答馬化騰：未來十年哪些基礎科學突破會影響網際網路科技產業
簡介：長久未在知乎露面的馬化騰，近日突然發問：未來十年哪些基礎科學突破會影響網際網路科技產業？產業網際網路和消費網際網路融合創新，會帶來哪些變化？
來源 | 小商幫科技
公眾號 | xiaoshangbang
作者 | 左刀
久未在知乎露面的小馬哥馬化騰近日在知乎用PonyMa的名字提出了兩個問題：未來十年哪些基礎科學突破會影響網際網路科技產業？產業網際網路和消費網際網路融合創新，會帶來哪些變化？
其實看到這兩個問題，至少我是很高興的，因為中國網際網路的兩個超級大佬，終於都開始向技術探索轉型了。
馬雲的達摩院，羅漢堂早已啟動，今年還搞了一次數學競賽，而相比較而言，馬化騰在基礎研究，未來佈局方面確實給人以處處落後的感覺，並且“沉溺”於遊戲和投資，沒有做百年企業的胸懷和擔當。
但小馬哥這次提出的問題，顯然是要為騰訊的下一個10年，甚至更為久遠的未來在打算，而且是通過基礎研究和技術趨勢的角度來思考的，非常期待騰訊版本的“達摩院”能夠儘快誕生，為中國的基礎研究和領先技術研究添磚加瓦。
本文先討論小馬哥的第一個問題，第二個問題將另外抽空寫一篇：
未來十年哪些基礎科學突破會影響網際網路科技產業？
對於這個問題而言，其實主要要從兩個角度來考慮：
1）未來十年內，網際網路有哪些瓶頸要突破，而能夠突破這些瓶頸的，就是有影響的基礎研究；
2）未來十年內，有哪些目前沒有或剛剛起步的，但將來可能大行其道的網際網路技術或應用，這方面的基礎科學突破，將會帶來深遠的影響。
以下嘗試做個解答，因為涉及面太廣，限於能力，有回答不到位甚至錯誤的地方，希望專家學者們及時批評指正。
1）未來十年內，網際網路有哪些瓶頸要突破
從技術的角度來看，網際網路發展到現在，接下來一定是要發展到物聯網的階段的，未來十年的網際網路瓶頸，除了網路基礎設施相關的5G，6G等之外（這方面騰訊很難主導參與，以下暫不討論），基本上就會是物聯網相關產業鏈的瓶頸。屆時會有幾個非常重要的問題：
（1）物聯網的總體技術瓶頸
物聯網的概念由來已久，最早在1999年左右就被提出來了，但到現在20年左右的時間，整體進展非常的緩慢，最重要的是有幾大瓶頸尚未突破（以下參考黃山明的文章《物聯網發展為何緩慢？存在諸多瓶頸》）：
1、傳統的無線網路如蜂窩、WLAN等，在高速移動的情況下通過優化路由和頻寬分配策略可以達到較好的通訊智聯。但是這種方案在感測器網路上是有缺陷的，受限於能源的供給，目前只能採取電池或者太陽能進行供電，無法直接提供能量，所以當前感測器設計的重點在於保證功能完整情況下最大化地節能和增加網路的生存週期。
2、無線模組的發射距離和發射功率正相關，但是當通訊節點之間距離大於最大發射距離時該如何解決？
3、當無線節點沒電時又要怎麼解決？
可以說上述三個問題，便是目前無線感測網路研究中最核心的三個基本問題，幾乎所有的研究都是在攻克這三項難關。如果這三個問題不解決，那麼無線感測網路就無從談起，更別提物聯網的商業化了。
物聯網還有很多其他問題沒有解決，比如標準問題，光一個物聯網無線連線技術標準就有NB-IoT、LoRa、ECGSM、eMTC等，標準不統一，硬體成本就會居高不下。
另外，在物聯網時代，我國在核心技術方面的問題還不少，比如感測器約60%、微機電系統感測器幾乎全部、核心晶片約80%以上依賴進口。
希望騰訊這樣的企業，能在世界範圍內關注整個物聯網的產業鏈，匯聚一批科學家，攻克一些技術難點，並且在核心技術領域，能夠收購一些國外的知名企業，從而促進國內物聯網基礎研究和核心技術的發展。
