陳云霽，開(kāi)啟智能芯片“寒武紀(jì)”

正裕

他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制了全球首個(gè)深度學(xué)習(xí)處理器芯片“寒武紀(jì)1號(hào)”，能效達(dá)傳統(tǒng)芯片百倍，被國(guó)際某權(quán)威雜志刊文評(píng)價(jià)為深度學(xué)習(xí)處理器的“先驅(qū)”和“引領(lǐng)者”。他的基礎(chǔ)研究成果大規(guī)模用于多種智能手機(jī)和智能服務(wù)器中，為我國(guó)“智能+”產(chǎn)業(yè)核心芯片研發(fā)探索出一條新道路。他叫陳云霽，曾榮膺2019年“最美科技工作者”稱號(hào)和第“24屆中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆薄?h3>愛(ài)打游戲的“天才少年”

9歲上中學(xué)，14歲考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班，24歲取得中國(guó)科學(xué)院博士學(xué)位，29歲晉升為研究員，33歲榮獲中國(guó)青年科技獎(jiǎng)和中科院青年科學(xué)家獎(jiǎng)……相比同齡人，陳云霽的成長(zhǎng)像是在“快車道”上飛速行駛。每年，《麻省理工技術(shù)評(píng)論》雜志會(huì)在全球選出35位35歲以下杰出青年創(chuàng)新者。2015年，32歲的陳云霽入圍了這份榜單。作為中科院計(jì)算所研究員、博士生導(dǎo)師的他，還是一個(gè)資深游戲玩家，而且因游戲與芯片研發(fā)結(jié)緣。

“游戲給我的大學(xué)時(shí)代帶來(lái)很多樂(lè)趣，讓我打心底認(rèn)為計(jì)算機(jī)很有意思。但芯片設(shè)計(jì)靈感和科研思路，更多還是從科學(xué)實(shí)驗(yàn)和冥想上獲得的。”在陳云霽看來(lái)，芯片設(shè)計(jì)乃至科學(xué)研究某種意義上也是非常復(fù)雜、激烈的游戲，“只是，這個(gè)游戲沒(méi)有攻略，也沒(méi)有對(duì)手，我們要做的是探索方法、超越自己。”

計(jì)算機(jī)專業(yè)的陳云霽對(duì)計(jì)算機(jī)有著不一般的癡迷。大三時(shí)，他憑興趣和執(zhí)著成為研究生實(shí)驗(yàn)室里唯一一名本科生。雖然只是給老師“打下手”，但他興奮不已。大四即將畢業(yè)，陳云霽聽(tīng)說(shuō)中科院計(jì)算所開(kāi)始研制國(guó)產(chǎn)通用處理器，即“龍芯1號(hào)”。他想去中科院計(jì)算所讀研究生，又擔(dān)心自己的成績(jī)不好。

幸運(yùn)的是，后來(lái)被稱作“龍芯教父”的龍芯1號(hào)研制組組長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員、博導(dǎo)胡偉武是面試官之一。“胡老師覺(jué)得我游戲打得很好，又有做科研的潛力，就力排眾議把本科成績(jī)并不拔尖的我招為研究生。”就這樣，陳云霽跟隨胡偉武完成了碩博連讀，成為國(guó)產(chǎn)龍芯研發(fā)團(tuán)隊(duì)中最年輕的成員。

在科技界嶄露頭角

通用處理器是信息產(chǎn)業(yè)的核心部件，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。25歲那年，陳云霽成為“龍芯3號(hào)”的主設(shè)計(jì)師之一，他提出的訪存協(xié)處理器結(jié)構(gòu)，有效緩解了龍芯3B運(yùn)算帶寬比問(wèn)題;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。

與龍芯1號(hào)、2號(hào)不同，龍芯3號(hào)需要進(jìn)行多核處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)處理器性能的要求大大提高。陳云霽和同事一起鉆研文獻(xiàn)，不斷摸索后，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于層次化目錄的緩存一致性協(xié)議，使得龍芯3B在相對(duì)較低的功耗下即可達(dá)到較高的峰值性能。

這段經(jīng)歷深刻影響了陳云霽的思維方式和工作方法。“無(wú)論做什么都會(huì)有看得見(jiàn)摸得著的系統(tǒng)，而且往往是‘軟硬結(jié)合的。智能芯片也是想把‘軟的人工智能算法與‘硬的芯片結(jié)合起來(lái)。即使現(xiàn)在，計(jì)算所的多項(xiàng)研究成果依然保留著這個(gè)特色。”陳云霽進(jìn)行處理器體系結(jié)構(gòu)研究和開(kāi)發(fā)工作近十二年，胡偉武是他的恩師和領(lǐng)路人，“胡老師能想別人不敢想、做別人不愿做的事。他敢想敢拼、雷厲風(fēng)行的作風(fēng)，深深影響了我及后來(lái)的‘寒武紀(jì)團(tuán)隊(duì)。”

