算法工程師具體是做什么的？

前面的回答已經(jīng)有很多大神解釋了是否要學(xué)好數(shù)學(xué)，那么小宅就來和大家分享菊廠一位無線算法工程師的故事吧，希望對大家了解算法工程師這個職業(yè)有所啟發(fā)。

有人說，“算法是無線通信的靈魂”，這話一點不假。回頭看無線算法20年來的征途，我們的“理想”并不是個虛無縹緲的東西，它滲透到了無線的每個角落，決定了芯片的每一步發(fā)展，影響了算法人的每一次抉擇……

“三十歲之前，路總是很長，我們總是展望。三十而立，就再也不敢展望了，低頭趕路吧。” 這是王小波在《三十而立》中說的。但是，我在三十歲時聽到的話，跟它恰恰是相反的。

2005年，三十歲的我，剛?cè)肼毴A為，進(jìn)入3G算法項目組。同事告訴我，別顧著埋頭趕路，我們做無線算法的，是有理想的，要引領(lǐng)無線通信的變革。

算法是什么？生活中的算法無處不在，當(dāng)你按下電梯按鈕的時候，電梯運行的算法幫你最優(yōu)化調(diào)度資源，縮短等待時間；當(dāng)你駕車穿行于早晚高峰的時候，交通運行的算法根據(jù)變化的車流量實時調(diào)控紅綠燈，幫助車輛行人更有效地通行……

無線算法也是如此，它通過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式和指令解決無線通信中遇到的各種棘手問題，讓用戶可以隨時隨地享受高質(zhì)量的語音、視頻、上網(wǎng)等體驗。

據(jù)說算法剛起步的那幾年，團(tuán)隊有一個預(yù)研部，很多人曾開玩笑說，他們做的不是預(yù)研，是預(yù)言，因為第一款商用芯片里的算法必將從這里誕生，將影響數(shù)以萬計的人。

2002年的一天，能擔(dān)當(dāng)大任的算法似乎出現(xiàn)了。外場測試傳來消息：一款“干擾對消算法”（IC）的樣機通過了測試，提升了50%的系統(tǒng)容量！理論上，如果實現(xiàn)了IC，就能通過消除噪聲達(dá)到讓運營商在同一頻段上多服務(wù)一倍用戶的效果，對于用戶來說，通話體驗也將大大得到提升。

但是，這款樣機帶來的激動心情根本沒持續(xù)多久——性能提升了一倍，但復(fù)雜度卻提升了三倍，這種劃不來的做法，直接否定了它商用的可能。IC特性的復(fù)雜，讓它成為通信領(lǐng)域的人人都想吃，但人人不敢碰的香餑餑。算法組只能忍痛放棄這款樣機，轉(zhuǎn)身研究其他的特性。

那個冬天寒冷異常，到2003年底，團(tuán)隊成員已經(jīng)從近30人，減少至不到10人。還在堅持的有從1999年就開始進(jìn)行無線算法研發(fā)的元老級人物，李化加。

2004年，團(tuán)隊終于向公司爭取了部門公開招聘的機會，收到了至少500封簡歷。“要做最好的算法，就得最好的人才。”李化加親自篩選和面試，憑著一股寧缺毋濫的勁兒，抵住了人力緊缺的壓力，最終只留下了最想要的5個人。

從這時候開始，整個算法組開始形成了一種心照不宣的學(xué)究氣質(zhì)。李化加跟汪少波等人，像學(xué)校實驗室?guī)熜謳熃銈円粯樱度氪蟀褧r間對新員工們進(jìn)行點對點的技術(shù)細(xì)節(jié)討論，包括如何研究、如何開展算法設(shè)計、如何進(jìn)行文檔寫作，每篇分析文檔都是千錘百煉后才能同意歸檔，好多習(xí)慣都在那時候被奠定下來。

2005年的我初來乍到，聽到前輩們的故事，雖未經(jīng)歷始末，但硝煙四起之感叢生。這年年底，在一款芯片的算法設(shè)計即將被凍結(jié)的緊要關(guān)頭，李化加匆匆找到汪少波，說他在業(yè)界技術(shù)調(diào)研的時候，想到了一個以低復(fù)雜度實現(xiàn)IC特性的靈感。

