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2022年05月16日 星期一
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劳动者之歌

80后“中国芯”研发者出自少年班

——记深度学习处理器芯片“公认的引领者”陈云霁

中青报·中青网记者 张渺  来源:中国青年报  ( 2022年05月16日   06 版)

    陈云霁 受访者供图

    芯片呈暗绿色,正正方方小小的一块,托在手心里几乎感觉不到重量,藏在封装之下的线路隐约透出些纹理,在外行人眼中,充满了后现代的意蕴。

    这就是让陈云霁研究了将近20年的东西。

    “未来的智能计算系统应该是什么样的?”这位中国科学院计算技术研究所研究员、博士生导师,一心想要制造一个让计算机更聪明,甚至像人一样聪明的芯片。而“中国人到底自己能不能做一个这样的东西”的执念,也在推着他不断向前走。

    为此,陈云霁一直工作在国产处理器芯片研制的第一线,研制了一系列具有国际领先水平的处理器芯片。

    这位39岁的科研人员,最早接触这个领域的时候,恰逢人工智能技术正在全球范围内飞速发展。

    那是在21世纪初,以深度学习为代表的人工智能技术,带着整个人类社会走到了智能时代的门槛边,一次巨大的变革即将到来。在此之前,在中国科学技术大学少年班读大三的陈云霁,抱着对芯片研究的兴趣和热情,把计算机系所有实验室的门挨个敲了个遍,询问是否接收本科生。

    研究计算机体系结构的周学海教授所在的实验室,头一个对他敞开了芯片领域的大门。计算机体系结构,就是研究如何用晶体管,搭建出计算机的“大脑”。尽管对陈云霁来说,当时的主要工作只是给老师和师兄打打下手,但这段经历,让这个年轻人第一次直面了芯片领域的无穷魅力。

    2002年,陈云霁本科毕业,来到了中科院计算所,跟随胡伟武研究员硕博连读,成为当时龙芯研发团队中最年轻的成员,并在博士毕业后留在了计算所工作。25岁时,这个一直被称为天才的年轻人,已经成为8核龙芯3号的主要架构师。

    龙芯3号已从单核发展到多核,用陈云霁的话说,就是“一桌菜要给8桌客人吃”,任务和性能要求都大大提升。陈云霁不断摸索,提出访存协处理器结构,缓解了龙芯3B运算带宽比问题;提出快速完整的内存一致性验证方法,解决了多核处理器功能验证中的难题。

    2008年,北京奥运会举办期间,他窝在一个没有空调的宿舍里写论文。那篇论文最终被国际计算机体系结构领域三大旗舰会议HPCA录用,这也是HPCA上第一篇第一作者来自中国大陆的论文。

    尽管智能算法规模快速增长,硬件系统的发展却异常缓慢,为了解决这个矛盾,研究计算机架构的陈云霁与计算所研究人工智能的同事展开了交流合作。他们设想,从计算机体系结构的角度,来设计神经网络芯片。在此之前,计算机硬件的速度和功能,已经成为神经网络应用发展的瓶颈。

    陈云霁和同事几次提出基于人工智能方法的处理器研发技术,但都以失败告终。可这些挫折,并不能让他放弃“人工智能”之梦。

    碰壁的过程持续到2014年,终于,在美国盐湖城召开的国际计算机体系结构支持、编程语言和操作系统国际会议(ASPLOS)上,陈云霁与法国国立计算机及自动化研究院的奥利弗·特曼教授合作的“一种小尺度的高吞吐率机器学习加速器”,获得了最佳论文奖。

    这不但是大陆科研机构首次在计算机系统和高性能计算领域顶级国际会议上获得最佳论文奖,也是亚洲首次、美国之外国家第二次获得ASPLOS会议的最佳论文。

    以“DianNao”和“DaDianNao”中文拼音命名的深度学习处理器架构,终于正式出现在计算机体系结构的国际舞台上,在此之前,并没有中文发音的芯片。陈云霁挨个给他的外国同行们纠正发音,告诉他们,“nao”是三声。

    许多外国研究者为此“备受折磨”,不得不卷着舌头,反复尝试读出这个中国芯的正确名字。

    这些年一路走来,陈云霁还主持研发了国际首个深度学习处理器芯片“寒武纪”。2016年,寒武纪的指令集架构“Cambricon”在国际会议ISCA上发布,相较于传统指令集,性能显著提升。2018年,陈云霁团队深度学习处理器芯片的一系列研究成果,被《Science》杂志刊文评论为“开创性进展”,而他和他的团队成员,被评价为“先驱”和“公认的引领者”。

    14岁考入中国科学技术大学少年班,24岁取得了中科院计算所博士学位,29岁晋升为研究员,如今已经是中国科学院计算技术研究所副所长的陈云霁,曾经拿到过国家自然科学奖二等奖等奖励,曾获得过中国青年五四奖章、全国十大最美科技工作者等荣誉称号。

    今年的“五一劳动节”,陈云霁的名字出现在全国五一劳动奖章获得者的名单里。回想起这些年的研究经历,陈云霁觉得,荣耀和成果都是过去时,一个真正的科学研究者,永远不能停下脚步。

    对未知领域的探索,毫无疑问是孤独的,在基础科研领域的无人区坐冷板凳,当然更加孤独。然而在陈云霁的眼中,拥有科学理想的人,正应该偏离一般意义上的“最优路径”,勇敢地在冷板凳上坐到底。他觉得,人工智能的星辰大海,是他“值得投入全部精力去探索奋斗的毕生事业”。

    为了实现这个目标,陈云霁将自己的整个青春岁月,都编写进了二进制的世界,用0和1书写梦想。

    他在国内外学术会议及期刊上发表论文100余篇,申请专利100余项,获得了ASPLOS和MICRO等计算机体系结构顶级国际会议最佳论文奖。包括哈佛、麻省理工在内的上百个国际知名机构,跟踪引用他的学术论文,开展深度学习处理器研究。

    而在生活中,他把狭窄的折叠床都支在了办公室的书架下面,并开玩笑地说,这就是程序员生活的“标配”。桌旁还有一块挂在墙上的白板,以供他随时捕捉灵感。就像大多数人对程序员的刻板印象那样,格子衬衫和眼镜,就是陈云霁的标准行头。

    不是每个人想做的事情和正在做的事情能真正结合在一起,陈云霁似乎是幸运的,他说,父母在他儿时就给了他“初始的推动”,使得他从小就在朝着这个方向努力。在他还没出生的时候,父亲就连数学书都给他买好了。

    作为一个“街机”和“星际争霸”游戏老玩家,他沿着童年的爱好,走出了比别人更远的路。

中青报·中青网记者 张渺 来源:中国青年报

2022年05月16日 06 版

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