一群科學家的奧林帕斯探索之旅
有一個關于科學的基本分類，世界上有“已知的已知事物”，即我們知道自己已經(jīng)了解的事物，比如萬有引力；有“未知的未知事物”，也就是那些我們不知道自己是否了解的事物，比如暗物質。還有一種是“已知的未知事物”，即那些我們知道自己尚未了解的事物，比如存儲。
石頭、繩結、紙張、打孔卡、磁盤、硬盤、閃存……時代的發(fā)展不斷推動著人類開發(fā)和應用更多更先進的數(shù)據(jù)存儲技術。隨著數(shù)字經(jīng)濟的加速到來，傳統(tǒng)存儲受限于介質、架構、協(xié)議等因素，越來越無法滿足業(yè)務需求。
從這個角度看，數(shù)據(jù)存儲是現(xiàn)代社會不可或缺的底層基座，也是充滿了大量未知的已知事物。
探索未知，科學家們獨善戰(zhàn)場。
我們知道，科研工作者的首要特質，就是擁有“第一性原理”思維，能夠從最基礎、最本質的角度去認知事物，大刀闊斧地破解現(xiàn)有的假設，跨越技術的邊界，開辟出一條新的路徑。
那么，科學家們都在挑戰(zhàn)哪些數(shù)字文明的未知難題呢？
2019年，華為在數(shù)據(jù)基礎設施領域設立了“奧林帕斯”獎，以一座地球之外、太陽系最高的火山命名，也寓意著這是一個雄心壯志的遠征，一項前所未有的使命，需要全球科學家，想象那些無法想象的絕對領域，解決那些無法解決的技術難題。
前不久舉辦的2021創(chuàng)新數(shù)據(jù)基礎設施論壇上，2021奧林帕斯獲獎名單揭曉，來自4個國家共25份申報課題中，最終評選出兩個難題方向的奧林帕斯獎項：來自清華大學的鄭緯民院士團隊，獲得“奧林帕斯獎”百萬懸紅，來自中國科學院微電子研究所的劉明院士團隊、中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所的宋志棠老師團隊，以及中山大學的盧宇彤老師團隊，分別獲得“奧林帕斯先鋒獎”，科研獎勵金50萬人民幣。
既然是飛向太陽系巔峰的傳奇故事，2021奧林帕斯懸紅的揭曉，重點當然不僅僅是榮譽和獎金，而是這些科學家們在攀登奧林帕斯的過程中，都挑戰(zhàn)了哪些“不可能”。
我們不妨將這場攀登，想象成一次飛向深空的探索之旅，從背后讀到科學家們對存儲技術的認知，改變世界的能力，以及點亮數(shù)字文明的勇氣與毅力。
發(fā)射：直面創(chuàng)新的不確定性
就像火箭出發(fā)一樣，“發(fā)射”的起點是點燃科學家的突破性思維，將技術方向的不確定性轉化為自己的創(chuàng)造力。正如叔本華所說的那樣，能者達人所不達，智者達人所未見，科學家就是要想象無人見過的風景，挑戰(zhàn)前所未決的難題。
而存儲領域的三大趨勢，決定了必須有人率先奔赴“無人區(qū)”。
一是數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長。數(shù)字生活使得個人、企業(yè)、社會等時時刻刻產生大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)規(guī)模變得非常龐大，《IDC：2025年中國將擁有全球最大的數(shù)據(jù)圈》研究表明，2025年中國新增數(shù)據(jù)量將達到48．6ZB，年平均增長率為30％。
二是業(yè)務負載動態(tài)變化�，F(xiàn)代業(yè)務應用的負載呈現(xiàn)突發(fā)式、潮汐式、動態(tài)變化的特點，尤其是互聯(lián)網(wǎng)類的業(yè)務，隨時可能出現(xiàn)業(yè)務負載的突發(fā)性變化，難以精確預測，如何提高存儲系統(tǒng)的擴展能力，是存儲技術亟待突破的問題。
三是數(shù)據(jù)挖掘與智能應用。人工智能應用的普及，需要對數(shù)據(jù)進行實時挖掘、分析、處理，資源的即時使用和釋放，對存儲技術提出了新的挑戰(zhàn)。
這些新場景、新需求的驅動下，數(shù)據(jù)存儲技術必須向前演進。而基礎領域的突破，尤其需要科學家們參與其中。
為了激勵全球創(chuàng)新智慧，華為在2019年設置了“奧林帕斯獎”，聚焦于數(shù)據(jù)存儲的“未知領域”。第一屆聚焦于“自動駕駛”的數(shù)據(jù)全生命周期治理，以及每比特極致性價比的數(shù)據(jù)存儲。2020年，兩大難題方向也隨著產業(yè)需求和社會發(fā)展而變化，一個是構建每bit極致性價比的數(shù)據(jù)存儲，鼓勵全球科學家不斷革新存儲軟硬件系統(tǒng)；另一個則是下一代存儲產業(yè)根技術突破，希望有志之士能夠在新型存儲介質、壓縮算法等數(shù)據(jù)存儲領域的關鍵根技術上進行探索。
