“光语者＂谢崇进：我对摩尔定律的承诺

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马云，一个疯子，爬得很高，呼吁未来20年的科技“权杖”。

我们的故事源于此。

作者石忠(微信号:fungungunun)是雷Feng.com的主人，他希望用简单的语言解释科技的一切。

(1)在某种程度上，nasa在科学技术领域没有什么高贵之处，核心科学技术的任何突破都需要无数人的艰苦岁月和奋斗。

这是阿里巴巴提供“太空总署”的令人震惊的地方。它试图推进人类知识的前沿。这些包括机器学习、芯片、物联网、操作系统、生物识别等等。

如果马云的疯狂梦想成真，上述任何一项重大进展都可以为中国在科技领域买到一枚“核武器”。事实上，几乎所有这些流行的技术都建立在巨大的技术基础上，这很容易被忽视。

这项技术被称为“光通信网络”。

乍一看听起来很无聊，但稍加解释你就会明白。光通信网络实际上是我们称之为“互联网”的实体，是连接计算和存储的真正网络。

当你用手机打电话，或者打开电脑浏览网页时，信息会通过光纤网络快速传递。事实上，目前世界上95%的信息都是通过“光通信网络”连接起来的，就像网络空间的神经系统一样。

“光通信，不是用光纤来连接两台机器吗？它看起来像一块蛋糕。”

如果你这样想，那么下一个科学家会颠覆你的认知。他就是阿里巴巴的高级技术总监谢崇进。

[谢崇进]

从烽火台到光通信，你可以想象任何计算机网络，就像大脑一样。神经的速度决定了你的反应速度，最终是时间。

谢崇进告诉雷锋。

有一个浪漫的比喻:

恐怕那是最早的光通信技术，当时周幽王是篝火晚会上的一个军阀。

从技术上讲，篝火只能传输一点信息，0或1(有或没有敌人的情况)。此外，篝火传递信息的速度存在一些漏洞。故障不在于光，光总是以每秒30万公里的速度运行。问题在于用狼粪生火的麻烦过程。

从那以后的几千年里，人们一直没有找到一种有效的方法来使用光。1831年，法拉第击败了启动马达，产生了一个易于人工控制的电流。让人们相信电比内心的野性之光更有效率。

尽管后来人们发明了光纤，但仍然存在致命的问题:

最初的光纤由玻璃制成，每米损耗1db。也就是说，每十米的信号强度就剩下十分之一。这样，走了100米后，原始信号只有0.000000。

[20世纪60年代，光纤之父、中国物理学家高琨正在做实验]

这位在世界著名的科学机构贝尔实验室工作了十多年的科学家饶有兴趣地向雷锋讲述了光纤的历史。在他看来，光通信的进步是一部“飞速发展”的历史。

自从诺贝尔奖获得者、中国科学家高琨提出“光的损耗是由光纤中的杂质引起的”以来，光纤的传输速率开始了一次疯狂的飞跃。

1970年，康宁公司拉出了第一根光纤。

1977年，美国电话电报公司在芝加哥首次将光通信用于商业，速度达到44米/秒..

今天，光纤的速度在实验室中可以达到每秒100吨，在商业系统中可以达到每秒20吨。

从20世纪70年代中期到现在的30年间，信息的光传输速度增加了100万倍。技术进步似乎是势不可挡的，但每个“0”都很难得到。

光通信的基本原理仍然是以开和关表示的0和1，这没有改变。

这意味着每秒钟传输1克数据，光学模块必须打开和关闭1000000000次。

没有哪个模块能跳得这么快，所以研究人员不得不研究其他“黑色技术”，比如使用不同的相位和添加不同的光色来增加传输的信息量。这样，“滚动和爬行”使带宽每十年增加100倍。这个成就甚至对我来说都是不可思议的，但是在过去，我们真的是这样来到这里的。

谢崇金腹诽道。他们这一代科学家的任务是继续根据摩尔定律提高光通信的速度——每18个月翻一番。

[印度科学家纳林德·辛格·卡潘尼展示带包层的光纤]

