【5G科學家】Wi-Fi越來越好用？看高通Simone Merlin博士做了哪些事

Wi-Fi是當今時代最重要並且最廣泛使用的技術之一。它徹底改變了人們溝通的方式，打破了連接的地域限制——將住宅、辦公室、咖啡店、體育場乃至無數場所變成全球連接和創新的中心。Wi-Fi幾乎無處不在，對當今的網絡提出越來越多的需求，以確保容納更多人和更多數據。更高的流量，還有對更快速度和更低時延日益增長的需求，構成了高通公司研發首席系統工程師Simone Merlin博士所解決的諸多問題的基礎。通過在Wi-Fi網絡介質訪問控制（MAC）子層和物理層的創新，Simone發明的協議和標準化方法，使得這些網絡能夠更快、更可靠地支持全世界以無線方式進行連接、計算和溝通。

Simone在意大利長大，獲得了帕多瓦大學電信工程碩士和博士學位。在完成博士學位之前，他還曾在伊利諾伊大學以訪問學者的身份從事無線局域網技術研究。他於2007年加入高通，在過去的14年中，作為系統工程師致力於增強Wi-Fi性能。最近，他正在研究各種Wi-Fi技術原型以及射頻傳感這一前沿新領域。如今，他正繼續潛心研究5G。

Simone牽頭的Wi-Fi網絡MAC和物理層的關鍵發明對網絡效率、可靠性和速度具有重大影響，而這些網絡正在支持越來越多的終端。作為開放式系統互聯（OSI）模型的一部分，MAC子層負責在可用頻譜上進行精確傳輸，確保不同的終端可以使用同一個網絡。經優化的MAC工作方式能夠在擁有大量終端的網絡中順暢地支持大數據流量，從而實現目前我們使用的高速度和高可靠性。

我們與Simone進行了交流，深入瞭解了他的發明、發明靈感以及協議設計、原型化和標準化的過程是如何運作的。

你從小就想要成為一名發明家或工程師嗎？你是怎樣對這些事情產生興趣的？

是的，我早就對這些事情產生了明確的興趣。孩提時我喜歡建造或拆解東西，以瞭解它們是如何工作的，我在自家車庫裏有一個小“實驗室”。我對電子產品非常着迷，之後又對電腦產生了興趣，因此我特意選擇了一所高中，在那裏我學習了這些知識，其中就包括電信知識。

我認為，我從父親那裏學到了許多工程學的思維方式。他實際動手操作能力很強，總讓我參與修理、建造和製作家裏的東西。我從母親那裏學到，犯錯是可以接受的，我認為這恰恰就是創新的基礎。此外，還有個親戚讓我對電子產生了興趣。所以家庭的影響很重要。

在我讀高中的時候，家裏有了一堆對講設備，把它們安裝在牆上，可以讓不同房間裏的人通話。我拆解了這些設備，重新改裝，讓兩台舊電腦可以相互通信——這很有趣。後來在大學裏，我開始通過數學和公式學習事物真正的工作原理。

是什麼促使你一直熱衷於動手改造並且不斷學習新事物的？

這要回到工程思維。不斷學習新事物並創造有用的新東西是很有滿足感、很有趣的。在高通工作，讓我有機會站在在技術的前沿，與才華橫溢的同事一起發明可能供數百萬人使用的東西。

至於在家動手改造的“手工活兒”，我繼續做這些，是希望能教會我的孩子一些動手技能——也許以後還能造出智能玩具車。

你為什麼想要創建新的MAC（Medium Access Control，介質訪問控制）協議？你試圖解決什麼樣的問題？

基本的想法是讓Wi-Fi更好、更快、更可靠並且能夠支持更多用例。隨着Wi-Fi的部署越來越廣泛，相同區域內將有大量的Wi-Fi終端，你需要確保它們都能很好地協同工作，並提高吞吐量和可靠性。這一切都需要對MAC和物理層協議做出很多改變。

我們試圖考慮改變現有技術或開發全新技術，以改善吞吐量、可靠性、能耗或賦能新用例，然後設計協議和算法予以支持。例如，我們有圍繞協議的多項發明來支持多用户MIMO，讓多個終端同時交換數據以提高網絡效率。另一個是射頻傳感，它不涉及數據通信，而是讓Wi-Fi“瞭解”周圍環境中正在發生的事情，就像雷達一樣，這是需要新協議的全新用例。

我們還致力於構建原型機來驗證概念，在真實的設備上實現想法會暴露更多未知問題，促使你提出更好、更實用的想法。當然，我們始終在努力向前看，去思考那些可能不會立即實施的專利的構想。然而它們註定會在未來某個時間實施，因此我們與產品團隊密切合作，以確保我們提出的各種想法都切合實際。

你可以談談開發新技術的協作過程是怎樣的嗎？

設計的過程中有很大一部分時間是花在頭腦風暴上。雖然每個團隊成員都有自己的思考，但許多構想都是通過整個團隊的頭腦風暴和討論產生的。我們通常會首先試圖定義基本問題，然後再形成宏觀的構想，從而解決問題並創造效益。這個過程可能很耗費時間，因為這些問題往往難以輕易辨析。

有人或許認為，他們知道問題是什麼，但卻只針對結果展開討論。我們需要更深入地挖掘，從而明確地定義需要解決的基本問題。一旦得出待解決的Wi-Fi相關基本問題的明晰清單，我們就開始設計協議去解決問題，並且使其往更好的方向發展。蒐集和提煉這些想法的過程需要團隊協作，當某位團隊成員提出構想後，就會由其他團隊成員討論，並持續、循環往復地進行下去。

對於那些更有希望的想法，我們會對其進行評估，以確定它是否能夠帶來可觀的效益。在許多情況下，這涉及通過模擬來進行全面評估，在一些特殊情況下，還包括原型機開發。

一些協議需要標準化以支持跨終端互操作。這些協議會被拿到電氣電子工程師學會（IEEE）等標準化論壇上，與其他公司進行討論。我們不僅會在會上討論自己的提案，也會參與評估其他公司的提案，然後回頭不斷打磨、發展我們自己的提案，最終提出一個可以讓大多數公司達成共識的提案。有的公司往往不會特別明確地説明他們提出某項特定協議的背景，因此大家會思考他們試圖解決什麼問題，並對其談論的問題做一些逆向分析。這將反饋到我剛才描述過的循環之中，從而發現更多的潛在問題並提出新的解決方案。

你對想要成為發明家的年輕人有何建議？

你需要對特定領域有強烈的興趣和充沛的熱情，然後花費時間、潛心挖掘那些不太為世人所知的方面。也許有時候你的靈感會像一個突然亮起的燈泡一樣迸發，但更多情況下的思考並不是這樣的。大多數想法來自於深入鑽研課題以及與他人（尤其是不同技術背景的人）集思廣益。你將開始洞察到前人從未觸及的層面，因為日積月累的打磨和專注會將你塑造成一個專家，而這將是一個非常有趣的過程。