李國杰院士：中國高性能計算機產業化的開拓者

本刊記者/李清

去年歲末之際，作為我國863計劃的重大成果，由國家智能計算機研究開發中心和曙光公司聯合舉辦的“曙光1號”高性能計算機誕生20周年紀念活動在北京召開。20年前，在國家863計劃支持與推動下，中國第一臺SMP（對稱式多處理機）“曙光1號”問世，此舉成功打破了國外IT巨頭對我國信息技術的壟斷，曙光1號誕生的第3天，美國便宣布解除10億次計算機對中國的禁運！兩院院士王大珩認為：“曙光1號”的誕生，其后續創造出的價值和當時歷史階段的作用，不亞于兩彈一星。而“曙光1號”也在1994年被李鵬總理寫入了當年的《政府工作報告》。自此開始，中國的高性能計算機產業，開始走向了一條自主創新的發展之路。這種創新精神與實踐匯聚成“計算的力量”，向世界預示和展現著偉大“中國夢”的宏偉藍圖。

這項重大成就的取得離不開李國杰院士的卓越貢獻，李國杰是中國高性能計算機產業化的開拓者，中國工程院院士、原國家智能計算機研究開發中心主任、曙光信息產業公司董事長。李國杰院士主要從事并行處理、計算機體系結構、人工智能等領域的研究。1995年至2001年任曙光公司總裁，1995年至今任曙光公司董事長。2000年至2011年任中國科學院計算技術研究所所長。近20年來他領導中科院計算所和曙光公司為發展我國高性能計算機產業、研制龍芯高性能通用CPU芯片做出了重要貢獻。他曾多次主持科學院、自然科學基金和863計劃重大項目研究，兩次擔任973項目首席科學家，先后獲得國家科學進步一等獎、二等獎、首屆何梁何利基金科技進步獎等獎項。他主持研制成功“曙光1號”并行計算機，曙光1000大規模并行機和曙光2000、曙光3000超級服務器，領導計算所研制成功龍芯高性能通用CPU，其中，“曙光1號”獲1994年中國科學院科技進步特等獎和1995年國家科學技術進步二等獎；曙光1000獲得1996年中國科學院科技進步特等獎和1997年國家科學技術進步一等獎；曙光2000和曙光3000分別獲得2001年和2003年國家科技進步二等獎。

提起李國杰院士的創新成果，他總是把成績歸功于團隊！李國杰曾說，創新不一定是創造奇跡，不要太寄希望于個人的突發奇想，更多的要依靠制度的運作，依靠團隊的力量。創新不等于完美，科技含量越高，錯誤也就越多，不要怕創新中犯錯誤，加強對錯誤的測試與驗證是成功的必然保證。

崢嶸歲月 豐碩成果

李國杰院士辦公室工作照

李國杰曾說：“看到國內的陰暗面，而不失去振興中華信心的有志人才，和受過西方文化熏陶但不迷戀西方舒適生活的學者，是振興民族產業的脊梁。”這也是他自己為人為學心路歷程的集中寫照。回顧一波三折的求學經歷，李國杰坦言，國家的大形勢可以決定個人命運。他說，雖然受了很多的挫折，卻不見得是壞事，經過大起大落的錘煉，更能夠“苦其心志，勞其筋骨，增益其所不能”。

1960年，李國杰進入湖南省農業機械化學院學習。1961年，該院由于國家處于困難時期而停辦，他被分配到一個鋼鐵廠工作，被迫中斷學業。1962年5月，李國杰得到消息：原下放的學生可以參加高考，他參加了第二次高考，幸運的地再次跨入了大學校門，成為了北京大學物理系的一名學生，但文化大革命中又一次被“掃地出門”。1978年，他的人生有了真正的轉機，全國恢復研究生招生。他成為了中國科大計算機系的研究生。從物理系到計算機系，兩個專業的跨越，李國杰認為“志向比興趣更重要”。興趣是可以培養的，胸懷一顆上進之心，就會發現自己的興趣所在。1981年，李國杰前往美國普渡大學攻讀博士學位，師從華云生教授。這段留學經歷成為他的人生轉折點。1987年他滿懷報國熱情學成回國。