那時候，算法的特性都是要做到硬件里去的，也就是說，算法一旦設(shè)計完成，就無法再改動——不僅這一版的芯片要依照這個算法去生產(chǎn)，下一版的算法還要跟這一版的算法能配合運作。算法的路只能向前，不能回頭。

可是IC特性能夠減少噪聲擴(kuò)大容量，實實在在提升每個用戶的體驗，所以，即使算法的每一步都承擔(dān)巨大風(fēng)險，即使這款芯片已經(jīng)到了算法交付的最后環(huán)節(jié)，他們還是當(dāng)機立斷，決定把IC這個特性加進(jìn)去！

“不做IC，這款芯片頂多是性能上的優(yōu)勢，而性能優(yōu)勢是很容易被超越的。做IC，我們就實現(xiàn)了友商還實現(xiàn)不了的特性，這是算法的競爭力。”汪少波的這句話，在三年后的沃達(dá)豐比拼上，得到了印證。在那場業(yè)界關(guān)注的技術(shù)比拼上，這款芯片的迭代版本，為華為拿到了第一名。CCPIC（控制信道并行干擾對消）這個名稱，由李化加和汪少波開創(chuàng)，到后來成為了華為的專用術(shù)語。

“殺敵一千，自損一千二”的理論漩渦

每個人的一生，總會有自己的“關(guān)鍵時刻”。對我而言，那就是2007年。這一年，中國移動決定在珠峰海拔5200米、6500米處采用華為設(shè)備建設(shè)移動通信基站；這一年，我被任命為第一版商用IC算法的設(shè)計人。

帶著初生牛犢不怕虎的沖勁，我們設(shè)計出了新的IC版本。然而，在推導(dǎo)的過程中卻出現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，就是在消除干擾信號的過程中，也損傷了信息本身有用的信號。就像消滅敵人的時候，自己人也受了傷。如果消滅的敵人大大超過自己人，問題不大。可萬一出現(xiàn)“殺敵一千，自損一千二”的情況呢？

這正是算法區(qū)別于其他專業(yè)的地方，即使是一個小小的理論假設(shè)，我們也無法視而不見，或者暫時擱置，因為誰也說不準(zhǔn)，現(xiàn)在的理論假設(shè)，是否會成為最后壓垮整個算法設(shè)計的致命稻草。

可是，業(yè)界友商沒有實現(xiàn)IC的先例，學(xué)界論文也沒有這個問題的相關(guān)描述——我很清楚，可能要做第一個吃螃蟹的人了。

攻關(guān)組馬上成立，除了“苦思冥想，連續(xù)作戰(zhàn)”，沒有捷徑。探討、推導(dǎo)、測試、驗證，循環(huán)往復(fù)。在接下來兩個月時間里，我們從什么是信號、什么是噪聲這些最基本的概念出發(fā)，一點點摳細(xì)節(jié)，探尋問題的本質(zhì)。那些攻關(guān)的晚上，我經(jīng)常做一個夢，在夢里我自己變成了信號，和干擾信號大戰(zhàn)三百回合。每每醒來，渾身是汗。

鉆得深了，我才得以留意到以前沒有注意過的運算細(xì)節(jié)——我們的算法里引入了一個特殊項，既包括信號，也包含噪聲，這就是為什么在消除噪聲的同時，信號也有損傷的原因。找到關(guān)鍵突破點后，我們經(jīng)過準(zhǔn)確的運算分析，得出了一個意外結(jié)論——“殺敵一千，自損一千二”只是理論推測，真實場景根本不會發(fā)生。

揭開這個苦苦追尋的答案，壓在我們胸口幾個月的大石終于卸了下來。理論漩渦的平息，也讓我們吃了一顆定心丸。

一顆“螺絲釘”扭轉(zhuǎn)乾坤

理論問題得到了解決，算法設(shè)計也順利進(jìn)入收尾階段。然而，測試結(jié)果卻猶如晴天霹靂：性能提升的效果極其不穩(wěn)定，對用戶的影響就是一會兒信號好，一會兒信號差。這種情況真是稱得上“血案”級別，別說做業(yè)界最好算法的雄心，連商用的信心都快沒有了。

而且，目前這個階段不可能對芯片本身進(jìn)行任何改動，唯一能接受的只能是修改可編程部分。就好比臨近交房，設(shè)計師對房子圖紙不滿意，想重新改造，打破一面墻，再造一個門，可是急于入住的房主能接受的，只是挪動一個螺絲釘。

