Nasza mieszana architektura kodowa audio zasilana przez AI została zatwierdzona przez China Ultra-HD Video Industry Alliance (CUVA) i Audio Video Coding Standard (AVS), chińską grupę roboczą ds. standardów kodowych audio. Będzie ona stanowić techniczną podstawę dla ich standardów kodeków dźwięku przestrzennego.

Nasze podstawowe technologie dynamicznego HDR pomagają osiągnąć powszechną akceptację standardu branżowego HDR Vivid. Ponad 10 000 godzin treści wideo zostało dostarczonych właśnie przy użyciu HDR Vivid.

Zdjęcie po lewej: Laurent Lafforgue jest światowej sławy matematykiem. Urodził się w 1966 roku, a swój pierwszy srebrny medal na Międzynarodowej Olimpiadzie Matematycznej (IMO) zdobył w wieku zaledwie 18 lat. W wieku 35 lat otrzymał Medal Fieldsa, matematyczny odpowiednik Nagrody Nobla, za wybitny wkład w teorię liczb i geometrię algebraiczną. W 2021 roku Lafforgue dołączył do paryskiego centrum badawczego Huawei. Teoria toposów, nad którą pracuje, jest wysoce abstrakcyjną propozycją matematyczną, która może wskazać kierunek rozwoju nowych obszarów komunikacji, obliczeń i AI. Firma utworzyła również Centrum Badań Matematycznych i Obliczeniowych Lagrange'a w Paryżu we Francji w 2020 roku. Centrum to ma na celu przyciągnięcie najlepszych naukowców, którzy dołączą do programów badawczych Huawei i będą wspierać młodszych badaczy.

Skupienie, Wytrwałość, Przełom

Huawei od dekad dokonuje znaczących inwestycji w działalność badawczo-rozwojową. W 2021 roku ponownie byliśmy świadkami tego, jak nasza strategia „Skupienie, Wytrwałość, Przełom" napędza innowacje i błyskawiczne postępy w całej branży.

Sieci optyczne

W tym obszarze:

Dokonaliśmy przełomu w technologiach sieci optycznych, takich jak nowe kodowanie, przetwarzanie sygnału i komponenty optoelektroniczne wspierające naszą ewolucję w kierunku szybszej transmisji fali na długich dystansach.

Mamy dobry wgląd w kluczowe materiały i techniki produkcyjne do amplifikacji optycznej i zweryfikowaliśmy możliwości technologii transmisji widma ultraszerokopasmowego. Przekształciliśmy również architekturę optycznej płyty tylnej i opracowaliśmy nowe technologie, aby sprostać wyzwaniom inżynieryjnym, takim jak precyzyjne, gęste połączenia optyczne w pasmach C + L. Wysiłki te doprowadziły do podwojenia zdolności przesyłowych na światłowód.

Uzyskaliśmy przełomowe wyniki w kluczowych technologiach, takich jak łączenie źródeł światła o dużej mocy i fotonika krzemowa. Umożliwia to tworzenie niskobudżetowych połączeń optycznych N x 100G o dużej gęstości w centrach danych, a także maksymalizację wydajności obliczeniowej ich sieci.

Wprowadziliśmy innowacje w zakresie czujników światłowodowych, wykrywania widma oraz algorytmów i architektur mikroelektromechanicznych (MEMS), a także wspieraliśmy przyjęcie sieci optycznych, które pomogą pionowym sektorom przemysłu, w tym branży ropy naftowej i gazu, górnictwa węglowego i portów, przejść cyfrową transformację.

Sieci dla operatorów i przedsiębiorstw

Wprowadziliśmy innowacje w technologii Ethernet. W tym roku zdefiniowaliśmy uproszczony system sieciowy centrów danych o niskim opóźnieniu. W połączeniu z Unified Bus (UB), technologią połączeń charakterystyczną dla komputerów, umożliwi to stworzenie rozwiązania UB-over-Ethernet (UBoE), które pozwoli na budowę wieloskalowych sieci obliczeniowych. Każda z nich będzie miała ponad 300 000 węzłów, przepustowość elementów przełączających wynoszącą ponad 100 Tbit/s i opóźnienie statyczne poniżej 130 nanosekund.

