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陳云霽:“科研最興奮的就是做無人問津的工作”

2021-12-17 12:58梁偉
中華兒女 2021年22期
關(guān)鍵詞:龍芯陳云處理器

梁偉

11月3日,國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京舉行,全國(guó)青聯(lián)常委、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長(zhǎng)陳云霽牽頭的“深度學(xué)習(xí)處理器體系結(jié)構(gòu)新范式”項(xiàng)目,獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目經(jīng)十余年攻關(guān),開創(chuàng)了深度學(xué)習(xí)處理器基礎(chǔ)研究方向,使其成為當(dāng)前國(guó)際計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域最重要的研究熱點(diǎn)之一。項(xiàng)目形成的深度學(xué)習(xí)處理器體系結(jié)構(gòu)新范式,已經(jīng)被業(yè)界廣泛采用。因此,項(xiàng)目成果被《科學(xué)》(Science)雜志刊文評(píng)價(jià)為深度學(xué)習(xí)處理器研究的“開創(chuàng)性進(jìn)展”、“先驅(qū)”和“引領(lǐng)者”。

對(duì)于此次獲獎(jiǎng),陳云霽頗為淡定,他說:“沒有什么特別的感受,因?yàn)檫@是幾年前完成的工作,獲獎(jiǎng)時(shí)距離科學(xué)創(chuàng)造已經(jīng)過去很長(zhǎng)時(shí)間。我認(rèn)為還是在科研工作中找到規(guī)律,或者有新思路、新想法時(shí),興奮和幸福的感覺更加強(qiáng)烈?!?h3>“必須找準(zhǔn)人生定位和發(fā)展道路”

1983年,陳云霽出生于江西南昌,父親是電力工程師,母親是歷史老師,還有一個(gè)小自己兩歲的弟弟陳天石,父母對(duì)于兄弟倆的教育極其嚴(yán)格。兒時(shí)陳云霽頗為調(diào)皮,總是上躥下跳,和弟弟干仗是常有的事,所以挨打是家常便飯,被父親打是“男子單打”,被母親揍是“女子單打”,而他常常受的是“混合雙打”。在他記憶中,自己挨揍次數(shù)多于弟弟。

眾多80后在兒時(shí)作文《我的理想》中,寫過“我長(zhǎng)大了要當(dāng)科學(xué)家,為人類進(jìn)步做貢獻(xiàn)”,那時(shí)陳云霽的夢(mèng)想也是如此,為了實(shí)現(xiàn)愿望,他一直努力前行。這其中自然離不開父母的教育和引導(dǎo)。他說,“我出生的年代,‘科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的戰(zhàn)略論斷鼓舞人心。我父母確實(shí)比其他家長(zhǎng)給予更多,他們重視培養(yǎng)我們的好奇心以及獲取知識(shí)的能力,而不是簡(jiǎn)單地灌輸知識(shí)。他們將我和弟弟養(yǎng)育長(zhǎng)大的同時(shí),讓我們從小樹立科學(xué)理想。這個(gè)理想在我學(xué)習(xí)成長(zhǎng)道路上被進(jìn)一步強(qiáng)化和固化。除了精神上的指引,在知識(shí)儲(chǔ)備上,他們也花費(fèi)了很多功夫和心血,甚至我讀大學(xué)時(shí)還在督促我,對(duì)我的影響很大?!?/p>

家中書架上的書,無論是工程類還是歷史類,他都喜歡看。在讀第一本數(shù)學(xué)競(jìng)賽書的時(shí)候,他發(fā)現(xiàn)父親的購(gòu)買日期竟然是多年之前,那時(shí)候或許父親和母親還未曾相識(shí)。未用多久,他就將小學(xué)數(shù)學(xué)課程全部學(xué)完,9歲小學(xué)畢業(yè)時(shí)就已經(jīng)將初中數(shù)學(xué)課程學(xué)完,隨即考上了南昌十中少年班。整個(gè)中學(xué)期間,除了數(shù)學(xué)多次拿獎(jiǎng),陳云霽其他科目的成績(jī)并不是班上最出色的。14歲那年,陳云霽考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班,成為一名大學(xué)生。

