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华为启动“南泥湾项目”;运营商交不起5G基站电费了;研究显示男女脑容量存在差异【前沿技术周报】第 80 期
2020-08-07 15:06

华为启动“南泥湾项目”;运营商交不起5G基站电费了;研究显示男女脑容量存在差异【前沿技术周报】第 80 期

文章所属专栏 前沿技术情报所

今天周五了,预祝大家周末愉快。今天也是立秋的日子,虽然酷暑还未远去,但凉爽的天气应该不远了,祝各位读者秋安。一周要结束,来看看本周前沿技术领域的新鲜事吧。


1.最近洛阳联通对5G基站进行深度休眠的消息引发热议,关于5G基站高能耗、高电费的弊端,实际上从去年5G发牌开始,就有相关的讨论。有观点甚至认为,如果下游应用不能快速铺开,运营商可能会被电费拖死,国家电网才是5G最大赢家。为什么5G基站耗电量大,实际功耗情况如何,又有哪些可以降低能耗的途径?


2.国际关系现在还很难看到缓和的迹象,企业还得继续往前发展。最近华为启动了“南泥湾项目”,想通过发展不受美国技术制约的智慧屏、笔记本电脑等业务,实现“自己动手、丰衣足食”。智慧屏、笔记本电脑等业务的市场潜力如何,能彻底摆脱美国技术吗?


3.美国研究人员研究发现,男性女性的脑容量确实存在一些差异,且大脑某些区域容量的性别差异存在高度可复现性。这是怎么回事?


一起来看一下吧。


5G基站能耗高、电费惊人,可能影响5G铺开


最近,一则“洛阳联通通过AAU深度休眠降低5G基站能耗”的信息引发广泛热议,这个消息讲的是洛阳联通通过一些技术手段,在深夜等时段对不同的5G基站进行深度休眠处理,从而减低运营商的能耗成本。这个信息还显示,通过对某厂家业务区已开通的600个AAU实施全时段深度休眠,预计每天可节省3125元电费。

 

关于洛阳联通的网络截图


5G基站耗电量惊人,远超4G基站,运营商通过给基站休眠断电等方式来降低能耗、节省电费,其实从去年开始就已经有类似消息传出。这是正常的市场反应,目前5G在B端的工业互联网、物联网等场景应用还未打开,C端用户使用情况也还未到爆发状态,为应对较高的电费成本,运营商肯定需要想一些办法才行。

 

5G基站究竟有多耗电呢?被广泛使用的一个数据是,5G基站最大功耗约为4G的3-4倍。其来源是中国铁塔的一份分析材料,这份资料显示,目前几家主流厂商的5G基站单系统的典型功耗分别为:华为3500W,中兴为3255W、大唐为4940W,而4G的单系统功耗为1300W,因此5G是4G的3-4倍。

 

 

而网络上流传的一张运营商的PPT资料透露的信息是,运营商在广州、深圳进行的基站设备能耗测试显示,5G单站功耗是4G单站的2.5-3.5倍,AAU功耗增加是5G功耗增加的主要原因。

 

这样来看,5G单站功耗会是4G单站的2.5倍-4倍之间。这是绝对能耗,由于5G的网络容量是4G的几十倍,其实5G的单位能耗是降低的,即每个字节的信息所耗的电量是大幅降低的。

 

为什么单个5G基站耗电量比4G基站高这么多呢?因为5G的一项核心技术—大规模天线技术(Massive MIMO)在技术原理上就是以是以更高的计算成本为代价来降低传输功耗,保障大规模传输,随着5G基站传输效率的提升,基站将处理海量数据,耗费的电能也就大幅增长。

 

从基站的构成来讲,5G基站主设备,主要由BBU和AAU组成。BBU负责基带数字信号处理,AAU将基带数字信号转换成模拟信号,调制成高频射频信号,再通过功放单元放大功率,通过天线发射出去。从运营商测试的数据来看,BBU的功率比较稳定,不受业务负荷的太大影响。而AAU随着负荷的增加,功耗大幅增加。

