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狂人馬云登高一呼，要用未來的20年爭奪科技的“權(quán)杖"。
我們的故事由此而來。
本文作者史中（微信ID：Fungungun），雷鋒網(wǎng)主筆，希望用簡單的語言解釋科技的一切。
從某種程度上來說，科技世界沒有貴族，任何一項核心科技的突破，其燃料都是無數(shù)人質(zhì)感堅硬的年華和奮斗。
這就是阿里巴巴祭出“NASA”震撼人心的地方。它試圖推進人類知識的邊疆。這其中包括機器學(xué)習(xí)、芯片、IoT、操作系統(tǒng)、生物識別等等。
如果馬云的狂想成真，以上任何一項的重大進展，都可以為中國添置一顆科技領(lǐng)域的“核武器”。實際上人們又很容易忽略，這些風(fēng)頭正勁的技術(shù)，幾乎都坐落在一座巨大的技術(shù)根基之上。
這種技術(shù)就是“光通信網(wǎng)絡(luò)"。
乍一聽枯燥艱深，但是只要稍加解釋你就會明白。光通信網(wǎng)絡(luò)實際就是我們所說的“互聯(lián)網(wǎng)”的實體，那些把計算、存儲連接起來的真實網(wǎng)絡(luò)。
你用手機撥打電話，或打開電腦瀏覽網(wǎng)頁，發(fā)出的信息都會在光纖網(wǎng)絡(luò)里奔涌。實際上，目前世界 95% 的信息都在通過“光通信網(wǎng)絡(luò)連接”，它就像賽博世界的神經(jīng)系統(tǒng)。
“光通信，不就是用光纖把兩臺機器連接起來嗎？看上去易如反掌。”
如果你這樣想，那么接下來出場的科學(xué)家會顛覆你的認知。他就是阿里巴巴資深技術(shù)總監(jiān)謝崇進。
【謝崇進】
你可以想象任何一個計算機網(wǎng)絡(luò)，就像一個大腦。神經(jīng)的速度決定了你的反應(yīng)速度，這種速度最終體就是：時間。
謝崇進對雷鋒網(wǎng)說。
有一個浪漫的比喻：
當(dāng)年周幽王烽火戲諸侯，恐怕就是最早的光通信技術(shù)了。
從技術(shù)上來說，烽火只能傳遞一個比特的信息，非0即1（有敵情和沒敵情）。而且烽火傳輸信息的速度有些坑，這個錯不在光，光永遠以每秒30萬公里的速度奔跑，問題在于用狼糞生火的過程比較麻煩。
從此之后千年，人們一直沒有發(fā)現(xiàn)有效率地利用光的方法。1831年法拉第鼓搗出發(fā)電機，制造出一種易于人為控制的電流。讓人們更相信電這種東西比“野性難馴”的光要有效率。
即使后來人們發(fā)明了光纖，但仍有致命的問題：
最初的光纖是玻璃材質(zhì)，每米損耗1db。也就是說，每走十米信號強度就剩下了十分之一。這樣算來走一百米之后信號就只剩下了原來的0.0000000001。
【60年代，華人物理學(xué)家“光纖之父”高琨在做實驗】
這位曾在世界著名科學(xué)機構(gòu)貝爾實驗室供職十余年的科學(xué)家饒有興趣地對雷鋒網(wǎng)講述了光纖的歷史。在他眼中，光通信的進步，就是一部不斷“飆車”的歷史。
從諾貝爾獎得主，華人科學(xué)家高琨提出“光的損耗是因為光纖中的雜質(zhì)引起的”這個論斷之后，光纖的傳輸速率就開始了瘋狂的突飛猛進。
1970年，美國康寧公司拉出了第一根光纖。
1977年，AT&T公司第一次在芝加哥把光通信用于商業(yè)，速度達到了 44M 每秒。
今天，一根光纖在實驗室里的速度達到了 100T 每秒，在商用系統(tǒng)里也可以做到 20T 每秒。
從七十年代中期到現(xiàn)在的三十年，光傳輸信息的速度提高了1000000倍。看起來技術(shù)進步勢如破竹，但每一個“0”都來之不易。
光通信的基本原理仍然是開和關(guān)代表的0和1，這沒有變。
這就意味著每秒傳輸1G的數(shù)據(jù)，光模塊要開關(guān)1000000000次。
沒有任何模塊可以跳得這么快，于是研究者們不得不研究其他“黑科技”，例如使用不同的相位、添加不同的光顏色來增加傳輸?shù)男畔⒘俊＞瓦@樣“連滾帶爬”地保持了每十年帶寬增加100倍的速度，這種成績即使是我也覺得不可思議，但是過去我們真的就是這樣走過來的。
謝崇進感嘆。他們這一代科學(xué)家的使命，就是繼續(xù)按照摩爾定律推進光通信的速度——每18個月翻一倍。
讓光通信速度飆車的難度究竟在哪里呢？
《2001太空漫游》中有一個載入史冊的經(jīng)典橋段：
原始人奮力把骨頭拋向天空，轉(zhuǎn)眼骨頭化作萬年之后的宇宙飛船。
拋一根骨頭，原始人都可以做到；拋一塊巨石，大力士也可以做到；把一根火箭拋出地球大氣，卻需要科學(xué)家艱苦卓絕的努力。
速度已經(jīng)達到 100T 每秒的光通信，每前進一步都異常艱難。但面前是數(shù)據(jù)爆炸式的增長，傳輸速度增長稍有遲疑，就會拖慢整個世界的奔跑進程。
這就是現(xiàn)實。
So Far So Good，摩爾定律暫時沒有在謝崇進手上失效，但物理世界的天花板——香農(nóng)極限——就橫亙在他面前。
他用簡單的語言為雷鋒網(wǎng)解釋了香農(nóng)極限：
