平均年龄25岁,他们如何攻克了微波算法“老大难”
宜
播种想法
谷 雨
忌
闭门造车
谷雨时期,降水增多。此时田中秧苗初插,作物新种,经受住雨水的洗礼,也得到了雨水的润泽,才能快速成长,故有“雨生百谷”之意。
从“学渣”到“学霸”的逆袭
本科前两年,我是个典型的“学渣”。直到大三,遇到了“移动通信原理”和“模拟电路”课程,感觉突然开窍了,开始痴迷于通信。研究生期间由于热爱算法设计研究,我逐渐走上了别人眼中的“学霸”之路:先后参加和完成了两个通信算法研究设计项目,发表了四篇SCI/EI学术论文,以唯一一名硕士研究生的身份参加了2012年在美国西雅图举办的动态频谱学术会议。
2013年研究生毕业时,由于学术研究成果较为突出,导师把我推荐给了美国、新加坡、香港三所学校去读博。同时,我也参加了华为算法工程师面试,成功拿到Offer,工作岗位跟我的兴趣点十分匹配,加之薪酬待遇不薄,想着很快就能买房买车走上人生巅峰,我便毅然决定加入华为信道算法平台部,做微波算法的研究开发工作。
进部门后,我被分配做“相位估计”算法相关工作。我的主管是项目经理兼SE,他告诉我说,“相位估计”算法是项目中的一个重要特性,同时也是微波算法的核心技术及关键难点技术,我们必须在技术上全面超越竞争对手。
前脚踏进公司,后脚就能钻研前沿创新技术,我瞬间觉得价值感和存在感爆棚。兴奋的劲儿没持续多久,我就意识到,团队只我一人。但凭着初生牛犊不怕虎的精神,我毫不犹豫地上了这条“贼船”。团队在第二年补充了两名新鲜血液,解决“相位估计”这个影响着微波历代产品大容量传输的老大难问题的重任便落在了以我为首的、平均年龄25岁的年轻团队身上。
微信“勾搭”外籍技术大牛
真正开始设计算法方案时,我才发现,这条路并不好走。在我们走得异常艰辛之时,却意外遇到了一位“贵人”。
2014年4月,我听说公司内部算法技术论坛来了一位技术大神——A叔,具有超过15年的微波算法设计经验,加入华为后首次出差国内进行技术交流。这样难得的与大神面对面的机会,怎么能错过,我申请参加了这次技术交流。
交流会上,A叔不仅对宏观算法架构造诣深厚,对理论公式推导和算法细节分析也驾轻就熟,我深为折服,准备会后抱一抱“大腿”。我通过Wechat向A叔发送了一条技术咨询信息,让我感到意外的是,他及时回复了。
我们就这样开始了“越洋之恋”。即使加拿大研究所与成都研究所有12小时时差,也无法阻挡我的好学。我一有问题,就马上发信息求助咨询。
有一次,A叔孤身一人来成都出差,预计深夜十一点到达成都机场。当时我还没有买车,就自费租了辆车去机场接他,并送他到酒店安顿下来。
他出差这段时间,我周末带他去爬青城山,去看大熊猫基地,我发现我们都是比较热情开朗的性格。此次密切接触,让我们成为无话不说的好朋友,我们不仅讨论工作和技术,还交流很多有趣的事。
随着我俩感情不断地升温,算法的讨论也有了突破性的进展。在开始的前三个月,我们确立了一个大的研究方向,我和A叔分别独立算法研究。在通过大量数据和理论抽象分析后,我发现了“星座扩展”算法方向,初步验证性能较优。与此同时,他在加拿大研究设计出基于“多相位处理”的算法。
到底谁的算法方案更优?技术的事可不能让步,我们商量来场面对面的PK。2014年9月,我第一次飞赴加拿大渥太华。这是我人生中第一次一人前往海外开展工作,一路上忐忑不安。
