陳云霽：科研最興奮的就是做無人問津的工作

梁偉

2021年11月3日，國家科學技術獎勵大會在北京舉行，全國青聯(lián)常委、中國科學院計算技術研究所副所長陳云霽牽頭的“深度學習處理器體系結(jié)構(gòu)新范式”項目，獲得國家自然科學獎二等獎。該項目經(jīng)十余年攻關，開創(chuàng)了深度學習處理器基礎研究方向，使其成為當前國際計算機體系結(jié)構(gòu)領域最重要的研究熱點之一。項目形成的深度學習處理器體系結(jié)構(gòu)新范式，已經(jīng)被業(yè)界廣泛采用。因此，項目成果被《科學》（Science）雜志刊文評價為深度學習處理器研究的“開創(chuàng)性進展”“先驅(qū)”和“引領者”。

對于此次獲獎，陳云霽頗為淡定，他說：“沒有什么特別的感受，因為這是幾年前完成的工作，獲獎時距離科學創(chuàng)造已經(jīng)過去很長時間。我認為還是在科研工作中找到規(guī)律，或者有新思路、新想法時，興奮和幸福的感覺更加強烈?！?/p>

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，還有一個小自己兩歲的弟弟陳天石，父母對于兄弟倆的教育極其嚴格。兒時陳云霽頗為調(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后在兒時作文《我的理想》中，寫過“我長大了要當科學家，為人類進步做貢獻”，那時陳云霽的夢想也是如此，為了實現(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。他說：“我出生的年代，‘科學技術是第一生產(chǎn)力’的戰(zhàn)略論斷鼓舞人心。我父母確實比其他家長給予更多，他們重視培養(yǎng)我們的好奇心以及獲取知識的能力，而不是簡單地灌輸知識。他們將我和弟弟養(yǎng)育長大的同時，讓我們從小樹立科學理想。這個理想在我學習成長道路上被進一步強化和固化。除了精神上的指引，在知識儲備上，他們也花費了很多功夫和心血，甚至我讀大學時還在督促我，對我的影響很大?！?/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)學競賽書的時候，他發(fā)現(xiàn)父親的購買日期竟然是多年之前，那時候或許父親和母親還未曾相識。未用多久，他就將小學數(shù)學課程全部學完，9歲小學畢業(yè)時就已經(jīng)將初中數(shù)學課程學完，隨即考上了南昌十中少年班。整個中學期間，除了數(shù)學多次拿獎，陳云霽其他科目的成績并不是班上最出色的。14歲那年，陳云霽考入中國科學技術大學少年班，成為一名大學生。

1997年，進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，成績處于班級下游，甚至還有墊底。這段被刺激的經(jīng)歷讓他深刻懂得：必須找準自己的人生定位和發(fā)展道路。在科大，學生可以根據(jù)興趣選擇專業(yè)，班上許多同學選擇了數(shù)學或者物理。陳云霽回憶，“記得數(shù)學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”。

兒時喜歡打街機，后來喜歡打“星際爭霸”等游戲，陳云霽對計算機有興趣，執(zhí)著的他在大三上學期就把計算機系所有實驗室的門敲了個遍，問是否接收本科生。最后，教《計算機體系結(jié)構(gòu)》的周學海教授所在實驗室收下了他。計算機體系結(jié)構(gòu)，通俗地說，就是研究如何用晶體管的“磚石”搭出計算機的“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算機的巨大魅力。大學最后一年，聽說中科院計算所開始研制國產(chǎn)通用CPU（即龍芯1號），他覺得能參與國產(chǎn)通用CPU研發(fā)，是非常難得的機會。

愛因斯坦說：“所謂教育，是學校知識全部忘光后仍能留下的那部分東西?！边@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習生活，更加堅定了陳云霽在科學道路上繼續(xù)走下去的理想。在他記憶中，科大很多老師同學，始終保持對科學的敬畏之心，將個人對科學發(fā)展的追求，融入到國家與人類的發(fā)展之中。所以，對科大，對合肥，陳云霽始終有特殊的感情。

在陳云霽理解中，做通用CPU神圣且具有挑戰(zhàn)性，因為通用CPU作為信息產(chǎn)業(yè)的核心部件，其所處地位正如發(fā)動機之于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的重要性。研發(fā)這樣的高技術含量產(chǎn)品，需要深厚的技術積累，“中國人到底自己能不能做一個這樣的東西”是陳云霽心中長期以來的疑問。那時的他就在想，中國如果真的有人能把它做出來，就一定要去學習，做這項研究。

2002年，陳云霽夢想成真，來到中科院計算所，獲得跟隨中科院計算所研究員胡偉武碩博連讀的資格。胡偉武是中國本土首款32位通用處理器——龍芯1號總設計師，陳云霽成為龍芯團隊最年輕成員。

回憶當初，他說：“龍芯是一個大項目，自己參與的只是局部中的局部，有‘盲人摸象’之感。”因為自身經(jīng)歷，陳云霽認為龍芯最初研制所面臨的困難就是信心不足，為了給團隊打氣，胡偉武給團隊講小馬過河的故事。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，因為每個國家、每個團隊面臨的情況都大為不同，只有自己嘗試才會得出適合自己的結(jié)論?！昂蠋?，包括龍芯這些工作，就是幫大家蹚出一條路，建立一個這樣的信心。”帶著敢于探索，不怕失敗的信念，龍芯一號成功了。正是龍芯一號成功，讓越來越多科研團隊樹立自主研發(fā)通用CPU的信心，讓更多中國科研人相信自己也能做好這件事情。