Połączenie heterogenicznych sieci (ManyNets) jest już stałym i nieodwracalnym trendem. W 2021 roku kontynuowaliśmy własne badania nad nowymi protokołami sieci i rozproszoną architekturą przekazywania danych. Rozszerzyliśmy również naszą współpracę z operatorami, klientami branżowymi i partnerami oraz przeprowadziliśmy przełomowe projekty pilotażowe w zakresie nowego Internetu przemysłowego, dostępu do sieci IoT, inteligentnych miast, inteligentnych kampusów i wielu innych. Wszystkie te działania mają na celu zapewnienie naszym klientom deterministycznego doświadczenia w zakresie łączności, popartego wewnętrznym bezpieczeństwem i ultra niskim zużyciem energii.

Inteligentny system obsługi i konserwacji (O&M)

Sieci autonomicznej jazdy (ADN) mają na celu osiągnięcie automatyzacji, samoregeneracji, samooptymalizacji i autonomii, a ich cztery najważniejsze cechy to zaawansowane inteligentne wykrywanie, cyfrowe mapowanie, samouczenie się i adaptacyjne podejmowanie decyzji.

Przy wsparciu naszych nowych algorytmów, sieci bezprzewodowe mogą uczyć się i przewidywać zmiany w obciążeniu sieci, a także zarządzać wieloma źródłami energii, aby zmaksymalizować wykorzystanie zielonej energii, jednocześnie zmniejszając koszty energii elektrycznej o co najmniej 10% w porównaniu z sieciami kontrolowanymi przez człowieka.

Dokonaliśmy przełomu w technologiach grafów wiedzy o sieci, zgromadziliśmy 1,1 miliona elementów wiedzy z zakresu O&M w 15 produktach i stworzyliśmy narzędzia do inferencjonowania AI, które dostarczają rozwiązań w ciągu kilku sekund.

AI

W ramach naszego pełnego asortymentu AI uruchomiliśmy zwarty model fundamentowy Pangu-Alpha, który jako pierwszy w branży został przeszkolony w zakresie 200 miliardów parametrów. Wynaleźliśmy również adderową sieć neuronową, która może zastąpić operacje konwolucji dla głębokiego uczenia, znacznie zmniejszając wymagane mnożenie zmiennoprzecinkowe i zwiększając wydajność energetyczną od 30% do 50%.

Podjęliśmy znaczące kroki naprzód w zakresie równoległego szkolenia modeli, algorytmów wdrażania i harmonogramowania oraz technologii komunikacyjnych służących do wdrażania modeli AI na ultrawysoką skalę, doskonaląc naszą przewagę konkurencyjną w zakresie zużycia energii, wydajności i kosztów.

Nasze przełomowe prace w zakresie optymalizacji kompilacji, automatycznego wdrażania i wydajnej pracy w heterogenicznych rozproszonych klastrach obliczeniowych pomogły zmniejszyć o połowę koszty obliczeń dla AI i wyszukiwania.

Dokonaliśmy ogromnego skoku w wysokoprzepustowych algorytmach detekcji medium, kodach korekcji błędów dla pamięci o dużej wydajności oraz w teorii i algorytmach kodowania kasującego o niskiej redundancji. Postępy te przyczyniły się do zwiększenia niezawodności naszych funkcji obliczeniowych i magazynowych.

Smartfony

Dzięki trwałym innowacjom w zakresie fotografii obliczeniowej, optyki obliczeniowej i silnika obrazowego True-Chroma, Huawei pozostaje liderem w dziedzinie fotografii cyfrowej. Nie ustajemy w dążeniach do zapewnienia użytkownikom lepszych wrażeń z oglądania filmów i obrazów.

Nasze przełomowe prace w zakresie kluczowych technologii, takich jak obliczenia przestrzenne, wideo przestrzenne i rekonstrukcja 3D, pomagają w tworzeniu immersyjnej rzeczywistości rozszerzonej (AR).

Technologia adaptacyjnej redukcji hałasu w naszych otwartych słuchawkach dousznych zapewnia nowy poziom wyciszenia.

Nasza technologia przetwarzania wideo o ultrawysokiej rozdzielczości i małych opóźnieniach obsługuje funkcję współpracy wieloekranowej, zapewniając użytkownikom lepsze wrażenia z oglądania.

Inżynieria fizyczna

Jako pierwsi wprowadziliśmy konstrukcję telefonu o klinowatym kształcie i wielowymiarowym zawiasie. Dzięki temu dwa ekrany składają się idealnie, zapobiegając przedostawaniu się kurzu i żwiru, które mogłyby porysować ekrany lub zablokować zawiasy. Innowacje te zostały zastosowane w wielu modelach telefonów składanych Huawei i pomogły nam wieść prym również w tym segmencie.