在外人看來(lái)，陳云霽是一個(gè)總能“彎道超車”的天才。但他卻說(shuō)：“科學(xué)研究沒(méi)有捷徑可走，要讓中國(guó)在人工智能時(shí)代實(shí)現(xiàn)‘彎道超車得下苦功夫。”

兄弟“合體”？攜手創(chuàng)第一

2008年，陳云霽和弟弟陳天石決定聯(lián)手做人工智能和芯片設(shè)計(jì)的交叉研究。小兩歲的弟弟陳天石，幾乎是沿著哥哥的腳步從中科大少年班追到了中科院計(jì)算所。陳云霽研究芯片，陳天石研究人工智能。能不能把芯片設(shè)計(jì)和人工智能研究交叉起來(lái)，做一個(gè)讓計(jì)算機(jī)更聰明的東西？這就成為最初產(chǎn)生“寒武紀(jì)”的研發(fā)設(shè)想。“我們即將進(jìn)入到一個(gè)智能時(shí)代，有必要探索智能時(shí)代的核心物質(zhì)載體，也就是智能芯片。”于是，研發(fā)專門(mén)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，成為兄弟倆的目標(biāo)。

當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)外這方面研究非常少，困難和阻力很大。陳云霽提出了一系列基于人工智能方法的處理器研發(fā)技術(shù)，并多次向體系結(jié)構(gòu)頂級(jí)會(huì)議投稿，卻都被拒絕了。“跟現(xiàn)在的熱鬧相比，當(dāng)時(shí)我更多的是感到孤獨(dú)。”但陳云霽深信，只要選擇正確方向并堅(jiān)持下去，總能逐漸改變國(guó)際學(xué)術(shù)界，“我的目標(biāo)是要做出全球第一款深度學(xué)習(xí)處理器芯片，通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)說(shuō)明了深度學(xué)習(xí)處理器的潛力。”

十年磨一劍，一朝試鋒芒。2014年，陳云霽團(tuán)隊(duì)研發(fā)推出“寒武紀(jì)1號(hào)”神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，這是全球首個(gè)深度學(xué)習(xí)處理器芯片，也是芯片與人工智能的首次“合作”。2016年，全球首款可商用的深度學(xué)習(xí)處理器“寒武紀(jì)1A”問(wèn)世，它模擬了人腦的運(yùn)算方式，可以更迅速、更精準(zhǔn)地進(jìn)行分析。陳天石清晰地記得，寒武紀(jì)芯片的第一款版本可以說(shuō)是由陳云霽沒(méi)日沒(méi)夜熬出來(lái)的。

2017年11月，寒武紀(jì)迎來(lái)了屬于自己的榮耀時(shí)刻：發(fā)布新一代AI芯片。看著在臺(tái)上口若懸河的陳天石，陳云霽選擇在臺(tái)下注視。那一年，兄弟倆雙雙獲得2017年度科技創(chuàng)新人物獎(jiǎng)。

“寒武紀(jì)”AI芯片可在計(jì)算機(jī)中模擬神經(jīng)元和突觸的計(jì)算，對(duì)信息進(jìn)行智能處理，大大提升了計(jì)算機(jī)在人工智能領(lǐng)域的計(jì)算效能。《科學(xué)》雜志稱其為國(guó)際上該方向公認(rèn)的引領(lǐng)者和“先驅(qū)”。談到以“寒武紀(jì)”命名的原因，陳云霽解釋：“寒武紀(jì)是生物進(jìn)化史上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在此之前，幾乎沒(méi)有高等動(dòng)物存在的證據(jù)。我們希望新一代計(jì)算機(jī)走上歷史舞臺(tái)，開(kāi)創(chuàng)一個(gè)機(jī)器智能爆炸性增長(zhǎng)的時(shí)代。”

如今的陳云霽，身為中科院計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)助理、中科院計(jì)算所寒武紀(jì)基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者，他盡力把感興趣的事情做到極致。“搞研究要敢于做大多數(shù)人不敢嘗試的事。胡偉武老師做‘龍芯時(shí)可謂石破天驚，大家都覺(jué)得做不出來(lái)，但他無(wú)畏打擊、堅(jiān)持前行。”2020年5月，陳云霽獲第24屆“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆保f(shuō)：“未來(lái)我還將持續(xù)探索越來(lái)越快、越來(lái)越省電、越來(lái)越‘聰明的智能芯片，搭建大規(guī)模的智能計(jì)算系統(tǒng)。比起小伙子，我也是大齡青年了，我得加倍努力，報(bào)效祖國(guó)！”

編輯 曹宏萍 2718286610@qq.com