陳云霽：“科研最興奮的就是做無人問津的工作”

梁偉

11月3日，國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京舉行，全國青聯(lián)常委、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所副所長陳云霽牽頭的“深度學(xué)習(xí)處理器體系結(jié)構(gòu)新范式”項目，獲得國家自然科學(xué)獎二等獎。該項目經(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)前國際計算機體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域最重要的研究熱點之一。項目形成的深度學(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，項目成果被《科學(xué)》（Science）雜志刊文評價為深度學(xué)習(xí)處理器研究的“開創(chuàng)性進展”、“先驅(qū)”和“引領(lǐng)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(xué)創(chuàng)造已經(jīng)過去很長時間。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，興奮和幸福的感覺更加強烈。”

“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，還有一個小自己兩歲的弟弟陳天石，父母對于兄弟倆的教育極其嚴(yán)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(dāng)科學(xué)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(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(xué)理想。這個理想在我學(xué)習(xí)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(xué)時還在督促我，對我的影響很大。”

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(xué)數(shù)學(xué)課程全部學(xué)完，9歲小學(xué)畢業(yè)時就已經(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。整個中學(xué)期間，除了數(shù)學(xué)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(xué)技術(shù)大學(xué)少年班，成為一名大學(xué)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(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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)校知識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。科大少年班的學(xué)習(xí)生活，更加堅定了陳云霽在科學(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)，始終保持對科學(xué)的敬畏之心，將個人對科學(xué)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，陳云霽有特殊的感情，直到今天，他身份證的號碼開頭依舊是“3401”，在某種意義上來說，他還是一個合肥人。

“一旦確立目標(biāo)，就要拼盡全力去實現(xiàn)”

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(shù)含量產(chǎn)品，需要深厚的技術(shù)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(xué)習(xí)，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(shè)計師，陳云霽成為龍芯團隊最年輕成員。

回憶當(dāng)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(rèn)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裕鐾ㄓ肅PU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。“胡老師，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(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。”

2007年，陳云霽拿到博士學(xué)位，一年后成為龍芯3號主設(shè)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(guān)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(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大陸的HPCA（高性能計算架構(gòu)國際研討會，體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)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(xué)技術(shù)大學(xué)陳國良院士和姚新教授學(xué)習(xí)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(dāng)時，人工智能正處于低谷期，而對人工智能和芯片設(shè)計的交叉研究不被業(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。項目申請也較為困難，兄弟倆只能在日常工程任務(wù)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(biāo)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(chǔ)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。”但是迷茫之后，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。我堅信要做開創(chuàng)性或者開山立派的工作，一定是無人問津。科研最興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(rèn)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。”

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(xué)習(xí)處理器架構(gòu)的設(shè)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(dāng)年最佳論文獎。“我們的工作在這之前接受度并不高，跟后來的熱鬧相比，當(dāng)時更多的是孤獨。”陳云霽說。

“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(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。寒武紀(jì)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(guān)注，它面向智能手機、安防監(jiān)控、可穿戴設(shè)備、無人機和智能駕駛等各類終端設(shè)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(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(chǔ)研究，沒有參與寒武紀(jì)公司。有人會誤以為我是寒武紀(jì)公司創(chuàng)始人，這個說法并不準(zhǔn)確。”陳云霽說。

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”，陳云霽團隊也被認(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。”

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(rèn)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?wù)隆保硎荆霸诳茖W(xué)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?wù)骂C給了我，但真正應(yīng)該獲得榮譽的是我們研究所和實驗室”。兩個月后，他當(dāng)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(zé)任重大，他希望盡自己力量幫助身邊年輕人，讓他們在科學(xué)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。“我自己在讀書、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(xué)院計算技術(shù)研究所副所長的陳云霽自然使命更加重大。計算技術(shù)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(xué)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。”