在度過了20多年艱難曲折的求學歷程之后，李國杰終于在43歲真正地開始了自己的事業。

然而事業一開始他就遇到了巨大的挑戰。

高性能計算機是國家信息產業的一個制高點，當年是西方發達國家對中國施行禁運政策的年代，我們即使買來一部超級計算機，也要被關在“玻璃房子”里，只能由國外賣方人員監控使用。這在當時李國杰帶領下的超算人眼里，是個令人恥辱的事情!他們當時就在心里暗暗發誓，一定要自主掌握高性能計算機的技術，為產業的未來發展開辟出新的曙光，“曙光1號”也因此得名。

在國家863計劃支持下，時任國家智能計算機研究開發中心主任的李國杰帶著一支從沒有設計經驗的隊伍，克服重重障礙和困難，不講條件、不問待遇，抱著“人生能有幾回搏”、“只爭朝夕”的精神，自行研制出我國第一臺高性能計算機“曙光1號”，“曙光1號”成為中國第一臺自主研發的全對稱緊耦合共享存儲多處理機系統（SMP）。李國杰本人也由此獲得了1994年度何梁何利基金獎。在以后的歲月里，他們相繼研制成功曙光1000、曙光2000、曙光3000等高性能計算機，這些成果使我國一躍成為少數幾個有能力制造大規模并行計算機的國家之一。李國杰認為，正確的方向和開放的環境是“曙光1號”成功的關鍵。

據介紹，“曙光1號”定點速度每秒6.4億，主存容量最大768MB。在對稱式體系結構、操作系統核心代碼并行化和支持細粒度并行的多線程技術等方面都實現了一系列的技術突破。硬件的技術突破包括多處理機共享內部總線協議設計、多機中斷控制器芯片設計等；軟件包括SNIX（Symmetric uNIX）操作系統采用的細粒度加鎖以及動態分配I/O中斷向量以實現多機系統對稱式處理的方法；在UNIX核心中增加共享資源進程以及成群調度（Gang Scheduling）策略，在用戶空間以庫函數的方式實現線程（Threads）概念，支持中微粒度的并行計算等。

推動科技產業化 架起創新的橋梁

除了知名學者外，李國杰院士還有另外一個身份——曙光信息產業有限公司董事長。1995年，作為中國市場上首臺自主研發的高性能計算機，“曙光1號”折價2000萬人民幣知識產權，吸引資金成立了曙光信息產業有限公司，李國杰任董事長兼總裁。

李國杰院士參加中國共產黨第17次全國代表大會

曙光這么多年在技術上沒有走過什么彎路，緣于李國杰的不斷糾偏。在曙光現任總裁歷軍看來，他的導師李國杰院士一直“站在高處，方向把握得很好，指導非常有效”。多年來，李國杰院士與歷軍總裁一起，帶領這家公司從一家弱小的研究所轉制企業迅速發展成為重要的高性能計算機廠商。市場研究機構IDC日前公布的報告顯示，曙光公司成為國內唯一一家繼續躋身世界高性能計算機領域前十強的企業。2004年，曙光4000A系統峰值超10.2萬億次，成為中國第一臺進入全球超級計算機500強排行榜前十的計算機；2008年，曙光5000A再次入選TOP500榜單前十位，成為亞洲最快的超級計算機；2010年，曙光星云系統峰值每秒3000萬億次，實測峰值達每秒1271萬億次，位列世界第二。目前，“曙光星云”超級計算機的運算能力已經相當于20年前“曙光1號”的400多萬倍。在“2013年中國高性能計算機TOP100排行榜”中，曙光以35%的市場占有率，連續5年蟬聯國內市場份額第一。借助開拓大數據應用領域的碩果，以及云計算市場穩步提升的態勢，曙光高性能計算機營業額的排名已升至全球第六，亞洲第一。

