1985年，一封信从美国漂洋过海，来到中国，来到中科大。那是一封来自乔治·华盛顿大学的邀请函，收信人是张亚勤。
在这之前，张亚勤根本没有出国的打算，没有考托福、GRE，甚至都没申请过华盛顿大学。电气工程本科毕业后，张亚勤考上本校电子工程硕士，继续深造。硕士即将毕业时，张亚勤正在做通讯方面的硕士论文。
上个世纪80年代，中国的计算机和整个发展水平和全球还有很大的距离。计算机的速度比较慢，加减乘除还没有自己算得快。而且输入、输出的设备比较原始，当时用的是纸带穿孔，首先像打字机似的把程序用0、1打到一个纸带上再输入到电脑里，一有问题的话，你的程序就通不过。张亚勤从事的课题是相关应用，是热力学，关于风动方面的计算机数字采集的一个课题。他的指导老师在学术方面给了他很大的帮助。
他说：“教授可以说是整个手把手教我，包括选题、每一步的试验结果和最后的论文撰写和答辩等。我一方面在做论文，一方面也读很多书和相关论文，也接触了其他领域的一些知识。”
经常查资料的张亚勤，有一次读到了一篇文章，他觉得无比困惑，怎么就看不懂呢？这篇文章的作者是皮克·霍兹。现在人们所熟知的CDMA的前身就是阔频通讯，皮克·霍兹是这一领域的鼻祖之一，他原来是军事通讯方面的专家。
1984年底，皮克·霍兹教授到北京访问。因为中科大和中科院是姐妹单位，中科大是中科院的大学，所以读研时张亚勤经常去北京调研，他得知这一消息后十分兴奋。皮克·霍兹当时有好几场的讲座，其中一场讲座，由于张亚勤对通讯比较懂，而且读过他的文章，做了皮克·霍兹的翻译。
张亚勤觉得皮克·霍兹教授讲得特别有意思，尤其是CDMA，用密码就可以有这么多种通讯的方式，可以提高通讯的容量、效率，太神奇了。皮克·霍兹走了之后，张亚勤继续读他的文章，遇到问题了，当时还没有Email，就给他写信。皮克·霍兹教授很热情，回过一两封信。
皮克·霍兹对这位19岁学生所表现出来的智慧和热情，印象深刻，所以就写信问他是否愿意到美国来上学，乔治·华盛顿大学给他奖学金。
上个世纪80年代中期，出国还是比较罕见的。主要是数学、物理专业的优秀学生希望到国外读博士，读工程专业的机会少一些，因为数学、物理比较容易拿到奖学金。
1985年底，张亚勤硕士毕业，回到了太原。那时的他有几个选择，一是接受皮克·霍兹教授的邀请，前往美国继续自己的科研；另一个选择是，一直想尝试新领域的张亚勤，可以去德国学企业管理。他当时在太原理工大学一边任教一边等待机会，最终他欣然接受了华盛顿大学抛出的橄榄枝。
1986年9月，他来到美国，成为皮克·霍兹的门生。
这一切的一切，都显得那么理所当然。12岁的大学生，一直在冲击着人们的视线，在20岁那一年，即将远赴重洋的他，又将在美国的学术界激起怎样的巨浪？
20岁的张亚勤，从山西太原到安徽合肥，再到美国华盛顿，这是一个完全不同的世界。张亚勤说：“去了之后，感觉什么都特别新鲜，对一切都感觉特别好奇，甚至感觉周围的空气都有些不同。”
那时他住在离学校半个小时路程的地方，没有车，他常常是走路去上学，路上会经过白宫、美国的国务院、国会大厦、世界银行很多机构。有一次，他遇到了一场大游行，上百万人在反核武器，原本打算去上课的他也加入了。
在异国他乡接受教育，张亚勤还是感觉到了不适应。首先是语言问题。他说：“尽管我的英文算是不错的，但第一学期上课的时候，50%～60%都听不太懂，我就买了一个录音机，把老师讲的录下来，再去复习，每次上课前都预习。”
他刚去了两个星期，教授拿来一堆文献，让他做一个评价，一个月内完成。皮克·霍兹教授当时是IEEE transactions杂志的主编，文章都是那本杂志上的。张亚勤一看这些文章，头就大了，很多知识都是国内没有学过的，而且都是通讯方面最新的技术研究。他接到这个任务后，第一件事就是直奔图书馆，借了60多本书，反复地阅读。在国内学的词汇有些搞不清楚，还有很多的词汇都不认识，而且他还不是很清楚论文的国际标准。他耐着性子看了又看，做了很多笔记，慢慢弄清楚了思路。
当他把自己总结的论文内容、公式的推导过程、对论文的评价交给皮克·霍兹教授时，教授很惊讶。张亚勤回忆道：“教授说他本来是希望我随便看看，没有想到我每篇文章都做了很仔细的评价。所以他说我现在已经可以做博士了。我那时才去了几个月，老师的这句话可能是开玩笑的，但对我却是很好的鼓励，我把它看做一种肯定，信心增强了不少。”