下班時，只有路燈在等著我。它們有的昏暗無光，有的明亮異常，有時把我的影子拉得很偉岸，有時甚至讓我找不到自己的影子。做算法，孤獨的時刻有很多，但從來沒有一次像那天一樣強烈。

那段時間，定位組、開發(fā)組、測試組、攻關(guān)組的同事成天混在一起，每天早出晚歸。當(dāng)時每排除一個疑點，項目經(jīng)理都激動地請大家吃飯，后來有人都忍不住說，“還是搞定了一起請吧，不然要把你吃的傾家蕩產(chǎn)了……”

四個月的時間，上千次的測試仿真，日日夜夜的歸納推演，我們終于找到揪住了“嫌犯”：定點過程中的不當(dāng)截位。通常的截位應(yīng)該采用四舍五入方式，而我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)方便，采用了直接丟棄的方式，相當(dāng)于“九舍無入”。通常“九舍無入”都沒有大問題，但當(dāng)多個芯片合并時，舍入誤差被急速放大了，正是這個“小”誤差，釀成了這次的大錯誤。

當(dāng)時，入職僅兩年的朱有團(tuán)靈機一動，提出了一個“負(fù)數(shù)加1”的方案——只對數(shù)值的最后一個比特進(jìn)行更改，就達(dá)到了“四舍五入”的效果，用非常小的代價解決了這個非常棘手的問題。本來要砸墻的房子，真的靠旋轉(zhuǎn)了一顆螺絲釘就扭轉(zhuǎn)了乾坤！朱博也由此一戰(zhàn)成名，還榮獲了當(dāng)年公司級的金牌個人。

后來我們才知道，原來友商也一直在尋求IC的商用化模式，只是沒有做出有效的算法，于是走了另外一條降低干擾的路徑。在沃達(dá)豐的現(xiàn)場比拼中，技術(shù)分值華為第一，不得不說，IC算法確實是助力登上寶座的最大利器。IC商用化的傳奇就此開啟，華為基站的接收能力再未遇過來自友商的實質(zhì)挑戰(zhàn)。

送上門的真經(jīng)，我們沒有要

2009年，我們急切地把視線拓展出去，以期尋找新的突破。巧的是，友商Q基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的考慮，主動與華為無線達(dá)成戰(zhàn)略合作意向，向華為分享他們掌握的IC技術(shù)。

擁有豐富的IC運營經(jīng)驗，保持CDMA系統(tǒng)最重要的基本專利，連世界公認(rèn)的算法巨匠都曾供職于此，友商Q理所應(yīng)當(dāng)是我們膜拜的“佛祖”。同事們都戲稱，這簡直是一次千載難逢的“西天送經(jīng)”。

果然，它的算法設(shè)計能力帶給我們的震撼是巨大的。其中最令人稱奇的是，他們可以通過對消歷史信息來提升性能。這種設(shè)計，不僅是我們從來沒有過的算法思維，也更達(dá)到了我們從未達(dá)到過的卓越性能。不用苦苦搜尋，無需反復(fù)求證，我們只要在這個基礎(chǔ)上稍做優(yōu)化，就會得到日思夜想的算法“真經(jīng)”！我興奮異常，其他小伙伴們也難掩激動之情。

然而，伴隨著交流的深入，我們卻發(fā)現(xiàn)了這種算法的“阿喀琉斯之踵”：為了擁有足夠多的歷史信息，這種算法要將每個用戶的重傳率設(shè)得比較大。容量固然可以提升，但時延也會變長，給用戶的感知就是增加了等待時間。

一邊是卓越的性能增益，這是算法人夢寐以求的目標(biāo)；一邊是提升用戶的體驗，這是算法最樸素也最深刻的奧義。每個人的心中好像出現(xiàn)了一座天平，到底要往哪邊傾？ 大家都猶豫了。

“不能為了一張好看的成績單，讓用戶的體驗受損。”討論會上，黃心曄的一句話擲地有聲。上上下下一致同意，我們要舍棄跟進(jìn)友商的算法設(shè)計。“佛祖”送上門的真經(jīng)，被我們拒絕了。