一條道路看上去可以允許車輛用任意的速度通行。但是在路面材質(zhì)不變的情況下，如果車輛多到了一定程度，就一定存在一個車速的極限。即使每輛車的動力再強，也無法提高整體車速。
也就是說，在現(xiàn)有的材質(zhì)下，光每秒能傳輸?shù)男畔⑹怯形锢砩舷薜摹２磺桑x崇進這一代研究者已經(jīng)逼近了香農(nóng)極限。
以前用來提高傳輸速率的方法，面對香農(nóng)極限已經(jīng)宣布失效了。單單等待材質(zhì)的進步，肯定達不到摩爾定律的增長速度。
作為 NASA 計劃的一部分，謝崇進所面臨的一切勾勒出了未來的殘酷。NASA 要對抗的不是商業(yè)對手，而是科學(xué)的極限。
謝崇進要怎么辦呢？
實際上，早在2014年他早就預(yù)見到了研究可能面對的極限，但他解決問題的方法卻與眾不同，那就是——加入阿里巴巴。
除了材料的進化，還有兩個金礦，那就是光模塊和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這兩個金礦，阿里巴巴有。
說到光模塊和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的進化，就不得不提阿里巴巴的一項秘密武器——阿里云。這兩項技術(shù)在云計算網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最為廣泛。
謝崇進說，根據(jù) CISCO 的調(diào)查，未來 99% 的互聯(lián)網(wǎng)流量將來自于數(shù)據(jù)中心。而數(shù)據(jù)中心中最主要的成員就是云計算系統(tǒng)。
以目前阿里云在中國的碾壓態(tài)勢，這個龐大的云計算系統(tǒng)成為了謝崇進的無邊的“實踐場”。
【光模塊結(jié)構(gòu)示意圖，兩側(cè)分別是光信號和電信號，中間是光電轉(zhuǎn)換的控制芯片和轉(zhuǎn)換模塊】
光信息傳輸?shù)倪^程中，在一端把電信號變成光，在另一端把光信號變成電，就是光模塊的使命。正如之前所說，它就是那個每秒能發(fā)射出超過 1000000000 次閃爍的“怪獸”。
在實際環(huán)境中，全世界有幾百家大的光模塊供應(yīng)商。坑爹的是，這些光模塊企業(yè)并沒有統(tǒng)一的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，甚至連工作流程都不同。
例如同樣是打開一個信道，有的先調(diào)頻率，再打開激光器；有的先開激光器再調(diào)頻率。這就造成了不同光模塊同時存在于同一個網(wǎng)絡(luò)之中的時候，給調(diào)度系統(tǒng)造成了巨大的困擾。這就好像一個班主任同時管理說一百種語言的孩子。
我們的方法就是，試著把所有的設(shè)備統(tǒng)一抽象成同樣的設(shè)備。在底層對所有的模塊差異進行“掩蓋”，這樣在上層調(diào)度系統(tǒng)來看，他們就都變成一樣的設(shè)備了。
謝崇進說。
雖然這樣可以大幅優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸速率，但這并不是他理想中的狀態(tài)。在目前行業(yè)普遍采用40G 和 10G 的光模塊的時候，他和團隊定義出了 100G 的光模塊。在供應(yīng)商還沒有生產(chǎn)的時候，就主動找到他們，要求按照阿里巴巴的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。
這種玩法的好處在于，一方面可以加快模塊投產(chǎn)，另一方面可以推進很多供應(yīng)商統(tǒng)一采用阿里的標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以在未來逐漸奪取標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)。
未來如果在硬件層面，大家都遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，那么通信速度自然就會上升2-3倍。
在云計算中心內(nèi)部，這個問題同樣存在。
對于人來來說，腦神經(jīng)的帶寬只需要十幾兆，因為信息量再大，腦就無法處理了。
但對于云計算中心來說，算力之兇猛超越了我們的想象。它們就像一個個超級大腦，內(nèi)部需要高速路網(wǎng)般強大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接。
目前主流云計算中心服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通路為 10G 或 25G，但是這些顯然不是謝崇進的目標(biāo)。他同樣在測試 100G 的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接。