在他坚持不懈的努力之下，第一学期考试的时候，他取得了优异的成绩。他同时也发现功课比国内要简单，特别是数学、物理。他说：“在基础学科方面，中国学生的培养深度比国外要强很多，基础比较牢。”
张亚勤在华盛顿大学一边读书一边做课题，因为教授有很多的课题，有一些像国际卫星组织通讯的课题，还有一些图像处理压缩的课题，一边读书、一边做课题，训练也很多。一年半以后，他参加了博士资格考试，考了满分。美国的博士分两部，一部分是读书，一部分是考博士资格考试后进入论文阶段。皮克·霍兹让张亚勤和他谈一谈博士论文的选题，张亚勤问教授要做什么选题，教授的回答是这正是我要问你的问题。
张亚勤说：“这和国内不一样，在国内读硕士的时候，我的论文是老师手把手教出来的，在美国的话，可能阶段也不同，因为是读博士，老师完全看你要做什么，他对你的要求完全不一样了。而且，做研究、做科研的方式也完全不同。自己选课题的时候都是最用心的时候，也是最培养你独立研发能力的时候。”
其实，他到华盛顿大学不到一年，麻省理工学院和普林斯顿大学就都给他发了录取通知书和奖学金。他说：“当时去得比较急，华盛顿大学在文科方面特别好，像法学院、商学院、外交、政治方面都是一流的，在工程方面也很优秀，但却不是最顶尖的。”
但他还是决定留在华盛顿大学，一方面是由于自己在国际卫星组织所做的课题已经开始了，负责解码的他一走，这个课题就会中断。另外一方面，张亚勤觉得，跟皮克·霍兹读博士可以学很多的东西，尽管其他学校名气大，却不一定能遇到这样好的导师。其实，所有的原因可以归结为两个字——诚信。这也是张亚勤一直恪守的信条。
他在华盛顿大学依旧平静地生活着，博士毕业论文也在按部就班地进行着。国内来朋友了，他会充当免费司机，去机场迎接；也经常和女朋友开车从华盛顿冲到佛罗里达。
但是，他却怎么也没想到，自己的毕业论文快完成时，他竟然在一位日本访问教授的办公室里看到了一份日文专业杂志，上面刊发的论文标题和自己的一样。原来，这个课题的研究成果刚刚在日本发表。张亚勤从这件事中意识到了封闭的危害。做研究，如果不能与外界保持及时便利的信息交流，就会多走不少弯路，甚至做不少无用功。
距离毕业论文截止的时间越来越近，张亚勤只能从头做起。美国全新的教育方式激发了张亚勤的潜能，这时的他已经不是那个初到华盛顿的稚嫩青年了。知识结构的梳理，学习方法的改善，再加上老师的指导，让张亚勤感到自己完全“清醒”过来，接下来的一切，对他来说，都是如鱼得水。他做出了更出色的博士论文。
1989年，著名的GtE研究中心迎来了一位年轻的东方人。在接下来的5年里，他作为实验室的高级研究员，全身心地投入数字视频的传输和通讯研究领域，并成为这一领域的专家。这位年轻人就是刚刚博士毕业的张亚勤，他在教授的推荐下进入GtE工作，那一年，他23岁。
当时，GtE是美国除了EtNt之外第二家大的电信公司，位于马塞诸萨州。张亚勤觉得那是自己做研究最集中最有成果的5年，也是最有激情的5年。他说：“在那儿的5年，我是研究员，顶多夏天雇两三个学生，但却是完全的百分之百深度的焦距，我自己选择研究方向，自己写论文，不受到什么限制。现在想起来，这段时期却是如此的重要。”
张亚勤举了一个例子。因为自己一直好奇心比较重，所以他和同事们吃饭时常常聊天，问人家做什么。有一次，他遇到一个从台湾过去的同事，也是无线通讯方面特别领先的一个博士。张亚勤介绍说自己当时是做视频通讯和图像通讯、图像压缩，那位同事则在做怎么样把语音通过tDMA，通过数字的方式、无线的方式传输。张亚勤考虑到自己做图像和视频，信息很大，就建议两个人一起做这个课题，把图像和视频结合起来，等于电视在无线频道上传输。那位同事听了之后，觉得不可能，因为那时连声音还没法传，更别谈视频、图像。但是，两个人还是坚持下去了，合作半年之后，他们做出了一套模拟系统，写了一篇文章。
张亚勤介绍说：“这篇文章现在已经成为这个领域运用最早的论文。现在在手机上可以送图片了，可以有视频的电话、看电视，但当时还是20世纪90年代，快20年前了。”