 

那么运营商的电费成本是多少呢?据IT时报报道,某省级运营商内部负责5G网络建设的人士表示,每个5G基站平均每天需要用掉65度的电,电价基本上在1元/度左右,依此计算,单个5G基站每天用电成本就是65元。 截止今年6月底,三大运营商已经建成40万个5G基站,按照单个5G基站每天65元用电成本计算,40万个基站每天需要支付电费2600万,一年下来需要支付95亿元电费。而按照预期,今年年底将建成80万个5G基站,费用直接翻倍。


这还不算完。因为5G基站的传播范围更小,需要建设更多的基站,以实现完全的覆盖率。我国4G基站覆盖率已经很高,目前有560万个基站。5G基站数量至少要达到4G基站的两倍才能实现相同的覆盖率,以此计算,5G基站数量可能要达到1200万左右才行。仍以65元计算,运营商电费支出将高达2600亿元。而且这还不算专门为工业互联网、物联网等5G专用场景配置的基站。此外除了基站,空调等设备也需要耗电。因此有观点认为,国家电网、南方电网才是5G建设的最大赢家。

 

这样的电费成本即使是日进斗金的三大运营商也支付不起。2019年,中国移动净利润1066亿元,联通113亿元,电信205亿元。如果还是维持如今的电费水平,三大运营商肯定是吃不消的。要么降低5G普及速度,要么降低能耗水平。其他还有一些策略手段,比如争取国家的电费补贴,或者让电网公司入股。

 

移动基站


从技术上来讲,降低5G能耗是必由之路,也是未来华为、中兴、大唐等公司需要去研究的方向。目前来看,主要的应对举措包括采用更高工艺制程的芯片、更节能的器件材料,引进更科学的散热方法,以及通过AI技术对设备功率进行动态控制等。


AI降低能耗在IDC数据中心能耗、电厂能耗等场景已经有不少应用,原理是在数据中心、电厂等空间里部署大量传感器,收集实时数据,将数据输入到深度神经网络,通过算法去发现可以节省能耗的地方,改善耗电较多的业务环节与业务流程。不过这种技术应用一定程度后,再降低耗电的空间就会有限。更有效的办法还是在通信芯片和器件材料上取得进展,实现更低的功耗。


中国电信基站


前面提到的深度休眠也是比较有效的方式,深度休眠使能期间可实现平均降耗60%以上,但会影响基站的使用。据IT时报报道,业界还在探索“符号关断”的办法,在‘符号关断’状态下,大部分射频单元等都会关闭,从而达到省电的效果。“符号关断”方式比深度休眠节电效果要弱,降耗在20%左右,但是能确保用户随时连上5G网络。

 

在短期内耗电量不太好大幅下降的情况下,运营商还面临的窘境是5G用户还没有有效增加,只有6600万,且这些用户大部分还是在用4G网络。R16和R17版本延迟发布,工业等B端场景本来是5G的重头戏,却还得再等。运营商在5G上还得过一阵苦日子。

 

对于华为来讲,这个问题得不到好的解决,可能会延缓5G的推广速度。最近华为在推广安防、车路协同等涉及到网络通信的相关业务,宣称未来5年内要做到安防行业第一。这也是为5G落地铺垫更多应用场景,从而加速5G落地。

 

华为来到“南泥湾”

 

8月5日,华为心声社区发布了一则华为“南泥湾项目”、“鸿蒙”正内部紧急招人的信息,信息显示,“急招开发和测试,预计招聘人数充足、审批快”。这预示着“南泥湾项目”作为一个新的备胎项目正式启动。“南泥湾”计划意在规避含有美国技术的产品。现有业务中,笔记本电脑和智慧屏业务不包含美国技术,目前是南泥湾项目的重点。之所以叫“南泥湾”,也是取“自己动手丰衣足食”的含义。

 

南泥湾通过劳动实现粮食自给自足

 

