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        22歲“科技大神”申怡飛:壯志報(bào)國的中國5G核心技術(shù)科學(xué)家

        2019-12-12 03:11:46王玉琴
        下一代英才(酷炫少年) 2019年12期
        關(guān)鍵詞:極化

        王玉琴

        說起申怡飛,在當(dāng)今世界5G研究領(lǐng)域可謂大名鼎鼎,各國電信巨頭做夢都想把他“挖”走。他15歲考上東南大學(xué)少年班,19歲獲得全球最頂級(jí)的論文獎(jiǎng),21歲讀博士。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究出的5G技術(shù)中最重要的Polar Code極化碼方案,被寫入世界5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),使中國成了真正意義上通信基礎(chǔ)規(guī)則的制定者。同時(shí),他發(fā)明的3項(xiàng)專利對歐美企業(yè)筑起嚴(yán)格的技術(shù)壁壘,間接促使中國的5G計(jì)劃提前1年落地。2019年,隨著中國5G元年開啟,他更加引人注目。這位“科技大?!笔侨绾巫叱觥伴_掛人生”的?背后隱藏著鮮為人知的少年英雄壯志報(bào)國的故事……

        天才少年,也曾考試不及格

        申怡飛1997年出生于河北省邯鄲市,父母都是知識(shí)分子。受家庭文化氛圍的熏陶,他從小就頗具鐘靈毓秀的書生氣息:4歲學(xué)心算,5歲上小學(xué),5年級(jí)時(shí)參加華羅庚金杯數(shù)學(xué)競賽獲得二等獎(jiǎng),從初中到高中只上了4年,老師便無法再教他。

        更讓親朋好友吃驚的是,2012年讀高二時(shí),申怡飛就被中國著名的理工科大學(xué)東南大學(xué)錄取。憑借超強(qiáng)的邏輯思維能力和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,他就直接被送進(jìn)吳健雄學(xué)院學(xué)習(xí)。該學(xué)院采用前期大類基礎(chǔ)集中、培養(yǎng)后期專業(yè)分流的“2+2”培養(yǎng)模式,定向輸出頂級(jí)科學(xué)家的少年班。他在中國科技教育界的名氣,絲毫不亞于中科大鼎鼎有名的嚴(yán)濟(jì)慈物理英才班。

        當(dāng)時(shí)的申怡飛很自負(fù),他以為自己不到15歲的年齡就如此“牛”,視線內(nèi)很難再遇到敵手。然而,這位天才少年很快就遭遇慘敗,大二期中考試時(shí),當(dāng)慣了“學(xué)霸”的申怡飛竟然2門考試不及格。驚愕之余,他才真正明白什么叫“人外有人”。其實(shí)能進(jìn)入這里學(xué)習(xí)的學(xué)生,都是經(jīng)過一輪又一輪慘烈廝殺才留下來的精英中的精英。

        了解到申怡飛的情況,院團(tuán)委書記紀(jì)靜特意找他聊天。還沒開口,申怡飛就失落地問:“老師,您是不是想找我談考試掛科的事?”紀(jì)靜莞爾一笑說:“如果今天的談話中我跟你聊到了成績,就請你吃飯。其實(shí)我只想問一個(gè)問題,你有沒有想過,自己想成為一個(gè)怎樣的人?”

        驀然間,申怡飛猛地想起了父親給他講的,岳母在岳飛背上刺字“精忠報(bào)國”的故事。媽媽也經(jīng)常教育他,要做一個(gè)立志報(bào)國、對國家和民族都有用的人,那就是做一名科學(xué)家!申怡飛決定痛改前非。

        當(dāng)他以嶄新的姿態(tài)重新出現(xiàn)時(shí),整個(gè)學(xué)院都為之一震!大三那年,他19門專業(yè)課程全部在90分以上,其中有8門取得滿分,一躍成為吳健雄學(xué)院自2004年成立以來,唯一獲得年級(jí)第一名的少年生,并榮獲團(tuán)中央2015年度“中國大學(xué)生自強(qiáng)之星”。

        2015年9月,18歲的申怡飛又以年級(jí)第一名的成績,被保送至信息科學(xué)與工程學(xué)院就讀研究生。他介紹說,“該學(xué)院有兩大類學(xué)科,電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程。這兩個(gè)學(xué)科都終歸屬于ICT產(chǎn)業(yè)。在中美競爭的7個(gè)產(chǎn)業(yè)里,ICT產(chǎn)業(yè)是最重要的產(chǎn)業(yè),它是當(dāng)代工業(yè)的底層技術(shù),如果能在這個(gè)產(chǎn)業(yè)取得決定性突破,就能夠使中國趕超美國?!?/p>

        拜尤肖虎教授為師,主攻5G技術(shù)中最重要的極化碼

        既然立志報(bào)國,那就去最前沿最需要技術(shù)攻關(guān)的領(lǐng)域去。于是,申怡飛抱著這份理想,直接拜入有“中國4G技術(shù)掌門人”之稱的尤肖虎教授門下。