蹩脚的英语,辗转两次转机,历时32个小时飞行,直到在渥太华机场见到来迎接我的A叔,心中的忐忑才得以舒缓。当时已是渥太华时间晚九点,餐厅大多数已关门歇业,他开车带我四处寻找餐厅,终于找到一家正准备关门的华人餐厅,向老板请求后,我吃了离开成都之后的第一顿饱饭。
接下来的三周时间,我们对两种算法的理论原理、各种场景性能、算法复杂度和可实现性进行了全面分析,最终发现A叔设计的“多相位处理”算法在复杂信道条件下性能较优,且工程实现容易,我们决定选择该算法。
虽然败下阵来,但终于成功突破单通道“相位估计”算法,我依旧兴奋难抑。
车窗敲出的“Impossible”灵感
有人开玩笑说,“万事开头难,然后中间难,最后结尾难”,虽是调侃之话,但放在算法研究领域却再贴切不过。单通道场景技术难题的解决,只是完成了项目50%的设计,应用场景更加复杂、设计难度更大的双通道,我们仍然没有较好的解决方案。回国后的一个月时间,我搜索了大量技术文献,但始终未能找到合适的解决方案。随着时间的推移,刚刚攻克单通道技术难题时的喜悦和高昂斗志也被渐渐磨灭。
“再找找A叔吧,看看他有没有新的想法?”无助之下,我再次联系A叔。他建议从系统架构上进行优化设计,设计通道同步算法方案。这是一个全新的设计思路,犹如沙漠里的绿洲,也像是一根救命稻草,让我又重燃希望。在他的指导下,我开始对新方案进行性能评估和方案优化。三个星期后,新方案算法性能初步优化出炉,结果喜人。
“这个方案约束和代价太大,工程实现可行性太低了”, 我与射频及产品架构团队SE们多次交流分析后发现,新方案对射频约束大、应用流程复杂,SE的一席结论让我们不得不放弃通道同步算法方案设计,另寻他路。
“还有其他办法吗?”我再次陷入迷茫。2014年11月的某天晚上,307班车一如既往地行驶在回家的路上,车厢里的同事半闭着眼睛休息,我却没有丝毫困意。我将脑袋靠在车窗上,把整个算法分析过程在脑海里回放。摇摆的车窗轻轻敲击着脑袋,突然一个想法涌上来:“把一维空间算法扩展到多维空间,是否就可以解决这个问题?”
我迫不及待地把“多维空间相位估计”的设想告诉A叔,得到的却是当头一棒:“Impossible,too complicated.(不可能,太复杂了!)”多维空间的算法复杂度是一维空间算法的平方,相当于300枚微波上一代芯片的资源总和,这么大规模的芯片到目前全世界都还没有。
敢想:让“不可能”接近“可能”
“还有其他解决思路吗?”在一次绩效沟通中主管问我。
“没有,我必须坚持下去。”这是我来公司一年多历经坎坷才一步一步孵化出来的算法雏形,他就像我的孩子一般,我必须将他从头到尾孕育成功,我想在华为做成一件自己主导的事情。
敢想,就有可能!我们继续大胆假设,先后提出了几个方案,却无一经得住严格的理论推导和优化,心中仅存的信念就像夕阳,一点一点被黑夜给吞噬了。“只有彻底改变传统多维空间设计思路才能有出路”——基于这个思路,我带着小组成员,通过查阅大量文献、分析论证后,重新提出了简化多维空间相位估计算法,算法复杂度接近芯片可接受范围。
“Too risky(风险太大了)”,这一次,A叔对资源优化虽然进行了肯定,但是对性能风险依然忧心忡忡。他的担心并非没有道理,因为“相位估计”原理具有每时每刻随机变化的特性,精准估计非常难,但微波信号传输需要极低的错误概率,Ahikam担心新算法会有长期不稳定性问题。如网上运行几天出现一次误码,这将影响华为微波产品大带宽传输的长期运行可靠度。