（2）支援萬物互聯的晶片相關技術
全球的半導體產業，目前已經到了接近瓶頸期的時刻，當前，臺積電的7nm技術已經量產，而全球範圍內，3nm技術將會很快實現，根據臺積電的規劃，臺積電3 納米制程預估2022 年到2023 年進入試產階段，1 納米制程可能在2026 年到2027 年進入試產階段，由於臺積電技術的領先性，他們的規劃，基本可以看做是整個積體電路產業的總體進度規劃。
而在3nm以下，臺積電工研院IEK 主任室計畫副組長楊瑞臨表示，量子電腦技術可能不會以矽材料為基礎，可能採用全新2 維材料，處理器必須具備4 位元、甚至16 位元的處理能力，因此，量子電腦的處理頻率速度不用這麼頻繁，又可以大幅省電，預估量子電腦的耗電量可能比現在電腦的耗電量，降低到千分之一甚至到萬分之一。
這裡面涉及到的趨勢是：在3nm製程之下，處理頻率速度應該就會到頂了，但是量子電腦和人工智慧（AI）應用，處理器速度要更快，也就是每單位時間處理位元數要更多，但是到了3nm製程之後，技術就會遇到瓶頸，耗電量會更大。
因此，新的材料，尤其是相關的二維材料的研究，以及量子計算領域的研究，必然要在未來10年內取得突破性的進展。
而中國在這兩個領域在世界範圍內都不算落伍。
除了潘建偉院士領銜的國內量子科學技術之外，中國在二維材料領域的基礎研究也走在世界前列。
比如說，在最近（10月22日），復旦大學張遠波課題組在國際著名期刊《Nature》上發文《Gate-tunable Room-temperature Ferromagnetism in Two-dimensional Fe3GeTe2》，在二維磁性材料領域取得重大突破——發現了一種新型的磁性二維材料Fe3GeTe2，為研究二維巡遊磁性提供了一個全新的理想體系。此外，通過鋰離子插層調控，研究團隊在Fe3GeTe2薄層中獲得了室溫以上的鐵磁轉變溫度，為未來基於這種材料研發超高密度、柵壓可調且室溫可用的磁電子學器件提供了新的可能性。
而南京大學的王欣然教授，也曾提出過“二維有機半導體”的概念，當年曾經上過新聞聯播。
隔壁的馬雲老師早已與中科院合作進行量子科學方面的研究，並已經取得了階段性的進展，小馬哥在去年年底也成立了量子實驗室，希望能夠真心的支援量子科學研究。
同時，二維材料的前沿科技研究目前方興未艾，騰訊如果能與幾個主要的國內外課題組達成合作，並且成立自己的實驗室，將會極大的推動產業化的程序，從而在基礎材料領域走在世界的前列。
（3）海量資料儲存和處理問題
一旦物聯網領域取得快速發展之後，其資料儲存量將會比當前出現幾何級數的增長，根據保守估計，2020年將有100億臺裝置實現聯網，其中包括汽車、工業自動化裝置、植入式醫療器械、可穿戴裝置和智慧家居等新一代產品。而之後，可能每一年的裝置接入量都會曾現飛速的發展。
這裡面涉及到很多的技術問題：比如儲存器的容量功耗和可靠性，耐久性、人工智慧技術在海量資料處理中的突破、哪些裝置要上雲、本地資料和雲資料如何分配、過剩資料處理、邊緣計算等等。
舉個例子，無人駕駛階段，一輛車可能每個小時會產生幾個G的資料，精度越高，速度越快，可能資料量會越大。這個時候是不是把資料都上傳到雲端然後等候雲端的指令？在高速環境下，1s，甚至幾個微秒就會出現問題，因此，全部資料上傳雲端，並且等待雲端下達指令顯然並不是可取的辦法，這時候，邊緣計算就會非常的重要。