张亚勤总结了在GtE的收获。他说，在做研究的时候，好奇心很重要。一定要选择正确的方向，要选择跨领域的或者是新领域，不要满足于在旧领域做一些小小的改进。选择一些新领域，这是最重要的。此外，选合作伙伴时，一定要和最优秀的人一起工作。最后，所做的东西要有前瞻性，而且要对产品和产业有影响力。他说：“我在GtE研究中心学习了如何把商业和技术相结合。”
从20世纪80年代中期开始，传统彩电产业已基本上被日本人所控制。彩电技术的创造发明者美国希望在这一工业领域找到一种高清晰度的电视，而日本人似乎在这一研究方面也不甘落后，他们开发出模拟制式的高清晰度电视技术，并形成了标准，索尼和松下公司期望以此进一步控制全球市场。而美国学者一开始就直接瞄准数字化的高清晰度电视展开研究。为了达到制定全球标准、在与日本企业的竞争中取胜的目的，1993年，美国电话电报公司、通用仪器公司、荷兰菲利浦公司、麻省理工学院、汤姆逊公司、Sarnoff实验室等欧美这一领域的领先研究机构和企业形成高清晰度数字电视的大联盟，工业标准也正在制定之中。接下来就是要有人在标准下开发出技术，做出新产品，而其中最重要的核心技术就是解决图像视频信号的压缩处理和高速传输，其中有很大部分工作属于压缩、编码、处理及传输。
1994年，张亚勤离开GtE，受聘于Sarnoff公司，任职于该公司的多媒体实验室。Sarnoff发明了电视机、摄影机、FhS、NCR、LCD等家电，在美国被称为是“世界电子技术的摇篮”，特别是在数字视频方面，是全球做得最好的。
张亚勤当时参与了Sarnoff最重要的一个关于高清晰电视的项目，并领导了美国部分高清晰电视系统的集成和标准的制定，比如现在很有名的AtAC标准。
他担任的职务从项目经理到部门主管，直到1997年成为多媒体实验室主任，这是中国人在这个研究领域获得的最高职位。在此期间，Sarnoff多媒体实验室创造了数百项新技术，申请了无数专利，而其中5项最重要的技术和专利，都是张亚勤直接创造的。
Sarnoff实验室开创了研究自立的先例，采取三种商业模式：其一，接受委托从事研究工作；其二，自己研究，开发出技术，通过技术转让和技术授权获得商业收益；其三，对于一些看中的技术，单独投资或与风险投资公司一道投资，直接创办企业获利。
Sarnoff多媒体实验室多年来积累了大量的先进技术，张亚勤开始与世界一流的大企业打交道，讨论商业合作。先后一共有包括休斯在内的20多家大公司与其合作并转让技术。同时，张亚勤还利用自己开发的技术创办了两家公司，只待产品成熟，上市运作。
1997年Sarnoff被《财富》杂志评为美国四大杰出研究中心之一。在Sarnoff发展壮大的历程中，张亚勤一直扮演着建设性的角色。
这一年，他个人也获得了巨大的认同——张亚勤荣膺美国电气电子工程协会院士，这是电气和电子学研究领域全世界最高的学术荣誉，他成为该协会100年来获此荣誉的最年轻的科学家——31岁。
他在美国继续创造着东方人的荣誉。1999年1月，美国电子工程师荣誉学会将1998年唯一的“杰出青年电子工程师奖”授予了张亚勤，他是获得此奖的第一位中国人。时任美国总统的克林顿向他发来贺信：
“祝贺您获得1998年杰出青年电子工程师奖。您领会了勤奋和承诺的真正意义。对于我们来说，任何成功都离不开辛勤的工作，我对您所取得的突出成绩表示衷心的祝贺。您的成就无疑也是对大家的一种巨大鼓舞。”
在这个领域，张亚勤一共发表了200多篇学术论文，其中有40篇论文在世界最权威的IEEE transactions杂志上发表，这个杂志审稿周期是两年，能在这里发表论文，代表着一种认可。他还先后出版了11本专著，在视频压缩、交互式电视、多媒体通讯、桌上可视电话等方面取得了几十项专利，其中有些专利已形成产品。他的关于“小波图像及纹理编码”和“全球动态判断和补偿计划”等50多项技术对国际标准的建立作出了贡献。
“我到现在为止可能在这家权威杂志上共发表了100篇文章，其中有50篇是我独立做的，另外50篇是和别人合作的。我自己做的文章，没有一篇曾经遭到拒绝。”
作为全球知名的杰出科学家，皮克·霍兹教授多次在公众场合毫不掩饰地夸耀张亚勤：“和张相处一个星期，就会感到他非常特殊，他是世界的一份财富。”