壯志報國的中國5G核心技術(shù)科學(xué)家

王玉琴

說起申怡飛，在當(dāng)今世界5G研究領(lǐng)域可謂大名鼎鼎，各國電信巨頭做夢都想把他“挖”走。他15歲考上東南大學(xué)少年班，19歲獲得全球最頂級的論文獎，21歲讀博士。他帶領(lǐng)團隊研究出的5G技術(shù)中最重要的Polar Code極化碼方案，被寫入世界5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使中國成了真正意義上通信基礎(chǔ)規(guī)則的制定者。同時，他發(fā)明的3項專利對歐美企業(yè)筑起嚴(yán)格的技術(shù)壁壘，間接促使中國的5G計劃提前1年落地。2019年，隨著中國5G元年開啟，他更加引人注目。這位“科技大?！笔侨绾巫叱觥伴_掛人生”的？背后隱藏著鮮為人知的少年英雄壯志報國的故事……

天才少年，也曾考試不及格

申怡飛1997年出生于河北省邯鄲市，父母都是知識分子。受家庭文化氛圍的熏陶，他從小就頗具鐘靈毓秀的書生氣息：4歲學(xué)心算，5歲上小學(xué)，5年級時參加華羅庚金杯數(shù)學(xué)競賽獲得二等獎，從初中到高中只上了4年，老師便無法再教他。

更讓親朋好友吃驚的是，2012年讀高二時，申怡飛就被中國著名的理工科大學(xué)東南大學(xué)錄取。憑借超強的邏輯思維能力和動手實驗?zāi)芰?，他就直接被送進吳健雄學(xué)院學(xué)習(xí)。該學(xué)院采用前期大類基礎(chǔ)集中、培養(yǎng)后期專業(yè)分流的“2+2”培養(yǎng)模式，定向輸出頂級科學(xué)家的少年班。他在中國科技教育界的名氣，絲毫不亞于中科大鼎鼎有名的嚴(yán)濟慈物理英才班。

當(dāng)時的申怡飛很自負(fù)，他以為自己不到15歲的年齡就如此“牛”，視線內(nèi)很難再遇到敵手。然而，這位天才少年很快就遭遇慘敗，大二期中考試時，當(dāng)慣了“學(xué)霸”的申怡飛竟然2門考試不及格。驚愕之余，他才真正明白什么叫“人外有人”。其實能進入這里學(xué)習(xí)的學(xué)生，都是經(jīng)過一輪又一輪慘烈廝殺才留下來的精英中的精英。

了解到申怡飛的情況，院團委書記紀(jì)靜特意找他聊天。還沒開口，申怡飛就失落地問：“老師，您是不是想找我談考試掛科的事？”紀(jì)靜莞爾一笑說：“如果今天的談話中我跟你聊到了成績，就請你吃飯。其實我只想問一個問題，你有沒有想過，自己想成為一個怎樣的人？”

驀然間，申怡飛猛地想起了父親給他講的，岳母在岳飛背上刺字“精忠報國”的故事。媽媽也經(jīng)常教育他，要做一個立志報國、對國家和民族都有用的人，那就是做一名科學(xué)家！申怡飛決定痛改前非。

當(dāng)他以嶄新的姿態(tài)重新出現(xiàn)時，整個學(xué)院都為之一震！大三那年，他19門專業(yè)課程全部在90分以上，其中有8門取得滿分，一躍成為吳健雄學(xué)院自2004年成立以來，唯一獲得年級第一名的少年生，并榮獲團中央2015年度“中國大學(xué)生自強之星”。

2015年9月，18歲的申怡飛又以年級第一名的成績，被保送至信息科學(xué)與工程學(xué)院就讀研究生。他介紹說，“該學(xué)院有兩大類學(xué)科，電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程。這兩個學(xué)科都終歸屬于ICT產(chǎn)業(yè)。在中美競爭的7個產(chǎn)業(yè)里，ICT產(chǎn)業(yè)是最重要的產(chǎn)業(yè)，它是當(dāng)代工業(yè)的底層技術(shù)，如果能在這個產(chǎn)業(yè)取得決定性突破，就能夠使中國趕超美國?！?/p>

拜尤肖虎教授為師，主攻5G技術(shù)中最重要的極化碼

既然立志報國，那就去最前沿最需要技術(shù)攻關(guān)的領(lǐng)域去。于是，申怡飛抱著這份理想，直接拜入有“中國4G技術(shù)掌門人”之稱的尤肖虎教授門下。