創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力，也是中華民族最深沉的民族稟賦。當前，我國各大領域的信息化建設都需要創新應用的鼎力支撐，而高性能計算無疑成為了中國信息化的巨大動力。“信息技術是當今世界創新速度最快、通用性最廣、滲透性最強的高技術，信息科技領域的創新能力和發展水平是國家創新能力的突出體現。”李國杰如是說。近年來，肩負著創新驅動使命的曙光公司，以技術帶動市場，始終堅持自主創新，曙光公司從技術創新走向產業化，讓高性能計算走出實驗室，廣泛應用在國民經濟各領域。在這個創新驅動產業發展的過程中，我國也躍入了超級計算機強國之列。

李國杰院士于2012年在神州9號酒泉發射中心

李國杰說：“實踐證明：選擇做什么事情，不做什么事情確實很重要，如果大的方向沒選準，工作的價值就不大。做計算機與做論文不一樣，應當更多地與國家的重大需求，與市場需要結合起來。”李國杰表示，目前云計算已經走過了概念炒作期，進入了穩步發展的平臺期。接下來借助云計算推動產業轉型升級，對經濟和民生產生實實在在的影響，是發展云計算產業的下一個目標。“要特別強調以應用牽引云計算和智慧城市建設，這是云計算良性發展的必由之路。”李國杰認為，曙光公司開發出很多云計算應用軟件和解決方案，已投入到商業運行，接受了市場洗禮。近年來，曙光公司正在逐步從“硬件提供商”向“云計算服務提供商”邁進，目前已在中國西南、華南、華中、東北等地成功實現了“城市云”布局，籌建了成都、無錫、南京、包頭等十個城市云計算中心，產生了較好的社會效益。曙光公司于去年12月19日宣布計劃三年內在中國完成云計算戰略布局。曙光提出的云計算模式叫做“城市云”，近年來曙光重點在城市云和政務云方面進行深入發展，并已在全國范圍內部署了多個計算中心。城市云與智慧城市是相通的，都是為了讓居民與企業更加自由、方便地享受信息化帶來的便利。曙光還將其計算能力推廣到互聯網、金融、電信、生物、氣象、石油、科研、電力等多個重點領域，使其成為目前能與國外大公司相抗衡的“中流砥柱”。曙光公司也因此成為我國高技術領域依靠自主創新發展壯大的一個成功范例。“腳踏實地，不慕虛榮”，這是李國杰在國家智能計算機研究開發中心成立初期寫下的自勉題詞，也是對曙光推廣發展云計算的期望。他要求曙光公司走“在實踐中創新”的路線，腳踏實地推廣云計算應用。

2013年，曙光公司再次擔任科技先鋒，在業內率先推出的XData大數據一體機與解決方案，從數據收集、數據存儲、數據分析、數據應用等方面構建了完整的數據管理鏈條，并為政府管理和企業決策提供了安全可信的大數據支持平臺。據報道，曙光公司市場份額不斷上升，主要是因為公司把高性能計算與現在主流的IT趨勢結合起來。曙光目前正在研究整合大數據與云計算的高性能計算機，預計今年年底前做出具體產品。高性能計算契合了大數據在運算能力、高性能存儲等方面需求，而大數據則給高性能計算提供了新型商業市場，有助于推動高性能計算拓展新的市場藍海，兩者在產業生態鏈上的緊密銜接可以很好的推進信息資源組織模式的深入變革與發展。

為產業發展建言獻策

早在1980年，美國未來學家阿爾文?托夫勒便在《第三次浪潮》一書中，將大數據贊頌為“第三次浪潮的華彩樂章”。不過，直到2009年，“大數據”才開始成為互聯網信息技術行業的流行詞匯。今天，“大數據”已經在各行各業衍生出形形色色的數據應用。李國杰院士曾表示：“推動大數據研究的動力主要來自企業的經濟效益”。IBM、谷歌、亞馬遜、Facebook等跨國巨頭正是發展大數據技術的主要推動者。

在去年12月舉辦的中國大數據技術大會上，李國杰表示，應加強推廣用已掌握的大數據技術來處理、發展國內的數據產業。他特別強調，需提高國內企業的數據意識。李國杰認為，從技術發展的角度來看，大數據就是三件事：第一是提高數據意識，用現有的數據處理技術發展數據產業，不糾纏什么是大數據；第二是應對大數據對技術的挑戰，研究處理、存儲大數據的新技術；第三是不斷地把新技術用于大數據處理，從已有的數據處理技術過渡到變革性的大數據新技術。李國杰認為大數據將顛覆過去的商業思維，未來企業的核心競爭力，既不是資金，也不是現有市場規模，而是對大數據的掌控分析能力。