1997年,進(jìn)入科大少年班的陳云霽,在周圍都是“天才少年”的環(huán)境中顯然不是最聰明,也不是最刻苦的,成績(jī)處于班級(jí)下游,甚至還有墊底。這段被刺激的經(jīng)歷讓他深刻懂得:必須找準(zhǔn)自己的人生定位和發(fā)展道路。在科大,學(xué)生可以根據(jù)興趣選擇專業(yè),班上許多同學(xué)選擇了數(shù)學(xué)或者物理。陳云霽回憶,“記得數(shù)學(xué)大師陳省身給少年班題詞‘不要攻第一,我想,拿不到第一不要緊,但是得從事感興趣的方向”。

兒時(shí)喜歡打街機(jī),后來喜歡打“星際爭(zhēng)霸”等游戲,陳云霽對(duì)計(jì)算機(jī)有興趣,執(zhí)著的他在大三上學(xué)期就把計(jì)算機(jī)系所有實(shí)驗(yàn)室的門敲了個(gè)遍,問是否接收本科生。最后,教《計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)》的周學(xué)海教授所在實(shí)驗(yàn)室收下了他。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),通俗地說,就是研究如何用晶體管的“磚石”搭出計(jì)算機(jī)的“大樓”。盡管在研發(fā)過程中,陳云霽做的都是給老師和師兄打下手的“雜活”,但他第一次感受到計(jì)算機(jī)的巨大魅力。大學(xué)最后一年,聽說中科院計(jì)算所開始研制國(guó)產(chǎn)通用CPU(即龍芯1號(hào)),他覺得能參與國(guó)產(chǎn)通用CPU研發(fā),是非常難得的機(jī)會(huì)。

愛因斯坦說,“所謂教育,是學(xué)校知識(shí)全部忘光后仍能留下的那部分東西”。這部分東西是什么,就是靈魂和素質(zhì),是閃閃發(fā)光的人文精神??拼笊倌臧嗟膶W(xué)習(xí)生活,更加堅(jiān)定了陳云霽在科學(xué)道路上繼續(xù)走下去的理想。在他記憶中,科大很多老師同學(xué),始終保持對(duì)科學(xué)的敬畏之心,將個(gè)人對(duì)科學(xué)發(fā)展的追求,融入到國(guó)家與人類的發(fā)展之中。所以,對(duì)科大,對(duì)合肥,陳云霽有特殊的感情,直到今天,他身份證的號(hào)碼開頭依舊是“3401”,在某種意義上來說,他還是一個(gè)合肥人。

“一旦確立目標(biāo),就要拼盡全力去實(shí)現(xiàn)”

在陳云霽理解中,做通用CPU神圣且具有挑戰(zhàn)性,因?yàn)橥ㄓ肅PU作為信息產(chǎn)業(yè)的核心部件,其所處地位正如發(fā)動(dòng)機(jī)之于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的重要性。研發(fā)這樣的高技術(shù)含量產(chǎn)品,需要深厚的技術(shù)積累,“中國(guó)人到底自己能不能做一個(gè)這樣的東西”是陳云霽心中長(zhǎng)期以來的疑問。那時(shí)的他就在想,中國(guó)如果真的有人能把它做出來,就一定要去學(xué)習(xí),做這項(xiàng)研究。

2002年,陳云霽夢(mèng)想成真,來到中科院計(jì)算所,獲得跟隨中科院計(jì)算所研究員胡偉武碩博連讀的資格。胡偉武是中國(guó)本土首款32位通用處理器——龍芯1號(hào)總設(shè)計(jì)師,陳云霽成為龍芯團(tuán)隊(duì)最年輕成員。

回憶當(dāng)初,他說,“龍芯是一個(gè)大項(xiàng)目,自己參與的只是局部中的局部,有‘盲人摸象之感?!币?yàn)樽陨斫?jīng)歷,陳云霽認(rèn)為龍芯最初研制所面臨的困難就是信心不足,為了給團(tuán)隊(duì)打氣,胡偉武給團(tuán)隊(duì)講小馬過河的故事。這是所有人都耳熟能詳?shù)脑⒀?,做通用CPU也是如此,不要聽別人講經(jīng)驗(yàn),因?yàn)槊總€(gè)國(guó)家、每個(gè)團(tuán)隊(duì)面臨的情況都大為不同,只有自己嘗試才會(huì)得出適合自己的結(jié)論?!昂蠋煟埿具@些工作,就是幫大家蹚出一條路,建立一個(gè)這樣的信心?!睅е矣谔剿?,不怕失敗的信念,龍芯一號(hào)成功了。正是龍芯一號(hào)成功,讓越來越多科研團(tuán)隊(duì)樹立自主研發(fā)通用CPU的信心,讓更多中國(guó)科研人相信自己也能做好這件事情。