笔记本电脑和智慧屏业务都属于消费者BG的业务,由于手机业务在芯片、操作系统层面受美国技术与产品的掣肘,未来说不定会遇到更大的发展阻力。找到新的方向势在必行。

 

心声社区曝光的一份2019年三月底任正非在华为消费者业务誓师大会上的一篇讲话稿透露,华为消费者业务销售收入2023年将超过万亿元。而2019年其收入不足5000亿元,2020年上半年消费者业务收入2558 亿元人民币,消费者BG未来要实现更大营收,完成万亿营收的目标,肯定要倚靠其他“备胎”产品,而且备胎还要不受美国技术掣肘。

 

智慧屏方面在核心产品上可以摆脱国外技术依赖,操作系统采用去年8月发布的鸿蒙操作系统(HarmonyOS),这也是搭载华为鸿蒙操作系统的第一款产品,智慧屏采用的芯片是鸿鹄818智慧芯片,WiFi芯片是海思Hi1103,也都是华为自研产品。

 

PC上如何摆脱国外技术会有难度。操作系统上可以用鸿蒙系统,或者在开源的Linux上修改,难点在于与海量应用的兼容性。芯片上难度大,国内笔记本厂商都依赖英特尔和AMD的芯片,华为在七月底发布的最新款笔记本MateBook,采用的是AMD的锐龙芯片,还并未切换到自己的麒麟芯片上。此前的笔记本也用过高通骁龙,操作系统用Windows。麒麟处理器还未在华为自己的笔记本上使用,麒麟处理器基于arm构架,Windows操作系统是为英特尔的X86指令集而优化的,并没有为为麒麟处理器从操作系统和驱动上去优化,性能会受到很大影响。

 

下一步华为怎样融合自己的操作系统与麒麟处理器,是一大看点。据悉,8月17日华为就将发布新款笔记本电脑产品。

 

华为进入笔记本电脑市场已经有两三年左右的时间,成绩应该说还算不错。数据显示,华为系产品目前在国内市场已经处于第二的位置,仅次于联想系产品,已经超过了惠普、戴尔。



目前形成了华为和荣耀两个品牌,华为品牌主攻中高端市场,主力产品MateBook和MateBookXPro,荣耀品牌主攻5000元以下市场,主打性价比。与联想系相比,华为产品线不如联想丰富,在笔记本市场渠道上也有一定差距,毕竟联想在这个领域的优势算是根深蒂固。下一步要蚕食联想的份额有难度,更大的市场空间应该是在海外。在规模上,联想去年在PC上的全球营收是2775亿元。华为如果继续在笔记本上进击,下一步再进入台式机等领域,获取更高营收是值得期待的。

 


在7月份,爆料人在推特上公布了华为台式机的外观设计图纸,称华为要向台式电脑方向发展。根据爆料信息,华为台式电脑将是华为的第一款纯国产电脑,配备的是自家鲲鹏920处理器,拥有2.6GHz主频,存储芯片和系统也会摆脱国外垄断,采用国产的长鑫内存和紫光硬盘,OS可能会安装中标麒麟或是UOS系统。

 

从市场规模的角度看,笔记本乃至整个PC线的产品应该是华为消费者BG完成万亿营收目标的重心。如果能做到全面国产化,华为应该可以改善PC产品毛利率低的问题,但如果全面换成非美国化的技术与产品,在体验上能否保持之前的水准是个大问题。

 

智慧屏


智慧屏也是华为近两年着重发展的新业务,智慧屏概念从智能电视演化而来,除了原有的家庭影音中心的地位,还被寄望于成为家庭物联网的中枢,以及在办公领域起到演示、展示的作用。业界也预期,在工业、医疗健康、安防监控、智能交通和工业制造等需要大屏进行清晰显示的领域,智慧屏也有应用潜力。


在规模上,中国工程院院士邬贺铨认为,智慧屏可以与手机互为外设,将超高清视频直接转移到智能屏上显示。预计2020年底中国智慧屏营收规模将达450亿元人民币。

 