(3)香农极限使光通信速度飙车的困难是什么？

2001年有一座经典的大桥在泰空漫游:

原始人挣扎着把他的骨头扔向天空空，一万年后骨头变成了宇宙飞船。

扔一根骨头，原始人就能做到；扔一块巨石，大力士就能做到；将火箭发射出地球大气层需要科学家们的艰苦努力。

光通信的速度已经达到了100吨/秒，每前进一步都是极其困难的。然而，有一个爆炸式的数据增长，在传输速度的增长上稍有犹豫就会减缓整个世界的运行进程。

这就是现实。

到目前为止一切顺利，摩尔定律暂时还没有在谢崇进手里失败，但是物质世界的天花板——香农的极限——就在他面前。

他解释了雷锋的香农极限。简单语言:

道路似乎允许车辆以任何速度通过。但是，在路面材料不变的情况下，如果车辆多到一定程度，就必须有速度限制。即使每辆车的功率更强，整体速度也不能提高。

也就是说，在现有的材料下，光每秒能传输的信息有一个物理上限。不幸的是，谢崇进这一代研究者已经接近香农极限。

面对香农极限，以前用来提高传输速率的方法已经被宣布无效。仅仅等待材料的进步绝对不会达到摩尔定律的增长率。

作为美国宇航局计划的一部分，谢崇进面临的一切勾勒出了未来的残酷。美国宇航局不是在与商业对手作战，而是在与科学的极限作战。

(4)阿里巴巴谢崇进应该做什么？

事实上，早在2014年，他就预见到了研究可能面临的限制，但他解决问题的方法不同，那就是加入阿里巴巴。

除了材料的进化，还有两个金矿，即光模块和网络架构。这两个金矿归阿里巴巴所有。

谈到光模块和网络架构的演变，我们不得不提到阿里巴巴的秘密武器——阿里巴巴云。这两种技术在云计算网络中被广泛使用。

谢崇进表示，根据思科的调查，未来99%的互联网流量将来自数据中心。数据中心最重要的成员是云计算系统。

随着目前阿里巴巴云在中国的一败涂地，这个巨大的云计算系统已经成为谢崇进无尽的“实践场”。

[光模块结构示意图，两侧为光信号和电信号，中间为光电转换控制芯片和转换模块]

让我们从光模块开始。在光信息传输过程中，光模块的任务是一端将电信号转换成光，另一端将光信号转换成电。如前所述，它是每秒能发出超过100000000次闪光的“怪物”。

在实际环境中，全球有数百家大型光模块供应商。遗憾的是这些光模块企业没有统一的参数标准，甚至工作流程也不一样。

例如，它也是打开一个通道，有的先调整频率，然后打开激光器；有些人先打开激光器，然后调整频率。当不同的光模块同时存在于同一个网络中时，这给调度系统带来了很大的麻烦。这就像一个班主任管理同时说一百种语言的孩子。

我们的方法是尝试将所有设备抽象到同一个设备中。所有模块差异在底层都被“掩盖”，因此它们在上层调度系统中都成为相同的设备。

谢崇金说道。

虽然这可以大大优化数据传输速率，但这不是他的理想状态。目前，当40g和10g光模块在行业中广泛使用时，他和他的团队定义了100g光模块。当供应商还没有生产时，他们会主动找到他们，要求他们按照阿里巴巴的标准生产。