陳云霽說:“胡老師對(duì)我影響很大,除了學(xué)術(shù)方向,還有科研精神,一旦確立目標(biāo),就要拼盡全力去實(shí)現(xiàn)理想。你可以發(fā)散思維去想象,去創(chuàng)造,但是在最后實(shí)施的路上必須抓鐵有痕、踏石留印。一個(gè)成功的理想主義者,必須在他工作的每一步,又是一個(gè)現(xiàn)實(shí)主義者?!?/p>

2007年,陳云霽拿到博士學(xué)位,一年后成為龍芯3號(hào)主設(shè)計(jì)師之一。他提出訪存協(xié)處理器結(jié)構(gòu),有效緩解了龍芯3B運(yùn)算帶寬比問題;提出片上多核處理器的有界誤差全局時(shí)鐘理論,解決了多核處理器驗(yàn)證和調(diào)試的一系列關(guān)鍵難題。

2008年北京召開第29屆夏季奧運(yùn)會(huì),中國(guó)成為世界的焦點(diǎn)。但熱鬧是別人的,陳云霽悶在中關(guān)村宿舍里,埋頭寫有關(guān)CPU架構(gòu)的論文。在這間沒空調(diào)的屋子里,誕生了首篇第一作者來自中國(guó)大陸的HPCA(高性能計(jì)算架構(gòu)國(guó)際研討會(huì),體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域三大旗艦會(huì)議之一)文章。也是這一年,陳云霽的弟弟、跟隨中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳國(guó)良院士和姚新教授學(xué)習(xí)人工智能算法的陳天石來計(jì)算所做客座教授,兄弟二人萌生出研發(fā)智能芯片的想法。

當(dāng)時(shí),人工智能正處于低谷期,而對(duì)人工智能和芯片設(shè)計(jì)的交叉研究不被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)可,學(xué)生直接跟陳云霽表示,這一方向太過冷門,怕不好發(fā)文章,不愿意做。項(xiàng)目申請(qǐng)也較為困難,兄弟倆只能在日常工程任務(wù)之外進(jìn)行研究,在辦公室沒日沒夜地熬,一張折疊床成了他的標(biāo)配,太累的時(shí)候,去擼個(gè)串也能提升滿滿的幸福感。他說,“要做一個(gè)好的基礎(chǔ)研究者,你一定是個(gè)很孤獨(dú)的人。自己就像在一片茫茫大霧的森林里面走,不知道哪里有出口,不知道方向在哪里,甚至不知道有沒有出口,不知道自己做的到底是什么?!钡敲悦V?,陳云霽產(chǎn)生了快感。“沒有人做的領(lǐng)域,干著就有創(chuàng)造的空間。我堅(jiān)信要做開創(chuàng)性或者開山立派的工作,一定是無人問津??蒲凶钆d奮的就是做無人問津的工作,雖然這個(gè)階段不會(huì)得到社會(huì)的迅速認(rèn)可,甚至幾年、數(shù)十年都得不到肯定,但這個(gè)過程中有著難以描述的、創(chuàng)造的快樂?!?/p>

終于,陳云霽和法國(guó)國(guó)家信息與自動(dòng)化研究所合作完成了第一個(gè)深度學(xué)習(xí)處理器架構(gòu)的設(shè)計(jì)。這個(gè)處理器架構(gòu)命名為“電腦”,英文直接用漢語(yǔ)拼音“DianNao”。2014年,31歲的陳云霽和合作者們?cè)隗w系結(jié)構(gòu)頂級(jí)會(huì)議ASPLOS上發(fā)表了智能處理器架構(gòu)“DianNao”(電腦)的研究成果,斬獲當(dāng)年最佳論文獎(jiǎng)?!拔覀兊墓ぷ髟谶@之前接受度并不高,跟后來的熱鬧相比,當(dāng)時(shí)更多的是孤獨(dú)?!标愒旗V說。

“一輩子能做好一件事情就很不容易”

此后幾年,面向大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的DaDianNao,面向多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的原型處理器結(jié)構(gòu)“PuDianNao”等陸續(xù)在世界頂級(jí)會(huì)議上出現(xiàn),陳云霽的名字越來越被人熟知。5億年前地球迎來一次生命大爆發(fā),就此開啟現(xiàn)代生物多樣性大門,被稱為“寒武紀(jì)”。陳云霽和同事將世界首款深度學(xué)習(xí)專用處理器芯片命名為寒武紀(jì)1號(hào)。寒武紀(jì)1號(hào)在2016年世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上公開亮相就受到社會(huì)廣泛關(guān)注,它面向智能手機(jī)、安防監(jiān)控、可穿戴設(shè)備、無人機(jī)和智能駕駛等各類終端設(shè)備,在運(yùn)行主流智能算法時(shí)性能功耗比全面超越CPU和GPU。