第一天老師沒有講課，卻講了我國ICT產(chǎn)業(yè)的歷史，1G技術(shù)是空白;2G技術(shù)全面落后于人、受制于人，以至于出廠價不到千元的“磚頭機”，出口到中國時竟賣出上萬甚至幾萬元的高價;3G時代中國自主研發(fā)了TD-SCDMA技術(shù)，有了一定突破，仍然沒法和高通的CDMA技術(shù)相提并論;4G時代，我們的通信技術(shù)雖然可以與美國并跑，但其中的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼仍舊不是中國原創(chuàng)。

那一天，申怡飛不顧科研工作的巨大壓力，毅然加入到移動通信國家重點實驗室，主攻5G技術(shù)中最重要的極化碼（Polar Codes）技術(shù)。

申怡飛解釋說：“極化碼是一種新型編碼方式，具有可實用的線性復(fù)雜度編譯碼能力的信道編碼技術(shù)，是編碼界的新星。第一次接觸前沿的科研，開始極化碼相關(guān)課題研究時，可謂舉步維艱。由于它是近幾年才提出來的嶄新理論，所以能夠搜到的外文文獻很少，面對大量理論和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，申怡飛從沒想過放棄。

在初期平臺的搭建階段，由于數(shù)據(jù)量很大，運行一個程序往往需要好幾天。申怡飛就整天帶著自己的筆記本電腦，小心翼翼地捧著它，生怕不小心碰到鍵盤或者合上電腦蓋。有一天晚上，他夢見自己不小心關(guān)掉電腦，一下子從睡夢中驚醒。醒來后，申怡飛發(fā)現(xiàn)是在做夢，趕緊跑到電腦前，確認(rèn)程序仍在正常運行才放心。就這樣，在經(jīng)歷整整一學(xué)期的研究后，他的高效極化碼平臺，從初始版本的速度1，突飛猛進至12。

大四下學(xué)期，申怡飛入駐無線谷，有了自己的辦公桌，開始泡在實驗室里全身心地投入到平臺優(yōu)化中。每天坐最早的班車來，坐最晚的末班車回學(xué)校。為了不耽擱研究進度，申怡飛干脆就把研究室當(dāng)成宿舍，有時候甚至幾張椅子一拼，就睡在實驗室里。和他一起搞研究的同學(xué)，有好幾次剛上班時發(fā)現(xiàn)他都趴在桌子上睡著了。

申怡飛的努力終于有了回報，一開始一組數(shù)據(jù)需要2分鐘才能計算完，到最后，一秒鐘就能夠解出20萬組數(shù)據(jù)，成為當(dāng)時全球最快的課題組速度。

2016年，19歲的申怡飛在經(jīng)過國際會議（IEEE DSPIEEE）評審委員會的嚴(yán)格評選后，成功獲得全球最頂級的，也是2016年度唯一的最佳學(xué)生論文獎。IEEE DSPIEEE全稱是電氣與電子工程師協(xié)會，是目前全球最大的非營利性專業(yè)技術(shù)學(xué)會，會員人數(shù)超過40萬人，遍布160多個國家。它發(fā)展至今已舉辦22屆，是數(shù)字信號處理技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域規(guī)模最大、影響最深的國際會議。能夠在這個世界最頂級學(xué)術(shù)機構(gòu)里獲此獎項，申怡飛的研究成果可想而知。

尤肖虎教授解釋說：“要知道，通信中最大最需要解決的問題之一就是時延問題。而在5G的很多未來應(yīng)用場景中，比如無人駕駛、工業(yè)自動化控制都對通信的時延提出了很高的要求。極化碼對比高通力推的LDPC碼的最大優(yōu)勢，就是超低的通信時延，這也是申怡飛團隊研究成果的價值所在?！?/p>

2016年11月17日，關(guān)于5G標(biāo)準(zhǔn)制定的3GPP RAN1 第87次會議在美國舉行。5G短碼方案討論的結(jié)果是：中國華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，以壓倒性的投票優(yōu)勢，成為5G控制信道eMBB（增強移動寬帶）場景編碼最終方案。此舉引起全世界通信專家的關(guān)注。

申怡飛說：“編碼和調(diào)制是無線通信技術(shù)中最核心最深奧的部分，被譽為通信技術(shù)的皇冠，體現(xiàn)著一個國家通信科學(xué)基礎(chǔ)理論的整體實力——這也是華為主推的極化碼入選5G標(biāo)準(zhǔn)為什么會引發(fā)業(yè)界內(nèi)外輿論廣泛關(guān)注的原因?！?/p>