        第一天老師沒有講課,卻講了我國ICT產(chǎn)業(yè)的歷史,1G技術(shù)是空白;2G技術(shù)全面落后于人、受制于人,以至于出廠價(jià)不到千元的“磚頭機(jī)”,出口到中國時(shí)竟賣出上萬甚至幾萬元的高價(jià);3G時(shí)代中國自主研發(fā)了TD-SCDMA技術(shù),有了一定突破,仍然沒法和高通的CDMA技術(shù)相提并論;4G時(shí)代,我們的通信技術(shù)雖然可以與美國并跑,但其中的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼仍舊不是中國原創(chuàng)。

        那一天,申怡飛不顧科研工作的巨大壓力,毅然加入到移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,主攻5G技術(shù)中最重要的極化碼(Polar Codes)技術(shù)。

        申怡飛解釋說:“極化碼是一種新型編碼方式,具有可實(shí)用的線性復(fù)雜度編譯碼能力的信道編碼技術(shù),是編碼界的新星。第一次接觸前沿的科研,開始極化碼相關(guān)課題研究時(shí),可謂舉步維艱。由于它是近幾年才提出來的嶄新理論,所以能夠搜到的外文文獻(xiàn)很少,面對大量理論和數(shù)學(xué)推導(dǎo),申怡飛從沒想過放棄。

        在初期平臺(tái)的搭建階段,由于數(shù)據(jù)量很大,運(yùn)行一個(gè)程序往往需要好幾天。申怡飛就整天帶著自己的筆記本電腦,小心翼翼地捧著它,生怕不小心碰到鍵盤或者合上電腦蓋。有一天晚上,他夢見自己不小心關(guān)掉電腦,一下子從睡夢中驚醒。醒來后,申怡飛發(fā)現(xiàn)是在做夢,趕緊跑到電腦前,確認(rèn)程序仍在正常運(yùn)行才放心。就這樣,在經(jīng)歷整整一學(xué)期的研究后,他的高效極化碼平臺(tái),從初始版本的速度1,突飛猛進(jìn)至12。

        大四下學(xué)期,申怡飛入駐無線谷,有了自己的辦公桌,開始泡在實(shí)驗(yàn)室里全身心地投入到平臺(tái)優(yōu)化中。每天坐最早的班車來,坐最晚的末班車回學(xué)校。為了不耽擱研究進(jìn)度,申怡飛干脆就把研究室當(dāng)成宿舍,有時(shí)候甚至幾張椅子一拼,就睡在實(shí)驗(yàn)室里。和他一起搞研究的同學(xué),有好幾次剛上班時(shí)發(fā)現(xiàn)他都趴在桌子上睡著了。

        申怡飛的努力終于有了回報(bào),一開始一組數(shù)據(jù)需要2分鐘才能計(jì)算完,到最后,一秒鐘就能夠解出20萬組數(shù)據(jù),成為當(dāng)時(shí)全球最快的課題組速度。

        2016年,19歲的申怡飛在經(jīng)過國際會(huì)議(IEEE DSPIEEE)評審委員會(huì)的嚴(yán)格評選后,成功獲得全球最頂級(jí)的,也是2016年度唯一的最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)。IEEE DSPIEEE全稱是電氣與電子工程師協(xié)會(huì),是目前全球最大的非營利性專業(yè)技術(shù)學(xué)會(huì),會(huì)員人數(shù)超過40萬人,遍布160多個(gè)國家。它發(fā)展至今已舉辦22屆,是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域規(guī)模最大、影響最深的國際會(huì)議。能夠在這個(gè)世界最頂級(jí)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)里獲此獎(jiǎng)項(xiàng),申怡飛的研究成果可想而知。

        尤肖虎教授解釋說:“要知道,通信中最大最需要解決的問題之一就是時(shí)延問題。而在5G的很多未來應(yīng)用場景中,比如無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化控制都對通信的時(shí)延提出了很高的要求。極化碼對比高通力推的LDPC碼的最大優(yōu)勢,就是超低的通信時(shí)延,這也是申怡飛團(tuán)隊(duì)研究成果的價(jià)值所在。”

        2016年11月17日,關(guān)于5G標(biāo)準(zhǔn)制定的3GPP RAN1 第87次會(huì)議在美國舉行。5G短碼方案討論的結(jié)果是:中國華為公司主推的Polar Code(極化碼)方案,以壓倒性的投票優(yōu)勢,成為5G控制信道eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)場景編碼最終方案。此舉引起全世界通信專家的關(guān)注。

        申怡飛說:“編碼和調(diào)制是無線通信技術(shù)中最核心最深?yuàn)W的部分,被譽(yù)為通信技術(shù)的皇冠,體現(xiàn)著一個(gè)國家通信科學(xué)基礎(chǔ)理論的整體實(shí)力——這也是華為主推的極化碼入選5G標(biāo)準(zhǔn)為什么會(huì)引發(fā)業(yè)界內(nèi)外輿論廣泛關(guān)注的原因?!?/p>

