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陈云霁:做全球AI芯片领跑者

2019-10-8


陈云霁,博士,中国科学院计算技术研究所研究员(正教授),首届国家自然科学基金“优秀青年基金”以及首届中组部“青年拔尖千赢国际官网 计划”入选者。20175月,获得全国创新争先奖;20198月,被评为全国“最美科技工作者”;20199月,获科学探索奖。

陈云霁从2002年起,一直从事国产处理器的研发工作,先后负责或参与了多款龙芯处理器的设计。他在包括ISCAHPCAISSCCHot ChipsIJCAIFPGASPAAIEEE Micro以及5IEEE/ACM Trans在内的学术会议及期刊上发表论文40余篇,申请专利近30项。他带领的科研团队还获得“全国青年文明号”称号。

一路“开挂”,成为“龙芯1号”研发团队最年轻成员

14岁考入中科大少年班,19岁成为国产龙芯1号研发团队中最年轻成员,24岁博士毕业,29岁晋升为研究员,33岁荣获中国青年科技奖和中科院青年科学家奖……陈云霁的人生,一路“开挂”。

1983年,陈云霁在江西南昌出生,成长在知识分子家庭的他打小就对成为一名科研工作者充满向往。

父母很重视培养他的好奇心以及获取知识的能力,而不是简单地灌输知识。在父母的引导下,陈云霁7岁时,就明确了要考入中科大少年班当一名科学家的志向。

回忆自己“短暂”的童年,陈云霁认为兴趣对自己的影响很大。书架上的书,无论是工程类还是历史类,他都爱看,这也培养了他“文理兼备”的特点。如今身为一对双胞胎女儿的父亲,陈云霁深谙培养兴趣比指明方向更重要。

陈云霁小学三年级时就将小学全部数学课程学完;9岁小学毕业时,已经把初中数学课程学完,并考上了南昌十中的少年班;14岁时,陈云霁考入中国科学技术大学少年班。

一路“开挂”的陈云霁被视作天才少年。

    在少年班,喜欢打游戏的陈云霁对计算机产生了浓厚兴趣。大三时,陈云霁凭着兴趣和执着走进研究生的实验室,成为实验室里唯一一名本科生。虽然只是给老师“打下手”,但让他兴奋不已。

    大四即将毕业时,陈云霁听到一件令他兴奋的事情。当时,中科院计算所研制国产通用处理器,即“龙芯1号”,如果能参与国产通用处理器的研发,该是多么光荣。

通用处理器是信息产业的核心部件,其地位如同发动机之于工业产业,研发这样的高技术含量产品,需要深厚的技术积累。“中国人自己到底能不能做一个这样的东西?”陈云霁心中充满了疑问。2002年,陈云霁大学毕业,如愿加入中科院计算所,跟随胡伟武研究员硕博连读,成为“龙芯1号”设计研发团队中最年轻的成员。博士毕业后,他留在了计算所。

“龙芯1号”研制的成功,为科研团队树立了自主研发通用处理器的信心。

导师胡伟武强大的意志力最让陈云霁敬佩。“胡老师能想别人不敢想、做别人不愿做的事。他敢想敢拼雷厉风行的作风,深深影响了我及后来的寒武纪团队。”

2008年,25岁的陈云霁成为8核“龙芯3号”的主架构师。

与“龙芯1号”“龙芯2号”不同,“龙芯3号”需要进行多核处理器架构设计,对处理器性能的要求大大提高。“以前是一桌菜给一桌客人吃,现在是一桌菜要给八桌客人吃”。

为顺利“上菜”,陈云霁和同事一起钻研文献,但无法找到现成解决方法。不断摸索后,他们提出并实现了一种基于层次化目录的缓存一致性协议,使“龙芯3B”在相对低的功耗下即可达到较高的峰值性能。

这段经历深刻影响了陈云霁的思想和工作方法。“无论做什么都会有看得见摸得着的系统,而且往往是‘软硬结合’的。智能芯片也是想把‘软’的人工智能算法与‘硬’的芯片结合起来。即使现在,计算所的多项研究成果依然保留着这个特色。”陈云霁说。

勇于尝试,研制出国际上首个深度学习处理器芯片

在导师胡伟武的言传身教下,陈云霁树立了更为远大的目标:“搞研究要敢于做大多数人不敢尝试的。”

2010年,陈云霁的弟弟陈天石毕业,也来到计算所工作,研究方向是人工智能,这是计算机科学的一个分支,希望用计算机模拟人的智能,并生产出能与人类智能方式相似的智能机器。

在同一个研究所工作,两兄弟经常在一起讨论问题。两人设想“做一个东西让计算机更聪明,终极目标像人一样聪明”。

在实践中,他们遇到了很多困难——他们提出了一系列基于人工智能方法的处理器研发技术,并多次向体系结构顶级会议投稿,但都以被拒而告终。这些挫折并没有让他们放弃“人工智能”之梦。

20143月,美国盐湖城召开的国际体系结构支持、编程语言和操作系统国际会议上,陈云霁领导的工作“一种小尺度的高吞吐率机器学习加速器”,获得最佳论文奖,陈天石是论文第一作者。

这不但是大陆科研机构首次在计算机系统和高性能计算领域顶级国际会议上获得最佳论文奖,也是亚洲首次、美国之外国家第二次获得该会议的最佳论文奖。

陈云霁及其所在团队为一大类神经网络加速器设计了一套名为Cambricon的指令集,在2016年的ISCA(计算机体系结构领域顶级学术会议)中获得了同行评议的最高分。

陈云霁认为,硬件的研究,尤其是神经网络芯片,对于人工智能进步,尤其是对于高级智能能力的实现会有关键的作用,智能时代迟早要到来。

他带领团队研制的国际上首个深度学习处理器芯片“寒武纪”,能在手机上本地、实时、高效、节能地完成语音识别、机器视觉、自然语言理解、图像搜索、广告推荐等关键智能应用。

陈云霁曾公开展示了在嵌入深度神经网络处理器“寒武纪”后计算机进行图片识别的速度。没有嵌入“寒武纪”的计算机,每秒只能识别一两张图片;嵌入“寒武纪”后,手机、电脑等智能终端对图片、音频等的理解速度能提升近百倍。

20182月,世界最权威的学术期刊之一——Science,也对这项工作做了报道,称中国深度学习专用处理器芯片的研发工作,是在硅谷之外的颠覆性进展。

如今的中国,高新技术发展进入“快车道”,许多领域已经处于世界前沿地位。在陈云霁看来,过去中国在芯片领域几乎没有发言权,但随着智能时代的到来,中国人实现了“弯道超车”。陈云霁说,中国有市场、有千赢国际官网 ,在智能时代,或许能够建立起以中国为主导的、开放共赢的信息产业新生态。

尽管已经走上芯片研发的“快车道”,陈云霁却不敢有丝毫松懈。他说:“我们有先发优势,并不意味着能永远冲在前面。必须要特别努力,中国才能在智能芯片的国际竞争中最终胜出。”(综合)



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