不过现在手机在用户生活中的中心地位难以撼动,占据着用户大量的时间,能分给智慧屏的使用时长较为有限,这会制约智慧屏业务的发展,也决定了智慧屏这个业务的增长空间相对有限。B端客户对大屏的需求也较难支撑起一个大市场,通常一家公司采购一套智慧屏也就够用了。从竞争角度看,传统厂商在这块的实力也不容小觑。目前已有创维、TCL、长虹、康佳、荣耀、海尔等超过20个品牌商推出了智慧屏产品,在售产品型号达到上百个。华为在这个领域要取得大规模营收并非易事。

 

除了笔记本电脑和智慧屏,华为消费者BG也在尝试一些新业务,比如最近刚刚发布了直播电商领域的解决方案,利用AI技术,可以根据直播间正在推销的产品来换直播间背景,比如主播介绍家居产品,背景可以切换成家居风格。介绍冲浪产品,可以切换到沙滩与海浪的背景。此外,还有降低网络延迟等功能。据华为透露,目前快手已经在使用这套方案中的一些功能模块。

 

研究显示男女脑容量确实有别

 

据科技日报报道,美国国立卫生院(NIH)下属的国立精神卫生研究所(NIMH)研究人员在研究中,针对2000多份大脑扫描的结果进行分析,他们发现,人类大脑某些区域容量存在高度可复现的性别差异。这种大脑容量性别差异模式,与在大脑皮质尸检样本中观察到的性染色体基因表达模式相对应,表明性染色体可能影响大脑解剖结构在发育中出现性别差异。该研究成果已经发表在美国《国家科学院院刊》上。

 

研究人员分析了人类连接组项目(HCP)收集到的神经成像数据。这些数据来自976名22岁到35岁健康成年人,结果揭示了特定皮质结构容量存在一致的性别差异。平均来说,女性的内侧和外侧前额叶皮质、眶额叶皮质、颞上叶皮质和侧顶叶皮质拥有相对更大的皮质容量;而男性则在腹侧颞叶区和枕叶区拥有相对更大的皮质容量,包括颞极、梭状回和初级视皮质。

 

研究结果只有在可以多次复现的情况下才有研究价值。研究人员使用了两种互补的方法来确定结果是否可重复,结果显示,皮质容量性别差异的整体模式高度一致。

 

研究人员又对比了自己的解剖发现和公开获取的大脑基因表达图谱,结果显示,皮质容量性别差异的空间模式与皮质中性染色体基因表达的空间模式相似。具体来说,对于性染色体基因表达水平相对高的皮质区,男性的皮质容量比女性的更大。皮质容量的性别差异可能受到了位于X和Y性染色体上的基因影响。

 

对于研究价值,研究人员表示,这项研究可以更加清晰地理解人类大脑组织的性别差异,有助于我们认识到认知、行为和精神疾病风险中明确存在的性别差异。未来的研究也能够更加有效地调查人类大脑性别差异的前因和后果。

 

长期以来,脑科学家们认为,平均而言,男性脑部总体脑容量略高于女性。但结论得不到大样本量的支持。为此,有的研究团队搜集了大量参与研究志愿者的脑部扫描数据。

 

英国爱丁堡大学心理学家斯图尔特·里奇的研究团队就选取了年龄在44岁到77岁之间的2750名女性和2466名男性,用磁共振成像技术(MRI)进行脑部扫描,并逐一检查了脑内68个特定区域脑容量、大脑皮层厚度等指标。

 

他们的研究发现,平均而言,女性的大脑皮层比男性要厚,这使得女性在各种认知和一般智力测试中往往能获得较高分数;男性脑皮质下的分支结构脑容量要多于女性,这些结构包括海马体(在记忆和空间识别中扮演重要角色)、杏仁核(与情绪、记忆和决策有关)、纹状体(学习与奖励处理机制)和丘脑(处理并传递感觉信息到大脑其他部位)等。由此得出了一些有趣的比较结论:男性之间的脑容量和皮层厚度差异,比女性之间的差异更大。男性大脑比女性更具变异性,男性在身体和精神上也更多变。

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