而在無人駕駛過程中，如何分配資料的上傳或本地處理，如何在雲端進行處理，如何處理比當前多得多的海量資料並與智慧城市進行結合並綜合管理，包括L4以上級別無人駕駛技術本身和成本的突破，新能源電池領域的突破等，都需要材料學、數學、人工智慧技術和理論等出現再度的突破。
這些，都是迫在眉睫的基礎研究，需要更多人去關注和投入。
（4）物聯網的資訊保安問題
萬物互聯時代，大部分的電子裝置都處於聯網狀態，海量的資料在網路間穿行，資訊安全面臨的形勢將會比當前複雜得多。
根據預測，2030年，全世界跑在馬路上的無人駕駛汽車將達到830萬臺之多。對於一個無人駕駛汽車，基本上需要一億行的軟體程式碼在裡面運作，這需要極其高度的安全級別。
想想看，我們在物聯網裝置方面沒有太多的經驗，當這些新科技裝置受到大規模攻擊而“掛掉”的時候，影響之大將不亞於以前出現過的任何一次網路攻擊。以前最多就是電腦，手機被攻擊了，而物聯網時代，你家裡的電視、空調、冰箱、熱水器、洗碗機、微波爐等等一切裝置可能都無法使用了，甚至如果這些裝置和支付、個人重要資訊等有介面，會不會發生更加嚴重的問題？
這些問題，可能防不勝防，對於物聯網領域的資訊保安，大多數人，包括現在的很多資訊保安公司，都只是處於初級階段而已。
這裡面有大量的基礎研究工作要做，而一旦掌握了核心技術，甚至制定了行業的標準，將會在全球物聯網領域處於舉足輕重的地位。
（5）區塊鏈
物聯網的分散式網狀結構，是最適合於去中心化的區塊鏈技術發展的。通過區塊鏈不可篡改的儲存技術和Token體系，可以解決物聯網發展過程中的很多難題。
比如說，利用區塊鏈的分散式儲存技術，把資料儲存在區塊鏈上，解決了中心化的雲端資料可能的洩漏、被濫用等問題，智慧合約可以保證降低交易的成本，不用擔心費用被中心化公司佔用，通過Token體系實現價值流通和變現等等。最後，區塊鏈通過共識機制的改進和分散式計算等方式，能夠以較低成本解決物聯網大規模擴張等問題，去中心化的架構直接顛覆了物聯網舊有的中心架構，不但大大減輕中心計算的壓力，而且釋放了物聯網組織結構的更多可能，為創新提供了更多空間。
可以說，區塊鏈技術與物聯網是天生的一對，可以被視為物聯網的神經系統，是解決區塊鏈中包括資訊保安，隱私，成本，信任和協同，大規模擴張等各種問題的最佳候選。
當然，當前的區塊鏈理論和技術體系也並非完美和一勞永逸。
比如說，區塊鏈最為重要的資料儲存資訊保安問題，在量子計算機的攻擊之下可能很快就會被破解。
新加坡國立大學（NUS）的研究人員在2017年10月發表論文認為，面對量子計算機，區塊鏈採用的非對稱密碼演算法，即公鑰密碼系統會受到更大的威脅。
區塊鏈當前採用的非對稱密碼演算法，必然要在10年內進行理論上的突破或改進，從而應對不斷髮展的量子計算技術。
而區塊鏈技術本身也是由程式碼構成的，這就存在程式碼漏洞的可能性，越複雜的程式碼，漏洞越多，這本身也存在安全隱患，甚至存在被認為操控的可能性。
根據區塊鏈作者吾王的分析，當前區塊鏈體系還存在著幾個主要的問題：分叉、51%攻擊、私鑰丟失、程式碼漏洞、交易延遲、區塊資料的不斷增長等問題，感興趣的讀者可以參考《聊聊區塊鏈背後存在的問題》系列文章。
區塊鏈對於物聯網是如此的重要，在其基礎理論上投入再多的研發，對於騰訊這樣的公司都是值得的，畢竟，在去中心化的架構下，微信的模式被顛覆只是時間問題，新的，基於區塊鏈的社交網路將會在不久的將來誕生，而這會影響到騰訊的根本。