不過，他們的思維方法卻極大地激發(fā)了我們的靈感。在信息的傳送過程中，既有傳送成功的信息，也有傳送失敗的信息，友商沒有對后者進(jìn)行快速對消，我們是不是可以補上這個空缺？

為確保方案的有效性，我們在仿真平臺上全方位對比了我們和友商Q的方案，結(jié)果表明，設(shè)定短時延下，我們的算法優(yōu)于友商，設(shè)定長時延下，與友商基本相當(dāng)。為了萬無一失，我們累計梳理了50多個可能的影響因素，并在樣機項目中逐一排除其影響。最終這個特性順利交付，實驗室測試的結(jié)果不負(fù)眾望，40%以上的增益實實在在地呈現(xiàn)在面前。

自掘三尺地，新一輪自虐行動

4G商用加速發(fā)展，3G新版芯片如何推出新的算法特性？不破不立，我們準(zhǔn)備先自掘三尺地，從版本的現(xiàn)有問題中，嘗試挖掘金礦。

有人開著車沿著測試外場不停轉(zhuǎn)圈測業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，有人縮在實驗室里一遍遍分析性能曲線，還有人抽絲剝繭梳理方案和應(yīng)用場景，終于找到了IC算法新的增長點。原版本的設(shè)計有一個“毫不利己，專門利人”的特點——控制信道給其他信道提供增益，自己卻不能享受增益，這其實阻礙了整體性能的提升。既然如此，我們能不能把它變成“利人又利己”呢？

問題找到了，但給出解決方案更非易事。李**、楊**等團(tuán)隊的“最強大腦”們，立馬成立幾個小分隊，多方向地嘗試思考。有人提出改變現(xiàn)有的并行處理方式，而讓多個用戶串在一起，前一個用戶對消掉的干擾，可以提升下一個用戶的性能，間接實現(xiàn)“利己”。理論驗證這個辦法確實有效，但操作起來工作量太大，不適合全面施展。

這個角度的思考倒打開了我們的思路，我們決定嘗試在現(xiàn)有方案上增加一次并行處理，迂回地解決“利人又利已”的難題。當(dāng)然，這絕非是描述的這么簡單，大量的配套方案和針對性改進(jìn)才是真正的“幕后英雄”。

還能不能再往前走一步？當(dāng)目前方案已經(jīng)獲得驗證之后，我們展開了新一輪的“自虐行動”。受友商Q思路的啟發(fā)，我們有了新的想法：如果能在信息還未出發(fā)之前，預(yù)測它將會帶上哪些“行李”，對消掉不必要的東西，就能給旅途減負(fù)。把這種思路和并行方案嫁接起來，新的方案呼之欲出了！

整整兩年內(nèi)，從毫無頭緒到漸露曙光，從單點試探到全面開花，我們發(fā)揮想象，給出了絢爛的算法方案。干擾對消算法最終浴火重生，在本以為到達(dá)巔峰的情況下，又提升了15%的系統(tǒng)容量。

攀登不止，初心依舊

從初創(chuàng)小團(tuán)隊的摸索，到與瑞研專家的合作，再到現(xiàn)在與法國、俄羅斯、德國、美國等至少7個國家的聯(lián)動……歷經(jīng)近20年的光陰，算法團(tuán)隊經(jīng)歷了從純粹國產(chǎn)、中外協(xié)作、到全球深度融合的成熟之路。全球智慧、理論大家和實踐能手的無敵組合，讓我們對5G算法的研發(fā)充滿了信心。

我一直很喜歡孔子說的“知不可為而為之”這句話。對于算法人而言，這句話的意義便是，做事不問可不可能，但問應(yīng)不應(yīng)該。別人能做到，我們應(yīng)該也能做到。別人做不到的，我們應(yīng)該搶先做到。我們已經(jīng)做到的，還應(yīng)該要做到更好。

一首小詩和所有的算法人共勉：

我不是思想家，我引領(lǐng)無線通信變革。

我不是指揮家，軟硬件系統(tǒng)因我而協(xié)奏。

我不是發(fā)動機，我驅(qū)動無線核心競爭力。

我是數(shù)學(xué)公式，更是理論與工程的完美統(tǒng)一。

你們看不到我，但我在你身邊。

我是算法，無線通信的靈魂。

“我們做無線算法的，是有理想的”，三十歲那年聽到的話，似乎又在耳畔響起。

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