A叔多次向我强调了新算法的风险,而这个风险也让我惴惴不安。团队成员在跟时间赛跑,也在跟自己的能力极限赛跑。
也许是幸运女神的眷顾,偶然间我在阅读一篇技术报告时一种简单高效的设计思路给了我极大启发。我们按这个思路,在原有算法上通过小幅度修改,设计了高效预补偿算法。新功能模块的加入,让算法性能进一步提升,大大降低了长期以来让我们惴惴不安的“risk(风险)”,同时也进一步降低了算法的复杂度。
经过三个月的攻坚战,我们终于完成了整个算法的方案设计和性能仿真验证。新算法的性能较上一代芯片得到了大幅提升。“Sounds good, I want to know more(听起来不错,我想知道更多)”,这一次,我们得到了肯定,人生第一次让自己一直仰慕的技术大牛认可自己,心中也暗自窃喜,自信心也感觉瞬间爆棚。
三个月来的付出有了结果,紧绷的神经一下放松了下来,利用喘息的间歇,我约上三五知己,去参加体育运动,去看场电影,或者周末自驾到周边来一段小旅行,寻找溪水旁的茶社小饮一杯清茶,偶尔也会邀约朋友来一场实况足球游戏比赛。
放松是为了更好地投入战斗,前面还有更艰巨的任务在等着我。
与朋友周末自驾游
让“可能”变成现实
离算法落地仅有一步之遥了,我要让“可能”变成现实。
为了与A叔深入探讨简化多维空间算法细节,2015年6月我又踏上了飞往渥太华的航班。抵达渥太华的第二天,我远程参加了项目第一阶段点评审,等待我的却是残酷的现实:当前方案将直接导致芯片成本暴增,产品化可行性仍然很低。评审专家明确指出,项目第二阶段点前算法复杂度必须进一步降低,支持芯片低成本设计。
“又想要大幅提升性能,还想降成本,这不是又想马儿跑又不给马儿吃草吗?”我心中暗自抱怨,也开始怀疑是不是真走错了,这么长时间的努力难道就要付诸东流?
渥太华的周末,我和A叔一起观看了中国与美国的女足世界杯球赛。虽然中国队以0:1负于强大的美国队,但中国女足姑娘们顽强拼搏的精神,赢得了全场观众的掌声。面对如此强大的对手,中国姑娘依旧如此勇敢,为何我们没有勇气克服眼前的困难?带着这份决心,我坚定地告诉A叔,“I still want to go on.(我还想把项目继续做下去)”
我和A叔一起观看了中国与美国的女足世界杯球赛
接下来的2周,我开始了没有昼夜的生活,白天与A叔讨论算法性能优化方案,晚上和国内沟通对齐。为了提神,白天我开始尝试不加糖的“苦”咖啡(black coffee),晚上就喝中国茶。
功夫不负有心人,在与逻辑团队联合优化中,我们对每一个信号流的走向,每一个数学运算的等效转换,每一个乘法器的使用分布细节进行了逐一优化,经过团队二个月的努力,简化多维算法方案获得了巨大突破,在保持性能竞争力的同时,资源大幅降低至原始方案的万分之一,并成功落入微波新一代芯片,扫清了微波新一代芯片的关键技术难题,实现算法竞争力业界最佳。
回国当天,A叔送了我一瓶加拿大特产—Ice Wine,并开玩笑说我执着得像一头“倔驴”。坐在回程的飞机上,我满脑子想着的是:一下飞机就来一顿麻辣火锅!
春雨贵如油
从学渣到学霸,到平均年龄25岁的小团队,再到算法的“倔驴”在这个过程中不断实践和试错,等待春雨的到来检验成果。如果有心,所有导师、技术大神、专家们都会成为润泽的雨水,帮助你的想法发芽长大,最后落地结出果实——这就是华为“谷雨”的意义。
文:Jun
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