以上拋磚引玉，討論了未來十年內，網際網路有哪些瓶頸要突破，這裡僅僅是概述，並且肯定會掛一漏萬，比如說，下一個十年，產業化聯網將會大行其道，這裡面會有很多的基礎研究工作要做，我們放到Pony的第二個問題，產業網際網路和消費網際網路的相關話題中討論。感興趣的朋友可以不斷補充。
接下來我們討論第二個子問題：
2）未來十年內，有哪些目前沒有或剛剛起步的，但將來可能大行其道的網際網路技術或應用？
這裡的網際網路技術，包括了基礎領域的技術和應用技術。
回顧網際網路快速發展的這20多年，從網際網路到移動網際網路，我們可以發現這樣一個事實：
任何一次網際網路的大發展，都是基於網路速度和網路普及程度之上的。
1988年到1998年，整整十年的時間，中國建成了八橫八縱的光纖通訊幹線網，這個通訊幹線網路的建設使得中國在之後的通訊發展中始終處於世界的前列。
中國最主要的老牌網際網路企業，幾乎都是在1998年前後成立的：1997年到1998年，三大入口網站先後成立，新浪，搜狐，網易；1998年，電子郵箱的使用量開始劇增，騰訊公司成立；1999年，qq誕生，初始名字叫oicq，阿里巴巴成立，盛大成立，天涯社群成立，攜程成立；2000年，百度公司成立。
而在2008年北京奧運會之後，2009年，3G牌照發放，新浪微博誕生並迅速超過了在之前就推出類微博產品的各家公司，2010年，團購網站興起，並迅速開啟了百團大戰，千團大戰；2011年，陌陌誕生；2012年，手機網民數量超過pc端，騰訊推出微信，滴滴和快的分別成立。網貸平臺開始野蠻生長。獵豹瀏覽器推出。2013年，4G牌照頒發，移動網際網路的投資和發展進入了極為快速發展的階段，現在的BAT，TMD等公司，無不是抓住了移動網際網路的紅利而快速發展，而天涯等老牌網際網路公司，由於沒有“ALL IN”而錯失良機，從此盛極而衰。
在當前5G的關鍵節點上，可以肯定的說，又會有新一批的企業順應時代而誕生，他們將會成為下一個時代的FANG、BAT和TMD，而沒有為5G時代和物聯網時代做好準備的公司，哪怕是當前的巨頭，可能也會很快被時代的洪流所淘汰。
從技術的脈絡上看，網際網路初級階段，傳輸速度慢，所以是文字為主，圖文為輔的時代，BBS、新聞媒體、電子郵箱、部落格、下載工具等大行其道；隨著網速的加快，大型遊戲、網路購物、視訊等開始興起；進入移動網際網路和4G時代之後，視訊類產品出現了突飛猛進的發展，而社交網路也不再侷限於文字和圖片，視訊，聲音等開始大行其道。
進入5G時代之後，大規模、高清、實時的影像傳輸成為了可能，這將使得當前無法實現的一些東西成為現實。
比如說，計算機視覺領域的三維重構技術，在5G之下將能夠做到更加快速，精準的實體場景三維重構，而這，很可能會為當前的AR/VR/MR領域帶來革命性的突破，也可能為三維全息投影技術帶來全新的突破。
而這些領域突破之後，當前所有主流的APP都可能被重寫。比如說，社交網路將會變成虛實結合的，以實時三維影像、虛擬三維影像，外加實景三維沉浸式，遊戲式體驗為主的產品；購物將會變成在虛擬世界中“逛街”購物，通過語音和三維實際體驗（比如虛擬試衣）輕鬆實現購物，在虛擬世界中的“體驗”將會變得越來越重要。
當高清視訊能夠在毫秒之間傳輸後，你需要的是想象力，來顛覆當前的大部分產業和商業模式。
在這裡，有著太多的基礎研究需要去做，大到5G之下，適合MR的作業系統（比如微軟的HoloLens作業系統），小到各個具體產品以體驗為中心的重新設計和創造，都存在著大量的工作要做。
