陳云霽：人工智能是值得我投入畢生精力的“星辰大海”

2018年2月，世界權威學術期刊《Science》刊登了一篇名為《China's AI Imperative》的文章，將陳云霽團隊的深度學習處理器芯片研究成果評論為“開創性進展”、該領域的“先驅”、“公認的引領者”。這也表明，中國團隊在深度學習處理器領域多年潛心鉆研的成果已受到國際學術研究組織的關注和認可。

中國科學院計算技術研究所副所長、研究員陳云霽，20年來一直工作在國產處理器芯片研制的第一線，研制了一系列具有國際領先水平的處理器芯片。他帶領團隊突破了深度學習處理器設計中的規模、適配、能效三個核心挑戰，研制成功國際上首個深度學習處理器芯片，其智能處理能效達同期傳統芯片百倍，使深度學習處理器逐漸從理論走向實際。

陳云霽工作照。中國科學院計算技術研究所提供

中國人工智能“彎道超車”要下一番苦功夫

14歲考入中國科學技術大學少年班，24歲在中科院計算所取得博士學位，29歲晉升為研究員……在外人看來，“天才”二字用來形容陳云霽并不夸張。

“科學研究沒有捷徑可走。”陳云霽說，“要讓中國在人工智能時代實現‘彎道超車’，得下一番苦功夫。”

大學三年級，陳云霽抱著對芯片研究的興趣和熱情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，教計算機體系結構的周學海教授所在的實驗室收下了他。

大學最后一年，聽說中科院計算所開始研制國產通用處理器（即龍芯1號），陳云霽認為能參與國產通用處理器的研發，是個光榮又難得的機會。

2002年，陳云霽如愿以償來到了中科院計算所，跟隨胡偉武研究員碩博連讀，成為當時龍芯研發團隊中最年輕的成員。博士畢業后，他留在了計算所。25歲時，陳云霽成為8核龍芯3號的主要架構師。

“龍芯3號與龍芯1號、2號有所不同，已從單核發展到多核了。”陳云霽解釋說，“好比以前一桌菜給一桌客人吃，現在一桌菜要給8桌客人吃。”

面對多核處理器驗證的遇難題，陳云霽通過不斷摸索，提出了快速完整的存儲一致性檢驗方法，保障了龍芯3號的研制。終于，研究成果論文被體系結構領域旗艦會議HPCA（高性能計算架構國際研討會，體系結構領域三大旗艦會議之一）錄用，這也是HPCA上第一篇第一作者來自中國大陸的論文。

終極目標是讓計算機像人一樣聰明

進入二十一世紀之后，人工智能技術在全球范圍內飛速發展，然而智能算法規模快速增長，硬件系統的發展卻異常緩慢。為了解決這個矛盾，陳云霽與同事設想“做一個東西讓計算機更聰明，終極目標像人一樣聰明”，即面向人工智能的需求來設計芯片，而在此之前芯片的速度和功能已經成為人工智能應用發展的瓶頸。

在實踐中，這條道路遠沒有想象的那么平坦。陳云霽團隊提出了一系列基于人工智能方法的處理器研發技術，并多次向體系結構頂級會議投稿，最后都以被拒而告終。

功夫不負有心人，2014年3月美國鹽湖城召開的國際體系結構支持、編程語言和操作系統國際會議（ASPLOS）上，與INRIA的Oliver Temam教授合作的工作“一種小尺度的高吞吐率機器學習加速器”，獲得了最佳論文獎。

這不但是大陸科研機構首次在計算機體系結構頂級國際會議上獲得最佳論文獎，也是亞洲首次、美國之外國家第二次獲得ASPLOS會議的最佳論文。他們的工作將以“DianNao”和“DaDianNao”中文拼音命名的深度學習處理器架構帶到了計算機體系結構的國際舞臺。

每一份成果的背后都是無數辛勤的耕耘。陳云霽在采訪時回憶說：“對于科研的熱愛，源自于從小的家庭教育、大學與研究所的培養。這些讓我堅定了科學研究的理想信念，對它產生了非常濃厚的興趣，才能一直堅持到如今。”

人工智能是值得畢生奮斗的“星辰大海”

未來五十年，智能硬件在提升計算能力的同時，也在推進著智能算法的快速發展。究竟什么樣的抽象能讓神經網絡涌現出更強的人工智能？也許答案遙遙無期，但其前進過程中的任何一小步都將使機器更好服務人類。

回顧走過的科研之路，人工智能的星辰大海是他值得投入全部精力去探索奮斗的畢生事業。“興趣與堅持，是我在科研道路上的兩大動力來源。”陳云霽說，“從事科學研究工作既有收獲，也有很多枯燥乏味和重復的內容，一年12個月里面，可能有11個月或者是更多的時間在做重復枯燥的事情，可能只有一個月或者幾天有比較強烈的收獲感。如果說自己對于科學研究沒有興趣的話，是很難堅持下來的。”

除此之外，堅持也是非常重要的。“堅持即是積累，以保證我們的工作能夠在某些方向始終走在國際的前面。這不是因為‘天才’，而是因為興趣與堅持共同作用的奇妙反應。”

在芯片研制過程中時常會遇到各種困難。“有可能和操作系統的磨合有問題，有可能是編譯器的問題，有可能是內存兼容性的問題……我們需要像偵探一樣，根據各種跡象抽絲剝繭，把原因找出來。這個過程可能會比較長，有時候一個月、兩個月或者三個月，需要不斷打磨，最后發現問題。”陳云霽回憶說。

對于科學研究，陳云霽始終保持一種樂觀心態：“一方面，當我們開始做人工智能芯片設計交叉研究的時候，并沒有寄希望于馬上發揮價值和作用。但同時，我們也要盡百分之百的努力，要把這兩者的心態結合起來。”

寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。談及工匠精神，陳云霽有自己的理解：“工匠精神是我們的核心精神。芯片是一個鐵疙瘩，當用戶拿到它時如果出現問題往往是沒法打補丁的。芯片研制的各個環節是乘法關系，有一個環節是零，芯片就是零。如何保持幾十個或者幾百個環節，每一個環節都能做到正確無誤？要求我們做到的不僅僅是60分，而且爭取能做到100分，這就需要有工匠精神在背后做支撐。”