Opracowaliśmy ośmiokanałowy, wydajny, wysokoczuły moduł fotopletyzmografii (PPG) oraz inteligentny algorytm minimalizujący zakłócenia, gdy inteligentny zegarek monitoruje tętno użytkownika w trybie sportowym. W ponad 40 różnych scenariuszach sportowych nasz monitoring szybkości akcji serca zapewnia najbardziej dokładne wyniki w branży.

Oprogramowanie podstawowe

Kontynuujemy badania i innowacje w zakresie architektury oprogramowania i optymalizacji systemów full-stack. W ten sposób znacznie poprawiliśmy wykorzystanie zasobów sprzętowych i zwiększyliśmy naszą przewagę nad konkurencją.

W zakresie systemów operacyjnych osiągnęliśmy przełom w takich technologiach jak deterministyczne planowanie i elastyczna izolacja zasobów. Pomaga nam to sprostać wymaganiom niskich opóźnień w aplikacjach wbudowanych i dwukrotnie zwiększyć wykorzystanie zasobów w typowych zastosowaniach chmurowych.

Dzieki dużemu postępowi w dziedzinie wielordzeniowego paralelizmu i technologii automatycznej wektoryzacji, nasz kompilator BiSheng dogłębnie synchronizuje oprogramowanie i sprzęt, pomagając naszym własnym układom przodować w branży pod względem zróżnicowanej wydajności obliczeniowej.

Poczyniliśmy również znaczne postępy w zakresie kluczowych technologii GaussDB, takich jak w pełni równoległe, wielordzeniowe przetwarzanie oraz wspomagana przez sztuczną inteligencję samooptymalizacja. To pozwoliło nam zwiększyć naszą przewagę w zakresie wysokiej wydajności, wysokiej dostępności i autonomicznej konserwacji, co pomogło nam rozszerzyć naszą obecność w siedmiu kluczowych branżach.

Jesteśmy oddani idei open source i otwartości w ekosystemach oprogramowania. Nasza wielofilarowa architektura technologiczna pomaga nam budować technologie i ekosystemy w kluczowych segmentach gospodarki, takich jak finanse, usługi publiczne i rozwiązania dla przedsiębiorstw. Nasze ekosystemy openEuler i HarmonyOS rozwijają się w szybkim tempie, a ponad 220 milionów urządzeń Huawei działa obecnie na systemie HarmonyOS.

Zapewniamy technologie wspierające przenoszenie aplikacji, w tym łączność, renderowanie, AI, mapy, wyszukiwanie, zarządzanie danymi, frameworki Kit i nasz AR Engine. Dotychczas do systemów operacyjnych Huawei trafiło ponad 3 000 aplikacji, a ponad 600 milionów aktywnych urządzeń korzysta z Huawei Mobile Services (HMS).

Zaufanie

Dokonaliśmy trwałych inwestycji w badania nad wiarygodnymi teoriami, technologiami i praktykami inżynieryjnymi.

Huawei współpracuje z partnerami z branży w celu opracowania teorii, standardów i specyfikacji dla technologii godnych zaufania i jest głównym uczestnikiem grup roboczych związanych z wiarygodnością w Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO), Sektorze Normalizacji Telekomunikacji Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU-T), 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Europejskim Instytucie Norm Telekomunikacyjnych (ETSI), Grupie roboczej ds. inżynierii internetowej (IETF) i innych organizacjach normalizacyjnych.

Jesteśmy zaangażowani w zwiększanie naszych własnych zdolności inżynieryjnych w zakresie oprogramowania i wiarygodności oprogramowania typu open source. W tym celu badamy godne zaufania języki programowania i rozwijamy nowe możliwości inżynieryjne. Huawei jest również jednym z pięciu członków założycieli Rust Foundation.

Prowadzimy badania nad technologiami zarządzania podatnościami i oprogramowaniem open source, aby dokładniej i skuteczniej wyszukiwać luki i dbać o bezpieczeństwo kodu, w tym poprzez zapewnienie wiarygodnych źródeł.

Badamy najnowocześniejsze technologie, w tym kryptografię, wiarygodność AI, bezpieczeństwo systemów i obliczeń zwiększających prywatność, a także stosujemy wyniki naszych badań w naszej bieżącej praktyce inżynierskiej w celu zwiększenia bezpieczeństwa i niezawodności produktów.

Badamy technologie inżynieryjne, takie jak bezpieczeństwo funkcjonalne i inżynieria czynnika ludzkiego, dostarczając technologie ICT do wszystkich sfer życia