接下來，我們就一起踏上旅程，看一看過去一年里，這群全球科學家是如何與不確定性共舞，領航數(shù)字文明。
加速：在2021，見證不可能化為可能
奧林帕斯兩大賽題確定之后，就是全球科學家們付諸創(chuàng)意與行動，探尋解決之道了。
從本屆奧林帕斯獎來看，一共收到了來自全球25個團隊共97名學者的參賽項目申請，產出了1個奧林帕斯獎和3個奧林帕斯先鋒獎。
這些原創(chuàng)性突破，從多個領域擺脫“路徑依賴”，在存儲介質、存儲架構、存儲協(xié)議、應用模式等方面迭代創(chuàng)新，展現(xiàn)出創(chuàng)新的“加速度”：
1．中國科學院微電子研究所的劉明院士團隊，突破了先進節(jié)點嵌入式阻變存儲器關鍵技術，獲得了2021奧林帕斯先鋒獎。
阻變存儲器是發(fā)展下一代顛覆性計算新范式的基礎器件之一，許多新技術都需要基礎的科學問題和關鍵技術難題的不斷突破。劉明院士團隊系統(tǒng)解決了RRAM在物理機理、性能優(yōu)化、大規(guī)模集成和芯片設計中的關鍵挑戰(zhàn)，研制出國際領先的28nm和14nmRRAM嵌入式存儲芯片，實現(xiàn)了RRAM從器件、集成到IP應用的全棧解決方案。
在頒獎典禮現(xiàn)場，團隊成員許曉欣也分享了研究過程，尤其是揭示普遍行為背后物理機制和發(fā)展有效的手段，以及實驗室原型技術產業(yè)化過程中的工程難題上，最終在整個團隊的不懈努力和國內企業(yè)界的大力支持下，推動了我國新型存儲技術的發(fā)展。
2．中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所的宋志棠教授團隊，發(fā)現(xiàn)了世界最快新型相變材料。
不同存儲介質適用于不同的數(shù)據(jù)結構和應用場景，是存儲領域的底層技術之一。由相變材料構成的相變存儲器，在大數(shù)據(jù)中心、通信基站、手機電腦等都有著應用前景。
宋志棠教授團隊首次提出陰、陽離子八面體基元是相變材料納秒級可逆相變的基本單元，開發(fā)出世界上首個用于三維集成的Te開關陣列，同時自主研發(fā)12英寸151道PCM非標工藝，實現(xiàn)了128MbPCM成套工藝與產品商用，推動技術成果轉化成高性價比產品，滿足市場需求。這一研究成果，獲得了2021奧林帕斯先鋒獎。
3．中山大學的盧宇彤教授團隊，研發(fā)了大規(guī)�？蓴U展并行文件系統(tǒng)Kapok，獲得2021奧林帕斯先鋒獎。
突破異構存儲的并行文件系統(tǒng)架構、分布元數(shù)據(jù)管理、并發(fā)訪問等關鍵技術，可以支持海量數(shù)據(jù)高效管理和快速訪問，實現(xiàn)高并發(fā)、低延遲，也是首個可以支持萬億級的文件，億B級數(shù)據(jù)的并行文件系統(tǒng)，達到世界領先水平。
在2021奧林帕斯頒獎典禮上，盧宇彤教授分享到，Kapok這個名字是木棉的意思，以廣州市市花木棉為名，是為了紀念廣州超算中心的團隊率先聚焦于粵港澳大灣區(qū)超算與大數(shù)據(jù)智能融合的多樣化應用需求。
目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在國家級超算中心部署使用，支撐大氣海洋、能源材料、生物醫(yī)藥等多領域、多模式的應用。
4．清華大學鄭緯民院士團隊，也憑借高可靠高性能分布式存儲系統(tǒng)關鍵技術，獲得本屆奧林帕斯的百萬懸紅大獎。
具體來說，通過大規(guī)模糾刪碼技術、高速RDMA網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)塊和元數(shù)據(jù)全分散機制、內核旁路等技術，提高數(shù)據(jù)的可靠性，降低數(shù)據(jù)存儲容量，進而實現(xiàn)了高性能的數(shù)據(jù)服務。
我們知道，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為個人、企業(yè)、政府的重要“資產”，數(shù)據(jù)丟失、泄露、誤刪帶來的損失不可估量。如何更有效地對大型數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行保護，成為數(shù)據(jù)可靠性保證技術的研究熱點與難點�？苹眯≌f《三體》中，科學家們最終找到的永久保留人類文明的方式，是將歷史都刻到石頭上，可靠與便捷真的無法并存嗎？鄭緯民院士團隊的工作，正是讓數(shù)據(jù)能夠安心地存放更長久，同時通過數(shù)據(jù)訪問的旁路技術、全分散的存儲技術等，讓人類可以更快速地挖掘數(shù)據(jù)價值。