李國杰認為大數據對產業生態環境的顛覆基于以下三大趨勢：首先，軟件的價值同它所管理的數據的規模和活性成正比；其次，越靠近最終用戶的企業，將在產業鏈中擁有越大的發言權；第三，數據將成為核心資產。形成繁榮的大數據生態系統，必須做好兩件事：第一要盡量擴大數據的來源，第二要盡量發現大數據的價值。

李國杰認為大數據的商業機會主要分為兩類：一類是提供“硬件+軟件+數據”的整體解決方案，以平臺性為特征，提供基礎服務，如IBM、微軟等公司；另一類是以Facebook、亞馬遜和谷歌等公司為代表，基于自身海量的用戶信息，提供精準營銷和個性化廣告推介等商業活動。其中大數據產業鏈的上游公司掌握大數據標準，開展跨網站、跨產品、跨終端、跨平臺的網絡服務，掌握全部網絡用戶和服務提供商，實現人、機、物三元世界的融合；中游控制某些垂直領域大數據的公司，在特定區域成為規則制定者和商業模式創新者；下游是大數據生態圈里的數據提供者、特色服務運營者和產品分銷商，其中一半以上將被淘汰。

李國杰為大數據時代我國的信息安全問題擔憂。他公開表示，美國“棱鏡”計劃給國家信息安全敲響了警鐘，政府應該對國產廠商自主可控的信息系統加大政策支持力度，并對國外公司建立嚴格的審查機制和市場準入制度。

從技術層面而言，科學家至今還沒有最有效的辦法為個人隱私“上保險”。 李國杰指出，“棱鏡”只是全球信息戰爭的冰山一角，我國信息安全問題面臨著越發嚴峻的挑戰。大數據時代的信息安全恐怕需要新的社會規則來規范使用數據的行為。李國杰在接受媒體采訪時曾表示：“如何通過立法和各種手段真正保護個人的隱私，這是國家需要高度重視的一個新的安全問題。”

他曾在報告中指出，“棱鏡”計劃的曝光讓我們認識到，為短期經濟利益忽視信息安全的做法無異于飲鴆止渴，非常危險。他表示，經過30年的改革開放，我們的主要經驗還是利用廉價勞動力做信息產品的組裝加工，對于建立有技術自主權的產業生態系統卻沒能走出一條成功的道路。他說，“經過多年的競爭洗禮，現在是建立自主生態系統的時候了。”

李國杰院士還呼吁國人積極支持我們中國人自主的產品，對尚且稚嫩的中國自主產品多一點包容，要給國產軟件“打補丁”的機會，因為信息產業不同于傳統產業，先占領市場的企業通過軟件兼容性使用戶產生路徑依賴，后來者打破技術壟斷十分困難。在李國杰看來，“現在是發展有技術自主權的信息產業、建立自主可控技術體系的時候了，大數據和云計算給發展自主可控的計算機體系帶來難得機遇。”李國杰指出，對于國防和國家機要部門，確保信息安全是第一位要求。應當采取“國產設備和軟件到什么水平就用什么水平產品，以用促產”的政策，最大限度避免芯片和軟件“后門”等安全隱患。李國杰院士說“滿意的國產設備是‘用’出來的。創新是一個試錯過程，必須給國內設備廠商試用完善的機會。設計能力再強的公司也不可能一次設計滿足全部要求，國外的系統軟件也是靠‘補丁’一步步完善的。”他呼吁如果大家能有共識，中國自主產品的成功就不需要太多的時間。

目前，李國杰院士已經卸任了一些職務，但是他身上肩負的那一份沉重的責任感以及對事業極大的熱情始終如一。作為我國計算機領域的中流砥柱，李國杰院士在推動我國計算機領域發展方面，仍在不遺余力地貢獻力量。李國杰院士老驥伏櫪的精神，讓人敬仰！