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

2007年，陳云霽拿到博士學位，一年后成為龍芯3號主設計師之一。他提出訪存協(xié)處理器結(jié)構(gòu)，有效緩解了龍芯3B運算帶寬比問題；提出片上多核處理器的有界誤差全局時鐘理論，解決了多核處理器驗證和調(diào)試的一系列關鍵難題。

2008年北京召開第29屆夏季奧運會，中國成為世界的焦點。但熱鬧是別人的，陳云霽悶在中關村宿舍里，埋頭寫有關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大陸的HPCA（高性能計算架構(gòu)國際研討會，體系結(jié)構(gòu)領域三大旗艦會議之一）文章。也是這一年，陳云霽的弟弟、跟隨中國科學技術大學陳國良院士和姚新教授學習人工智能算法的陳天石來計算所做客座教授，兄弟二人萌生出研發(fā)智能芯片的想法。

當時，人工智能正處于低谷期，而對人工智能和芯片設計的交叉研究不被業(yè)內(nèi)人士認可，學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。項目申請也較為困難，兄弟倆只能在日常工程任務之外進行研究，在辦公室沒日沒夜地熬，一張折疊床成了他的標配，太累的時候，去擼個串也能提升滿滿的幸福感。他說：“要做一個好的基礎研究者，你一定是個很孤獨的人。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?！?/p>

但是迷茫之后，陳云霽產(chǎn)生了快感?！皼]有人做的領域，干著就有創(chuàng)造的空間。我堅信要做開創(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，雖然這個階段不會得到社會的迅速認可，甚至幾年、數(shù)十年都得不到肯定，但這個過程中有著難以描述的、創(chuàng)造的快樂?！?/p>

終于，陳云霽和法國國家信息與自動化研究所合作完成了第一個深度學習處理器架構(gòu)的設計。這個處理器架構(gòu)命名為“電腦”，英文直接用漢語拼音“DianNao”。2014年，31歲的陳云霽和合作者們在體系結(jié)構(gòu)頂級會議ASPLOS上發(fā)表了智能處理器架構(gòu)“DianNao”（電腦）的研究成果，斬獲當年最佳論文獎?！拔覀兊墓ぷ髟谶@之前接受度并不高，跟后來的熱鬧相比，當時更多的是孤獨。”陳云霽說。

此后幾年，面向大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡的DaDianNao，面向多種機器學習算法的原型處理器結(jié)構(gòu)“PuDianNao”等陸續(xù)在世界頂級會議上出現(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”。陳云霽和同事將世界首款深度學習專用處理器芯片命名為寒武紀1號。寒武紀1號在2016年世界互聯(lián)網(wǎng)大會上公開亮相就受到社會廣泛關注，它面向智能手機、安防監(jiān)控、可穿戴設備、無人機和智能駕駛等各類終端設備，在運行主流智能算法時性能功耗比全面超越CPU和GPU。

2016年，指令集“Cambricon”在國際會議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。所以我選擇在計算所，專心從事基礎研究，沒有參與寒武紀公司。有人會誤以為我是寒武紀公司創(chuàng)始人，這個說法并不準確。”陳云霽說。

2018年，《科學》雜志刊文稱陳云霽的一系列成果為深度學習處理器領域做出“開創(chuàng)性貢獻”，陳云霽團隊也被認為是該領域先驅(qū)和領導者。他說：“深度學習處理器本身的科學問題已經(jīng)相對比較清晰，后面更多的是工程問題，而非科學問題；所要做的是去發(fā)現(xiàn)更新的科學研究方向，解決新的科學問題。”

多年來，陳云霽一直在孤獨中前行，他卻一直很快樂，因為這是他的興趣所在。陳云霽認為興趣是最好的老師。時至今日，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，平時給孩子什么樣的教育模式、買一本什么書、講一個什么故事，包括父母怎么樣生活、怎么工作，都會潛移默化影響到孩子。他到底會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。”

2020年5月，陳云霽榮獲“中國青年五四獎章”，他表示，“在科學研究中，團隊的作用是顯而易見的，單槍匹馬能做的事情始終有限，雖然獎章頒給了我，但真正應該獲得榮譽的是我們研究所和實驗室”。

兩個月后，陳云霽當選第十三屆全國青聯(lián)常委。參加全國青聯(lián)活動，看著周圍各行各業(yè)的委員代表，陳云霽感到責任重大，他希望盡自己力量幫助身邊年輕人，讓他們在科學道路上走得更快一點，更穩(wěn)一點。陳云霽在為科研界新生代力量作報告時，提到作家茨威格一句話：一個人生命中最大的幸運，莫過于他還年富力強的時候，發(fā)現(xiàn)了自己的使命?！拔易约涸谧x書、工作時，都受益于這句話”。陳云霽說，“每個人的生活都需要有一定的價值，尤其是對從事科研工作的青年工作者來說，如果能找到自己的使命，是一件非常幸運的事情”。

每個人在每個階段都會有新的使命，今天，作為中國科學院計算技術研究所副所長的陳云霽自然使命更加重大。計算技術研究所是中國計算機事業(yè)的搖籃。怎么把研究所60多年光榮傳統(tǒng)傳承下去，助力研究所為國家計算機事業(yè)發(fā)展、為人類進步作出更大貢獻，挑戰(zhàn)較之前更加艱巨。對于未來，陳云霽說：“我們研究所能夠成為世界上頂尖的計算機科學研究所，就是我最大的期待。計算所能夠走到世界前沿，也就意味著中國的計算機事業(yè)走到世界前沿，這就是了不起的成就。”