2016年,指令集“Cambricon”在國(guó)際會(huì)議ISCA上發(fā)布,一條指令即可完成一組神經(jīng)元處理,相較于傳統(tǒng)指令集的CPU,有顯著的性能提升。正是這一年,中科寒武紀(jì)科技有限公司成立,陳天石出任公司CEO,陳云霽則繼續(xù)留在計(jì)算所從事研究工作。

“人一輩子能做好一件事情就很不容易了。所以我選擇在計(jì)算所,專心從事基礎(chǔ)研究,沒有參與寒武紀(jì)公司。有人會(huì)誤以為我是寒武紀(jì)公司創(chuàng)始人,這個(gè)說法并不準(zhǔn)確?!标愒旗V說。

2018年,《科學(xué)》雜志刊文稱陳云霽的一系列成果為深度學(xué)習(xí)處理器領(lǐng)域做出“開創(chuàng)性貢獻(xiàn)”,陳云霽團(tuán)隊(duì)也被認(rèn)為是該領(lǐng)域先驅(qū)和領(lǐng)導(dǎo)者。他說:“深度學(xué)習(xí)處理器本身的科學(xué)問題已經(jīng)相對(duì)比較清晰,后面更多的是工程問題,而非科學(xué)問題;所要做的是去發(fā)現(xiàn)更新的科學(xué)研究方向,解決新的科學(xué)問題?!?/p>

多年來,陳云霽一直在孤獨(dú)中前行,他卻一直很快樂,因?yàn)檫@是他的興趣所在。陳云霽認(rèn)為興趣是最好的老師。時(shí)至今日,已經(jīng)是孩子父親的他,更是感覺培養(yǎng)興趣比指明方向更重要。陳云霽說:“不要總是命令孩子去做什么,平時(shí)給孩子什么樣的教育模式、買一本什么書、講一個(gè)什么故事,包括父母怎么樣生活、怎么工作,都會(huì)潛移默化影響到孩子。他到底會(huì)怎么選擇自己的人生方向和職業(yè)規(guī)劃,不僅僅是父母口頭指示?!?p>

2020年5月,陳云霽榮獲“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆?,他表示,“在科學(xué)研究中,團(tuán)隊(duì)的作用是顯而易見的,單槍匹馬能做的事情始終有限,雖然獎(jiǎng)?wù)骂C給了我,但真正應(yīng)該獲得榮譽(yù)的是我們研究所和實(shí)驗(yàn)室”。兩個(gè)月后,他當(dāng)選第十三屆全國(guó)青聯(lián)常委,參加全國(guó)青聯(lián)活動(dòng),看著周圍各行各業(yè)的委員代表,陳云霽感到責(zé)任重大,他希望盡自己力量幫助身邊年輕人,讓他們?cè)诳茖W(xué)道路上走得更快一點(diǎn),更穩(wěn)一點(diǎn)。陳云霽在為科研界新生代力量作報(bào)告時(shí),提到作家茨威格一句話:一個(gè)人生命中最大的幸運(yùn),莫過于他還年富力強(qiáng)的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)了自己的使命。“我自己在讀書、工作時(shí),都受益于這句話”。陳云霽說,“每個(gè)人的生活都需要有一定的價(jià)值,尤其是對(duì)從事科研工作的青年工作者來說,如果能找到自己的使命,是一件非常幸運(yùn)的事情”。

每個(gè)人在每個(gè)階段都會(huì)有新的使命,今天,作為中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長(zhǎng)的陳云霽自然使命更加重大。計(jì)算技術(shù)研究所是中國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)的搖籃。怎么把研究所60多年光榮傳統(tǒng)傳承下去,助力研究所為國(guó)家計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展、為人類進(jìn)步作出更大貢獻(xiàn),挑戰(zhàn)較之前更加艱巨。對(duì)于未來,陳云霽說:“我們研究所能夠成為世界上頂尖的計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所,就是我最大的期待。計(jì)算所能夠走到世界前沿,也就意味著中國(guó)的計(jì)算機(jī)事業(yè)走到世界前沿,這就是了不起的成就?!?/p>

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