从极光色到石墨烯，深度还原华为20年研发布局，投入已超越苹果

锌媒体报道 2018-06-22 11:50

百年徕卡在上个世纪创造了35mm相机的辉煌历史，并间接创造了“决定性瞬间”的影像文化。就当大众都开始接受胶片影像时代的过去时，百年徕卡积淀的正宗“德味”镜头技术在新世纪的第二个十年，正以手机摄影为载体，进入全球老百姓的手中，让徕卡镜头技术成为德系镜头三强（徕卡、蔡司、施耐德）中生命力最旺盛的存在，创造这段佳话的正是徕卡同华为的合作，但这段故事的背后远没这么简单。

　　一位四年前实地参与华为/徕卡打造首批镜头模组的工程师告诉智东西，由于手机光学设计的天然限制，一开始试制的良品率低到令人崩溃——每做出100组镜片，最后只能出品不超过10套符合要求的双镜头模组。

　　另一位负责为视障人士打造华为EMUI“信息无障碍”项目的工程师则告诉我们，在攻关的那段日子里，他和特性经理下班了还经常一起去盲人按摩店，近距离访谈视障用户对安卓手机使用的困扰——比如手机语音输入经常“他她它”不分。

　　这样的故事还有很多很多……随着全球智能手机市场趋近饱和、甚至逼近负增长，手机行业开始进入洗牌期，马太效应日益增强，全行业竞争将进一步演化为少数巨头间的争霸赛，各家纷纷加码前沿技术研究，打响手机行业的“技术军备赛”。

　　而在这众多厂商中，华为又是不得不提的一位重要玩家。在这场近年悄然升温的军备赛中，华为开始猛打“技术牌”，从一炮打响AI芯片热潮的麒麟970芯片、到最近颇受关注的“很吓人的技术”GPU Turbo不一而足。

　　这些百花齐放的新产品与新技术背后，是华为20年间对于研发创新的不断投入。自从华为创始人任正非在1996年定下“每年销售额10%作为研发费用，只许花完，不准结余”的规矩后，“创新”已经逐渐融进了华为的DNA里。

　　这不仅要归功于华为20年来对技术与创新的持续研发投入，更要归功于贯穿华为上下那股“专啃硬骨头”的工程师文化、以及多年来持续在关键技术上进行“饱和攻击”的集中投入，承载在华为从上至下协调统一的研发体系与研发步调之上，在20年间逐渐筑起华为技术长城。

　　近期，智东西深入走访了华为上上下下，不仅与华为消费者业务软件工程部总裁王成录博士深入了解了华为集团内部的研发体系，还在众多工程师处了解了不少技术研发背后的故事，首次深度还原华为背后的研发体系和开山筑墙的战术和打法。

　　两大战略“司令部”，十四个“烽火台”遍布全球

　　首先在研发架构方面，华为的集团层面有战略规划（Strategy Planning，SP）和业务计划（Business Planning，BP）两大团队。如果把华为的研发体系比作技术长城，那么这两大团队则相当于指挥整场大战的“司令部”。

　　它们负责公司的整体的研发策略步伐，往下各个产品线、子产品线、产品族和职能部门也都有SP和BP，保证公司上下的方向一致、节奏一致。

　　而在具体领域选择方面，目前由华为轮值CEO徐直军领导的华为战略与发展委员会（SDC）决定了华为集团层面的投资决策，决定华为是否要进军某个领域、选择某种商业模式等。

　　在技术领域，则由华为最高的技术管理团队集成技术管理团队（ITMT）决定要进军哪些技术领域，投资哪些技术产品等。

　　而在除了深圳总部之外的研究所方面，目前华为在中国、法国、美国、日本、印度等地区设立了14个研发中心、36个联合创新中心、以及45个培训中心，每一个中心都根据当地科学家和人才最擅长的领域设立研究项目——比如欧洲是通讯技术发源地、美国是科技创新“idea”的集中生产地等。

　　这些研发中心将对接华为内部不同业务群组的不同需求，围绕产品设计、软件开发、前沿材料、摄像技术等各个领域开展研究。而且，这些研发中心也充当了“烽火台”的作用，既能招揽当地人才，又能实时与当地科研人员探讨前沿技术研发情况。

　　而在这些研发中心中，有12个专注于智能手机产品研究的“烽火台”，分布如下（智东西整理制图）：

　　此外，华为还有一个著名的实验室——2012实验室。2012实验室旗下有近百个不同实验室，比如诺亚方舟实验室、香农实验室等，分别专注于大数据、机器学习、人工智能方面等前沿技术的探索，华为的不少“黑科技”都是来自于这个实验室，比如最近广受关注的GPU Turbo技术，就是2012实验室持续5年的自主研发成果。

　　底层技术为地基，功能创新成砖石

　　在公司研发流程方面，华为产品开发流程分为6个阶段：概念阶段、计划阶段、开发阶段、验证阶段、发布阶段、生命周期管理阶段。

　　所有产品的研发线路都可以分为两条，第一条是底层技术的研发，这是所有创新的源泉，也是长城的“地基”；第二层是基于底层技术的功能创新，这直接关系到消费者的用户体验，相当于长城的“砖石”，二者缺一不可。