團隊研發(fā)的分布式存儲系統(tǒng)在IO500榜單中連續(xù)三次蟬聯(lián)總榜第一名和10節(jié)點榜單第一名，可謂是實至名歸。
這些存儲領域的科學家們，在奧林帕斯的賽道上，不斷逾越技術障礙，駛出了創(chuàng)新加速度。
借助奧林帕斯獎這扇“窗戶”，我們也可以一窺偉大而神秘的科學探索征程，感受到改變世界的力量。
著陸：奔向下一次未知
當然，2021奧林帕斯獎項揭曉，是一次階段性的成功著陸，并不是科研的終點。
以奧林帕斯為契機，我們也得以思考存儲領域接下來的發(fā)展之路。目前已經(jīng)明晰的方向是：
1．科學的延展。
在加速到來的數(shù)字經(jīng)濟面前，只有科技的持續(xù)突破，才能始終保持領先。存儲領域的新難題、新需求也在不斷產生，比如雙碳戰(zhàn)略的發(fā)布，需要學術界通過軟硬協(xié)同的創(chuàng)新方式，面向未來多樣化的智能數(shù)據(jù)應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心整體應用效率大幅度的提升，數(shù)據(jù)中心的能耗能夠大幅度的下降。
因此，華為也將“極致能效比的超融合數(shù)據(jù)基礎設施”，列入了2022年奧林帕斯的難題懸紅，周躍峰博士表示：雙碳目標與全人類的命運攸關，明年懸紅大獎朝向這個方向探索。
此外，“構建每bit極致性價比的數(shù)據(jù)存儲”，是數(shù)字經(jīng)濟能夠可持續(xù)高速發(fā)展的前提和基礎，無法畢其功于一役，2022年奧林帕斯的難題二則延續(xù)了這一方向，定為“每bit極致性價比的下一代存儲”，等待著全球科學家們的沖鋒。
2．精神的動能。
存儲作為底層技術，需要長期投入。宋志棠教授的團隊在相變存儲器領域一扎根就是二十年，與國內最大的芯片制造公司合作了15年，劉明院士團隊也是十年磨一劍。所以，存儲領域也十分需要能夠長期同行的伙伴，有力的資源支持與精神鼓勵。
一直以來，華為也將科學家與科學精神放到了心里、落到了行動。在存儲領域持續(xù)投入，與超過25所國內高校、30所海外高校建立了合作關系。2019年開始，專門設置了奧林帕斯大獎，激勵全球科研工作者一起來解決存儲領域的世界性難題。2020年，與莫斯科國立大學攜手舉辦了全球數(shù)據(jù)壓縮大賽，推動了數(shù)據(jù)壓縮領域的創(chuàng)新。目前，2022年奧林帕斯獎的兩大賽題也已經(jīng)公布。
產研融合的人才培養(yǎng)模式，讓科學家們的科研之路不再孤獨，提供源源不斷地精神動能，助力存儲技術的突破、中國存儲產業(yè)加速發(fā)展。
3．商業(yè)的對接。
劉明院士曾在分享存儲器技術發(fā)展態(tài)勢時提到，沒有商業(yè)模式，技術創(chuàng)新無用武之地；沒有核心技術，商業(yè)模式創(chuàng)新難以持續(xù)。
據(jù)IDC的預測，2020－2024年中國企業(yè)級存儲市場將保持7．16％的年復合增長率，到2024年中國企業(yè)級存儲市場空間將達到65．9億美元。產業(yè)需求推動并反哺存儲技術及產品的升級，讓商業(yè)與研發(fā)進入良性循環(huán)，也是存儲領域的重要趨勢。
所以，奧林帕斯獎的評選標準，堅持從成果的技術價值和商業(yè)價值兩方面進行考量，一方面鼓勵科學家勇攀技術高峰，同時考量成果是否具備轉化和應用價值，發(fā)展前景和擴展?jié)摿θ绾�，是否具備潛在的社會或�?jīng)濟效益。
華為在存儲市場上，以技術突破占據(jù)先機，以創(chuàng)新引領數(shù)據(jù)產業(yè)發(fā)展，市場占有率一路高歌猛進的實踐，也證明了，科技創(chuàng)新將創(chuàng)造出最具潛力的價值。
奔赴奧林帕斯，讓我們看到了科學家的勇氣與浪漫。
勇氣在于，科學是一場前無古人的漫長旅行，愛因斯坦曾形容自己的科學發(fā)現(xiàn)過程：在黑暗中摸索真理，強烈的愿望、自信和疑慮反復交替，直到打破僵局，科學的真相水落石出，只有親身經(jīng)歷過這一切的人才知道是什么感覺。
浪漫在于，地球上的每一個生物都帶有宇宙大爆炸的痕跡，正如羅馬詩人盧克萊修所寫的那樣：“我們都孕育自天上的種子”，一群科學家們在地球、在基礎科學領域仰望奧林帕斯的時刻，也是人類文明之美爆發(fā)的瞬間。
我們期待著下一屆奧林帕斯，在時代變局中、在存儲世界里，繼續(xù)沖擊技術的上限。
偉大的戲碼繼續(xù)上演，而你或可貢獻一行詩句，一首新詩，甚至一個全新的故事。
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