而在當前的技術架構下，有些產業的領軍人物開始了反思，比如說，“深度學習之父”和“神經網路先驅”Hinton，在這些年開始反思深度學習的瓶頸和弊端，雖然深度學習深刻改變了當前的人工智慧技術，但在動態視覺內容、三維視覺等問題上很難給出滿意的解決方案。
2017年10月，Hinton正式釋出了“Capsule”相關的論文，雖然只是剛剛起步，但讓人看到了新的思路和曙光，未來10年內，有望出現突破當前深度學習為主要框架的人工智慧研究方法，全新的理論體系和研究方向將會方興未艾，人類將會越來越多的被從重複勞動中解放出來，是福是禍，尚未可知。
而全球資訊網之父Tim Berners也在近期發聲，號稱“我有一個推翻網際網路的新計劃”。實際上，Tim Berners藉助於區塊鏈去中心化的思路，為去中心化的網際網路提供了一套規範和工具的開源平臺，取名為Solid，他希望基於Solid，孵化出更多的去中心化的產品。在名為Inrupt的應用中，使用了Solid的去中心化技術，允許Berners無縫訪問他的所有資料——他的日曆、音樂庫、視訊、聊天記錄、研究。
基於去中心化的基礎性研究正在國外進行，是否會“推翻網際網路”，目前不得而知，但“萬一實現了呢”？這裡面可能蘊藏著巨大的機會，值得深入進行基礎理論和架構的研究。
同樣在做顛覆性事業的，還有大家所熟知的Elon Musk，除了新能源汽車領域的特斯拉之外，他還有幾個更加瘋狂的夢想：火箭SpaceX、火星移民、地下超級隧道、膠囊列車、太陽能等等，這其中，除了特斯拉的網際網路汽車之外，可回收，低成本的火箭技術可能會對網際網路領域產生積極的影響。
2018年2月22日，在美國加州，SpaceX在范登堡空軍基地成功地發射了一枚“獵鷹9號”火箭，將其兩顆網際網路實驗衛星Microsat 2a和2b送入軌道。對於馬斯克而言，他的理想是要用12000顆通訊衛星，搭建一個的“Starlink”計劃，根據該計劃，SpaceX將在2019年，正式啟動衛星發射，在5年內，組網所需的4425顆衛星將全部入軌，在1200千米高的近地軌道上覆蓋全球，提供收費網路服務。再加上在低軌道的另外7500個類似的航天器，最終將達到12000顆人造衛星。這個數字，是是人類發射的全部衛星數量的2倍！
如果這個專案成功的話，它可以提供達到1GB/s的上網速度，比目前的衛星網際網路提供商快上40倍，遠超現有的4G網路，甚至未來的5G，以及絕大部分的有線網路，即使是在偏遠的鄉村也能被覆蓋。
這是一個真正的全球化的機會，這也吸引了包括貝佐斯在內的理想主義者的關注，後者成立了藍色起源公司，專注太空領域的探索和開發。而在國內，阿里巴巴計劃在雙十一前後將發射一顆衛星和一個微型空間站，衛星叫“ 天貓國際號”，空間站叫“ 糖果罐號”，這或許是阿里巴巴進軍太空領域的一個先兆。
衛星產業乃至於太空產業是一個非常神祕的領域，技術門檻高，但發展空間極為巨大，國內已經有一些企業在悄然佈局，且部分企業發展的很不錯，比如九天微星、藍箭、星際榮耀等等，對於騰訊這樣嘗試多年“國際化”而未果的企業而言，或許可能是一個絕佳的佈局機會。
對於網際網路產業而言，目前沒有或剛剛起步的探索領域，絕不僅限於上述各個方面，還有各種其他的方向，可能在未來某一個時刻，對整個網際網路產生極為巨大的影響。例如，在《MIT科技評論》2018 年全球十大突破性技術中，感測城市、神經網路之對抗、即時翻譯機耳塞、完美的網路隱私、材料量子之大躍進等等幾個技術，都可能對將來的網際網路帶來很大的影響和改變。
未來，終將是充滿激動人心的想象空間的！
來源 | 小商幫科技
公眾號 | xiaoshangbang