        Polar Codes極化碼,成為世界5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

        2017年5月,申怡飛擔(dān)任江蘇發(fā)展大會(huì)志愿者,負(fù)責(zé)姚建銓院士的接待工作。姚建銓院士是我國著名的激光與非線性光學(xué)專家,對中國激光事業(yè)作出了極大貢獻(xiàn)。一天早上六時(shí)半,申怡飛去接姚院士,本想讓年近80歲的他多休息一會(huì),就晚點(diǎn)按了門鈴。沒想到姚院士出來就說“我4點(diǎn)鐘起來,剛剛做了一份學(xué)術(shù)PPT?!?/p>

        令申怡飛有點(diǎn)驚訝的是,這位著名科學(xué)家還是一個(gè)很健談的人,參會(huì)那兩天,他只要有空就跟申怡飛聊天,聊自己上小學(xué)、大學(xué)的故事,聊他的科研故事。其實(shí),申怡飛正糾結(jié)于讀博方向,姚院士的精神以及對他的教導(dǎo),堅(jiān)定了申怡飛在電子信息領(lǐng)域鉆研下去的想法。

        2018年,中興通信因發(fā)展勢頭迅猛遭遇美國全面制裁,公司幾乎陷入癱瘓狀態(tài),這件事對申怡飛“刺激”很大。后來在中美不斷談判下,美方對中興的7年禁令雖然暫時(shí)解除,但這一事件卻暴露了中國在芯片產(chǎn)業(yè)上的被動(dòng)局面。在義憤填膺的同時(shí),這也更加堅(jiān)定了他在電子信息領(lǐng)域鉆研下去、最終用技術(shù)“打敗外寇”的決心。

        申怡飛說,其實(shí),早在幾年前的一次研討課中,他就從老師張川的口中獲知了中國芯片產(chǎn)業(yè)的落伍:從學(xué)術(shù)上看,全球最頂尖的集成電路會(huì)議ISSCC每年在全球收錄近300篇文章,但是以中國大陸為單位發(fā)表的文章僅占1%;在產(chǎn)業(yè)上看,我國在大部分領(lǐng)域的國產(chǎn)芯片占有率很低。

        “在這樣極度受制于人的情況下,青年人,尤其是青年科技工作者應(yīng)該主動(dòng)站出來,做行業(yè)的開拓者,以制造中國芯為己任!”這話說起來容易做起來卻很難。申怡飛深知,制造一顆芯片,不僅需要海量資金的支持,十幾個(gè)工藝環(huán)環(huán)相扣,更需要漫長的科研攻關(guān)期。

        申怡飛說:“每一代青年都有不同的歷史際遇,發(fā)展中國電子信息產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)中國芯片自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),就是我的歷史際遇?!?/p>

        如今,申怡飛團(tuán)隊(duì)研究出的極化碼已取得勝利,被寫入5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各大外國通信設(shè)備生產(chǎn)商在5G的通信設(shè)備中,都會(huì)采用“華為標(biāo)準(zhǔn)”,中國成了真正意義上通信基礎(chǔ)規(guī)則的“制定者”。作為中國5G核心技術(shù)科學(xué)家,申怡飛功不可沒。

        2019年秋,隨著工業(yè)和信息化部正式發(fā)放5G商用牌照,中國5G元年已經(jīng)開啟。11月,中國國際信息通信展覽會(huì)在北京舉辦,數(shù)萬名信息通信領(lǐng)域?qū)I(yè)人士和行業(yè)精英,親自見證了中國各類最新5G終端、應(yīng)用、融合產(chǎn)品以及網(wǎng)絡(luò)解決方案。最終他們不得不承認(rèn),中國5G技術(shù)已經(jīng)成為全球領(lǐng)跑者。

        時(shí)下,申怡飛是東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院博士生,在移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)從事技術(shù)研究。目前,該團(tuán)隊(duì)正致力于讓極化碼更快、更廣地服務(wù)于通信網(wǎng)絡(luò)中。他說:“ 5G的時(shí)代將是萬物互聯(lián)的時(shí)代,5G技術(shù)會(huì)將每一個(gè)智能設(shè)備連接起來,構(gòu)建智能社會(huì),更會(huì)將每一個(gè)青年連接起來,締造科技強(qiáng)國?!?/p>

        如今,申怡飛關(guān)于極化碼編碼技術(shù)及其硬件實(shí)現(xiàn)研究,已經(jīng)發(fā)表了兩篇國際會(huì)議論文、一篇SCI論文,他的工作平臺(tái)已經(jīng)從版本1升級(jí)到了版本16。同時(shí),他發(fā)明的3項(xiàng)專利對歐美企業(yè)筑起嚴(yán)格的技術(shù)壁壘,間接促使中國的5G計(jì)劃提前1年落地。

        申怡飛這位22歲“科技大神”,決心用中國“芯”打造中國速度,使我國的移動(dòng)通信事業(yè)走在世界的前列!

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