當(dāng)然，做到100G的連接有簡單的辦法，你只需要四條 25G 的線路并行。但是這顯然是作弊。因為所謂的科技進步帶來的速度提升，一定是以成本不變或基本不變?yōu)榍疤岬摹?/p>
就像這么多年以來，你的手機通信速度越來越快，但是你的電話費并沒有隨著速度翻倍而翻倍，甚至還有所減少。這才是科技進步的真正形態(tài)。
這是謝崇進的野心之一。
實際上，謝崇進正在實現(xiàn)他的諾言。他的團隊定義的 100G 的通信模塊即將在2017年投入使用，而且成為了ODCC（開放數(shù)據(jù)中心委員會）的標(biāo)準(zhǔn)，這也是中國互聯(lián)網(wǎng)的榮耀之一。
“開放光傳輸網(wǎng)”，這是謝崇進對自己主導(dǎo)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)稱呼。這是指在軟件硬件兩個層面的網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)，它主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)集群對外的信息傳輸上。
這個標(biāo)準(zhǔn)讓很多巨頭垂涎三尺。
運營商自己在搞一套，例如美國的 AT&T，例如中國電信；
科技公司也在做標(biāo)準(zhǔn)，比如我們阿里巴巴正在聯(lián)合一些互聯(lián)網(wǎng)公司，如 Google 和 Facebook 制定標(biāo)準(zhǔn)。
謝崇進說。
他做了一個預(yù)言：互聯(lián)網(wǎng)未來的樣子是“簡單的東西組成強大的系統(tǒng)”。每個東西都可能出現(xiàn)故障，但是作為整體的系統(tǒng)非常可靠。
這番圖景需要大量重復(fù)的結(jié)構(gòu)進行疊加，而重復(fù)的東西必須依靠統(tǒng)一的接口和標(biāo)準(zhǔn)。一旦攥住接口，就攥住了互聯(lián)網(wǎng)的命脈。
科學(xué)家群體也許更相信戰(zhàn)略，排斥戰(zhàn)術(shù)。但謝崇進和他們的區(qū)別在于，他相信技巧的力量。
傳統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)都是20年。這意味著現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)到20年之后才會升級，而目前為下一個標(biāo)準(zhǔn)所做的準(zhǔn)備要前瞻20年。這不是現(xiàn)在真實的情況。
為使用20年而做出的設(shè)備，和為使用5年做出的設(shè)備，成本是有很大差距的。但是目前看來，所有的硬件設(shè)備和軟件架構(gòu)都會在5年之內(nèi)升級換代，那我們?yōu)槭裁匆冻瞿敲锤叩某杀荆?/p>
他說。
就像現(xiàn)在的自行車一樣。現(xiàn)在每一臺車都不如過去的鳳凰28堅固，但我們并不會希望騎一輛車十年。
謝崇進參與制定的硬件標(biāo)準(zhǔn)，就是5年之后的。這些硬件的速度較上一代跨度雖然沒有那么戲劇化，質(zhì)量要求也并非如此苛刻。但卻達到了兩個重要的指標(biāo)：成本控制+技術(shù)領(lǐng)先。
“單一硬件的可靠性降低，但是受益于冗余的架構(gòu)，整體系統(tǒng)性能并不降低。在新技術(shù)出現(xiàn)的時候，我們就可以迅速地修改下一代標(biāo)準(zhǔn)的走向。”
這可以被稱為“世俗”的算計，同樣可以被稱為務(wù)實的戰(zhàn)術(shù)。
【英特爾公司創(chuàng)始人之一，摩爾定律提出者 戈登·摩爾】
400G 光模塊，是謝崇進下一個五年計劃的“旗艦”。它比目前最新的 100G 模塊又快了四倍。以前以太網(wǎng)的增速一直是十倍，但由于互聯(lián)網(wǎng)快速落地的需求，業(yè)內(nèi)定了一個四倍的“小目標(biāo)"。
阿里巴巴做生意，人們普遍看好；但阿里巴巴挑戰(zhàn)科學(xué)極限，并沒有那么多祝福。
"就你們幾個人能定義下一代光通信模塊的標(biāo)準(zhǔn)？”這是我最常聽到的話。聽得多了，我也心里沒底了。但是好在我們堅持下來了。
現(xiàn)在我可以說，下一代阿里光模塊和開放傳輸網(wǎng)這兩件事，我們已經(jīng)成功了70-80%。
謝崇進篤定地說。
從1985年開始研究微波通信，到1993年研究生正式學(xué)習(xí)光通信，謝崇進經(jīng)歷了九十年代光通信博士找不到工作的窘迫，也見證了2000年十幾家通信公司搶一個人的泡沫。比起自己起伏的際遇，他更喜歡回憶另一條曲線：
最早的同軸電纜，一條干線上只允許一百多人同時通話；
微波通信時代，從北京到上海的干線可以允許960個人同時通話；
今天，一根光纖之上，可以允許全世界人同時通話。
但這還遠遠不夠。
他所做的一切，更像是對摩爾定律的一個承諾。
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