　　在底层技术方面，华为集中在“端-芯-云”三个重点领域的创新与协同，既包括芯片、软件、云服务，还包括通讯、安全、人工智能等底层技术等不断创新。这些底层研发的创新为“长城”后续的功能搭建提供了地基。

　　▲华为消费者业务软件工程部总裁王成录博士

　　其中EMUI系统尤为值得一提。华为消费者业务软件工程部总裁王成录博士告诉智东西，在EMUI系统里，任何一个问题的解决，背后都会涉及到安卓的整个系统。比如GPU Turbo技术，它不仅仅涉及到简单的图片处理优化技术，还在系统底层对传统的图形处理框架进行了重构。

　　“每一次体验提升，背后都是复杂的系统工程。”王博士这样讲道。

　　而在功能创新方面，则包括一系列用户体验的痛点问题，比如加强高铁通话信号、在保证手机更薄的同时提供更强的续航能力、以及指关节手势、为视障人士优化服务等。这些都是这座技术长城上的砖石瓦片，靠工程师们一砖一石逐渐垒砌起来。

　　集中炮火、饱和攻击、“专啃硬骨头”

　　有长城，自然就有战役，尤其是对于某些重要技术的攻坚战役。在和华为的众多工程师交流的过程中，我们发现他们在每场战役中都共享着以下几大共通的战略、战术、行动打法等等：

　　1）战略：集中火力、饱和攻击

　　在近日接受新华社采访时，华为创始人任正非曾经讲过，华为坚定不移地在28年里对准一个城墙口冲锋，坚持只做一件事，在一个方面做大。当华为只有几十个人时，就已经秉持着这种“对准墙头饱和攻击”的战略，后来几百个人的时候、几万个人的时候、以至于现在十几万人的时候，依旧对着城墙口重逢，以密集炮火进行饱和攻击。

　　这战略的成果不仅在华为的老本行——通讯与大数据传送——上得到了极好的体现，还体现在华为众多核心技术的研发上，上文提到的那个良品率低到“令人崩溃”的镜片模组正是如此。

　　随着智能手机的日益普及，越来越多的用户习惯于用手机记录生活，摄影摄像功能也逐渐成为评价手机的重要标准。而在华为手机牵手拥有百年历史的德国著名相机公司徕卡（Leica）的过程中，也有着这么一段“集中攻坚”的饱和攻击，最终取得技术突破的经历。

　　正如上文提到的，在四年前华为与徕卡达成合作的前期，由于手机光学设计的天然限制（塑料镜头的光学素质不够、镜头尺寸有限制、镜头模组加工难度大、量产及成本等等），再加之徕卡对于镜头鬼影、炫光等影响的极致追求，导致在打造首批镜头模组时，一开始试制的良品率低到“令人崩溃”，每做出100组镜片，最后只能出品不超过10套符合要求的双镜头模组。

　　不过，这个挑战并没有让光学技术团队退却，在华为、徕卡、以及其他供应商的专家们持续的方案讨论、经验共享过程中，逐步调整镜片形状、间隔、以及考虑周边系统对光学部分的影响等等，在日以继夜的努力之下，终于在deadline之前达到了量产标准。

　　而在华为今年推出的旗舰机型P20 Pro上，更是采用了全球首款徕卡后置三镜头，分别为4000万像素RGB三色镜头、一枚2000万像素黑白镜头和一枚具备三倍光学变焦能力的800万像素徕卡镜头，在人工智能的加码之下，打造“AI摄影大师。”

　　2）战术：迎难而上，“专啃硬骨头”

　　常坐高铁的人一定会注意到，在高速运行中的高铁上时常会出现通话信号差、连接不畅甚至掉线的情况。随着我国高铁线路的不断完善发达，高铁已经取代飞机，成为越来越多人出行的重要交通工具。但是刚才说的这种高铁通话掉线一直是一个难以克服的难点，华为的工程师告诉我们，出现这个的主要原因有两个：

　　第一个原因很好理解，是因为运营商网络覆盖差，在偏远地区信号覆盖微弱。

　　第二个原因则比较负责，由于高铁沿线有三家运营商的无线网络，每家网络又各自包含众多信号“小区”，每个“小区”只能覆盖一定范围，“小区”之间交叠排布。

　　京沪高铁全程大约有350个“小区”，复兴号全程运行250分钟，平均40秒就要变更一次驻留“小区”，随着高铁快速行驶，信号在不同区域间的交接非常容易出问题，80%以上的掉话发生在两个“小区”的交接地带。

　　但以上两个原因说到底都并非手机厂商的“管辖范围”，有些不是运营商能处理的问题，但是来自华为终端部门的工程师告诉智东西，在这个问题上华为已经陆续接到了不少用户的强烈反馈，“我们在无线网络业务上有这么深厚的积累，与运营商有那么多年的合作。（这事）我们要管吗？要管。”