Polar Codes極化碼，成為世界5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

2017年5月，申怡飛擔(dān)任江蘇發(fā)展大會志愿者，負(fù)責(zé)姚建銓院士的接待工作。姚建銓院士是我國著名的激光與非線性光學(xué)專家，對中國激光事業(yè)作出了極大貢獻。一天早上六時半，申怡飛去接姚院士，本想讓年近80歲的他多休息一會，就晚點按了門鈴。沒想到姚院士出來就說“我4點鐘起來，剛剛做了一份學(xué)術(shù) PPT?！?/p>

令申怡飛有點驚訝的是，這位著名科學(xué)家還是一個很健談的人，參會那兩天，他只要有空就跟申怡飛聊天，聊自己上小學(xué)、大學(xué)的故事，聊他的科研故事。其實，申怡飛正糾結(jié)于讀博方向，姚院士的精神以及對他的教導(dǎo)，堅定了申怡飛在電子信息領(lǐng)域鉆研下去的想法。

2018年，中興通信因發(fā)展勢頭迅猛遭遇美國全面制裁，公司幾乎陷入癱瘓狀態(tài)，這件事對申怡飛“刺激”很大。后來在中美不斷談判下，美方對中興的7年禁令雖然暫時解除，但這一事件卻暴露了中國在芯片產(chǎn)業(yè)上的被動局面。在義憤填膺的同時，這也更加堅定了他在電子信息領(lǐng)域鉆研下去、最終用技術(shù)“打敗外寇”的決心。

申怡飛說，其實，早在幾年前的一次研討課中，他就從老師張川的口中獲知了中國芯片產(chǎn)業(yè)的落伍：從學(xué)術(shù)上看，全球最頂尖的集成電路會議ISSCC每年在全球收錄近300篇文章，但是以中國大陸為單位發(fā)表的文章僅占1%;在產(chǎn)業(yè)上看，我國在大部分領(lǐng)域的國產(chǎn)芯片占有率很低。

“在這樣極度受制于人的情況下，青年人，尤其是青年科技工作者應(yīng)該主動站出來，做行業(yè)的開拓者，以制造中國芯為己任！”這話說起來容易做起來卻很難。申怡飛深知，制造一顆芯片，不僅需要海量資金的支持，十幾個工藝環(huán)環(huán)相扣，更需要漫長的科研攻關(guān)期。

申怡飛說：“每一代青年都有不同的歷史際遇，發(fā)展中國電子信息產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)中國芯片自主知識產(chǎn)權(quán)，就是我的歷史際遇?！?/p>

如今，申怡飛團隊研究出的極化碼已取得勝利，被寫入5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各大外國通信設(shè)備生產(chǎn)商在5G的通信設(shè)備中，都會采用“華為標(biāo)準(zhǔn)”，中國成了真正意義上通信基礎(chǔ)規(guī)則的“制定者”。作為中國5G核心技術(shù)科學(xué)家，申怡飛功不可沒。

2019年秋，隨著工業(yè)和信息化部正式發(fā)放5G商用牌照，中國5G元年已經(jīng)開啟。11月，中國國際信息通信展覽會在北京舉辦，數(shù)萬名信息通信領(lǐng)域?qū)I(yè)人士和行業(yè)精英，親自見證了中國各類最新5G終端、應(yīng)用、融合產(chǎn)品以及網(wǎng)絡(luò)解決方案。最終他們不得不承認(rèn)，中國5G技術(shù)已經(jīng)成為全球領(lǐng)跑者。

時下，申怡飛是東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院博士生，在移動通信國家重點實驗室繼續(xù)從事技術(shù)研究。目前，該團隊正致力于讓極化碼更快、更廣地服務(wù)于通信網(wǎng)絡(luò)中。他說：“ 5G的時代將是萬物互聯(lián)的時代，5G技術(shù)會將每一個智能設(shè)備連接起來，構(gòu)建智能社會，更會將每一個青年連接起來，締造科技強國。”

如今，申怡飛關(guān)于極化碼編碼技術(shù)及其硬件實現(xiàn)研究，已經(jīng)發(fā)表了兩篇國際會議論文、一篇SCI論文，他的工作平臺已經(jīng)從版本1升級到了版本16。同時，他發(fā)明的3項專利對歐美企業(yè)筑起嚴(yán)格的技術(shù)壁壘，間接促使中國的5G計劃提前1年落地。

申怡飛這位22歲“科技大神”，決心用中國“芯”打造中國速度，使我國的移動通信事業(yè)走在世界的前列！