这款游戏的优势在于，一方面可以加快模块的生产速度，另一方面可以促使很多供应商统一采用阿里的标准，这样他们就可以在未来逐渐掌握制定标准的权利。

在未来，如果每个人在硬件层面都遵循统一的标准，通信速度自然会提高2-3倍。

这个问题也存在于云计算中心。

对人来说，大脑神经的带宽只需要十几兆字节，因为信息量太大，大脑无法处理。

但是对于云计算中心来说，计算能力的强大超出了我们的想象。他们就像超级大脑，需要像高速公路网络一样强大的神经网络连接。

目前，主流云计算中心服务器之间的网络路径是10g或25g，但这些显然不是谢崇进的目标。他还在测试100克的内部网络连接。

当然，有一个简单的方法可以连接100克，你只需要四条25克的线路并联。但这显然是作弊。因为所谓科技进步带来的速度增长，必须以成本不变或基本不变为前提。

就像很多年来，你的手机通讯速度越来越快，但是你的手机账单却没有随着速度的翻倍而翻倍，甚至下降。这是科学技术进步的真正形式。

这是谢崇进的野心之一。

事实上，谢崇进正在履行自己的诺言。他的团队定义的100克通信模块将于2017年投入使用，它已经成为odcc(开放数据中心委员会)的标准，这也是中国互联网的荣耀之一。

让我们来谈谈网络架构。“开放式光传输网络”是谢崇进领先技术的标准名称。这是指软件和硬件两级的网络接口标准，主要应用于网络集群的外部信息传输。

这个标准让许多巨人垂涎三尺。

运营商自己也在做一套，比如美国的at&t，比如中国电信；

科技公司也在制定标准。例如，阿里巴巴正与谷歌和脸书等互联网公司合作制定标准。

谢崇金说道。

他预言:未来互联网的出现是“简单的事情组成一个强大的系统”。一切都可能失败，但整个系统非常可靠。

这张图片需要叠加很多重复的结构，重复的东西必须依赖统一的接口和标准。一旦你掌握了界面，你就掌握了互联网的命脉。

科学家可能更相信战略而不是战术。但谢崇金和他们的区别在于，他相信技巧的力量。

传统的通信标准是20年。这意味着，目前的标准要到20年后才能升级，而下一个标准的准备工作应该向前看20年。这不是现在的真实情况。

20年的设备成本和5年的设备成本有很大的不同。但目前，所有的硬件设备和软件架构都将在5年内升级，所以我们为什么要付出这么高的成本？

他说。

就像现在的自行车一样。现在每辆车都不像过去的凤凰28那么强劲，但是我们不想在十年内都骑一辆车。

谢崇进参与的硬件标准是五年后。与上一代相比，这些硬件的速度没有那么快，质量要求也没有那么严格。但它已经达到两个重要指标:成本控制+技术领先。

“单个硬件的可靠性会降低，但总体系统性能不会因为冗余架构而降低。当新技术出现时，我们可以快速修改下一代标准的方向。”

这可以称为“世俗”计算，也可以称为务实策略。

[戈登·摩尔，英特尔公司的创始人之一，摩尔定律的支持者]

(5)摩尔定律400克光模块是谢崇进下一个五年计划的“旗舰”。它比最新的100克模块快四倍。在过去，以太网的增长率是十倍，但由于互联网的快速登陆，行业已经设定了四倍的“小目标”。

阿里巴巴在做生意，人们普遍乐观；但是阿里巴巴挑战了科学的极限，也没有太多的祝福。

"你们中只有少数人能够定义下一代光通信模块的标准？"这是我最常听到的。我听了太多，我不知所措。但幸运的是，我们坚持了下来。

现在我可以说，我们已经在下一代阿里光模块和开放传输网络中取得了70-80%的成功。

谢崇金绝对肯定地说道。

从1985年开始学习微波通信，到1993年研究生正式学习光通信，谢崇进经历了90年代光通信博士找不到工作的苦恼，见证了2000年十几家通信公司抢一个人的泡沫。与他的起伏相比，他更喜欢回忆另一条曲线:

最早的同轴电缆只允许100多人在一条干线上同时通话；

在微波通信时代，从北京到上海的干线可以让960人同时通话；

今天，一根光纤可以让全世界的人同时交谈。

但这远远不够。

他所做的更像是对摩尔定律的承诺。

作者石忠(微信号:真菌村)和雷锋。(公开号码:雷锋。希望用简单的语言解释所有关于科学技术的事情。

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来源：搜狐微门户