　　这种“专啃硬骨头”正是工程师们特有的属性之一，不过，管起来可没这么简单。

　　针对运营商网络覆盖差这点，华为找出了移动、电信、联通三类手机在京沪线的哪些地点最容易掉话，反馈给运营商更改参数或优化网络。

　　但高铁在“小区”之间信号掉话的现象，却是连运营商也解决不了的问题，是一块实实在在的“硬骨头”。

　　在深入分析场景并探讨解决方案后，华为终端部门的工程师们决定将解决方案深入硬件最底层——芯片。由于华为自身有独立的芯片设计公司海思，经常能够跟华为手机部门紧密配合。

　　于是，在召集了海思芯片的相关工程师一起一轮轮“脑暴”、一轮轮研讨沟通、一个个方案遴选PK后，最终选定了“提前识别切换区域”的方法，通过对沿线每个“小区”进行分析识别，提前预判出手机在哪个“小区”的信号最好，从而让信号在飞驰的列车上仍可以顺畅衔接。

　　在这个过程中，华为不仅动用了总计投资超过2亿元终端通信仪表测试中心来“再造”了一个“模拟高铁”（通过数据和参数对高铁行驶状况进行模拟），还在终端和无线的联合测试实验室这个占地几千平米、拥有真实无线基站、上千个信号“小区”的实验室中反复试验。

　　从2016年的集中研发，一直到2017年Mate 10系列手机的推出，第一次成功应用了高铁不掉话的解决方案。笔者作为一个刚从上海坐高铁回到北京的人，确实能感觉到在坐高铁时通话信号顺畅了不少。

　　3）行动指南：体验至上，细节为王

　　除了爱啃“硬骨头”之外，工程师的另一个特性就是细致、细心、细节为王。

　　底层技术需要持续不断的创新研发，而功能创新则需要尽可能地贴近用户、了解用户需求、提升体验、并且注重细节。

　　▲信息无障碍项目中的屏幕朗读软件Talkback，开启后可以为视障人群朗读道手指所触摸到的内容

　　文章开头的那位负责为视障人士打造EMUI“信息无障碍”项目的工程师就是个例子，除了下班后亲探盲人按摩店，了解用户需求外，他们还带队渠道“信息无障碍研究会”现场，在布满盲道的办公区里亲身体验了在黑暗中用靠着电脑的语音传输和自己的反应操作电脑的体验。此外，华为还找到了几十位真正的视障用户加入版本Beta，零距离倾听需求。

　　此外，在华为手机上还有一众提升体验的“小心思”，这其中既包括快速双击音量键熄屏拍照（适用于紧急抓拍）、用指关节叩击屏幕或滑动框选用于截图、以及用AI优化用电管理，加大手机续航时间等等。

　　4）高筑墙，广积粮：研发布局广泛

　　从某种程度来说，华为也是一个“不务正业”的公司，研发涉猎的领域相当之广。

　　前阵子发布的华为P20 Pro的几款颜色当中，极光色几乎是甫一上架就销售一空，受到广大“颜”控的热烈欢迎。

　　▲极光色华为P20 Pro

　　跟传统镀膜工艺不一样，华为极光色的P20采用了纳米真空镀膜技术，以结构色渐变工艺改变镀膜的厚度和层数，才能有这种通透而均匀的色彩呈现——这背后，是华为对于先进材料科学这项“不务正业”学科的研究。

　　此外，华为还从2014年起就宣布对石墨烯技术进行投入研究，他们不仅与“石墨烯之父”诺贝尔奖得主康斯坦丁?诺沃肖洛夫极其所在的曼彻斯特大学合作，还通过石墨烯技术大幅增加了锂电池的工作寿命与工作温宽。

　　华为虽作为一间通信设备厂商，但其技术研发周期投入时间之长、布局线路之广、涉及技术之底层，都是市场少有的。这种“高筑墙，广积粮”的打法，其实是为了保持研发创新的持续性，只有拉长战线、提前布局相关技术，才能为持续不断地推出新技术、新产品。

　　138亿美元研发投入：粮草弹药，一应俱全

　　早在1996年，任正非就为华为定下了纪律，每一年都要至少提取销售额的10%作为研发费用，只许花完，不准结余。这些真金白银的研发投入，为华为的技术长城提供了丰富的粮草弹药。

　　根据华为2017年财报的数据披露，在2017年，华为在研发方面的投入已经高达138亿美元，占营收的14.9%，超过苹果位居全球第六（前五名分别为大众汽车、谷歌、微软、三星、英特尔）。而过去十年时间，华为累计在研发上的投入已经接近4000亿人民币。

　　而根据世界知识产权组织(WIPO)发布公报显示，华为2017年专利申请数量位居全球第一，这已经是华为继2014、2015、2016年后已经连续四年位居全球专利榜第一位。

　　华为在5G标准、通讯专利等领域建立了成熟的知识产权战略布局。比如在2016年的3GPP会议上，以华为为首的中国企业主推的极化码（Polar Code）打败美国与法国，成为5G eMBB场景在短码上的控制信道编码方案，堪称中国企业在移动通信技术上最大的一次突破。这也意味着，在即将到来的5G时代，华为已经拿到了入场门票。