李国杰院士：中国高性能计算机产业化的开拓者

本刊记者/李清

去年岁末之际，作为我国863计划的重大成果，由国家智能计算机研究开发中心和曙光公司联合举办的“曙光1号”高性能计算机诞生20周年纪念活动在北京召开。20年前，在国家863计划支持与推动下，中国第一台SMP（对称式多处理机）“曙光1号”问世，此举成功打破了国外IT巨头对我国信息技术的垄断，曙光1号诞生的第3天，美国便宣布解除10亿次计算机对中国的禁运！两院院士王大珩认为：“曙光1号”的诞生，其后续创造出的价值和当时历史阶段的作用，不亚于两弹一星。而“曙光1号”也在1994年被李鹏总理写入了当年的《政府工作报告》。自此开始，中国的高性能计算机产业，开始走向了一条自主创新的发展之路。这种创新精神与实践汇聚成“计算的力量”，向世界预示和展现着伟大“中国梦”的宏伟蓝图。

这项重大成就的取得离不开李国杰院士的卓越贡献，李国杰是中国高性能计算机产业化的开拓者，中国工程院院士、原国家智能计算机研究开发中心主任、曙光信息产业公司董事长。李国杰院士主要从事并行处理、计算机体系结构、人工智能等领域的研究。1995年至2001年任曙光公司总裁，1995年至今任曙光公司董事长。2000年至2011年任中国科学院计算技术研究所所长。近20年来他领导中科院计算所和曙光公司为发展我国高性能计算机产业、研制龙芯高性能通用CPU芯片做出了重要贡献。他曾多次主持科学院、自然科学基金和863计划重大项目研究，两次担任973项目首席科学家，先后获得国家科学进步一等奖、二等奖、首届何梁何利基金科技进步奖等奖项。他主持研制成功“曙光1号”并行计算机，曙光1000大规模并行机和曙光2000、曙光3000超级服务器，领导计算所研制成功龙芯高性能通用CPU，其中，“曙光1号”获1994年中国科学院科技进步特等奖和1995年国家科学技术进步二等奖；曙光1000获得1996年中国科学院科技进步特等奖和1997年国家科学技术进步一等奖；曙光2000和曙光3000分别获得2001年和2003年国家科技进步二等奖。

提起李国杰院士的创新成果，他总是把成绩归功于团队！李国杰曾说，创新不一定是创造奇迹，不要太寄希望于个人的突发奇想，更多的要依靠制度的运作，依靠团队的力量。创新不等于完美，科技含量越高，错误也就越多，不要怕创新中犯错误，加强对错误的测试与验证是成功的必然保证。

峥嵘岁月 丰硕成果

李国杰院士办公室工作照

李国杰曾说：“看到国内的阴暗面，而不失去振兴中华信心的有志人才，和受过西方文化熏陶但不迷恋西方舒适生活的学者，是振兴民族产业的脊梁。”这也是他自己为人为学心路历程的集中写照。回顾一波三折的求学经历，李国杰坦言，国家的大形势可以决定个人命运。他说，虽然受了很多的挫折，却不见得是坏事，经过大起大落的锤炼，更能够“苦其心志，劳其筋骨，增益其所不能”。

1960年，李国杰进入湖南省农业机械化学院学习。1961年，该院由于国家处于困难时期而停办，他被分配到一个钢铁厂工作，被迫中断学业。1962年5月，李国杰得到消息：原下放的学生可以参加高考，他参加了第二次高考，幸运的地再次跨入了大学校门，成为了北京大学物理系的一名学生，但文化大革命中又一次被“扫地出门”。1978年，他的人生有了真正的转机，全国恢复研究生招生。他成为了中国科大计算机系的研究生。从物理系到计算机系，两个专业的跨越，李国杰认为“志向比兴趣更重要”。兴趣是可以培养的，胸怀一颗上进之心，就会发现自己的兴趣所在。1981年，李国杰前往美国普渡大学攻读博士学位，师从华云生教授。这段留学经历成为他的人生转折点。1987年他满怀报国热情学成回国。

在度过了20多年艰难曲折的求学历程之后，李国杰终于在43岁真正地开始了自己的事业。

然而事业一开始他就遇到了巨大的挑战。

高性能计算机是国家信息产业的一个制高点，当年是西方发达国家对中国施行禁运政策的年代，我们即使买来一部超级计算机，也要被关在“玻璃房子”里，只能由国外卖方人员监控使用。这在当时李国杰带领下的超算人眼里，是个令人耻辱的事情!他们当时就在心里暗暗发誓，一定要自主掌握高性能计算机的技术，为产业的未来发展开辟出新的曙光，“曙光1号”也因此得名。

在国家863计划支持下，时任国家智能计算机研究开发中心主任的李国杰带着一支从没有设计经验的队伍，克服重重障碍和困难，不讲条件、不问待遇，抱着“人生能有几回搏”、“只争朝夕”的精神，自行研制出我国第一台高性能计算机“曙光1号”，“曙光1号”成为中国第一台自主研发的全对称紧耦合共享存储多处理机系统（SMP）。李国杰本人也由此获得了1994年度何梁何利基金奖。在以后的岁月里，他们相继研制成功曙光1000、曙光2000、曙光3000等高性能计算机，这些成果使我国一跃成为少数几个有能力制造大规模并行计算机的国家之一。李国杰认为，正确的方向和开放的环境是“曙光1号”成功的关键。

据介绍，“曙光1号”定点速度每秒6.4亿，主存容量最大768MB。在对称式体系结构、操作系统核心代码并行化和支持细粒度并行的多线程技术等方面都实现了一系列的技术突破。硬件的技术突破包括多处理机共享内部总线协议设计、多机中断控制器芯片设计等；软件包括SNIX（Symmetric uNIX）操作系统采用的细粒度加锁以及动态分配I/O中断向量以实现多机系统对称式处理的方法；在UNIX核心中增加共享资源进程以及成群调度（Gang Scheduling）策略，在用户空间以库函数的方式实现线程（Threads）概念，支持中微粒度的并行计算等。

推动科技产业化 架起创新的桥梁

除了知名学者外，李国杰院士还有另外一个身份——曙光信息产业有限公司董事长。1995年，作为中国市场上首台自主研发的高性能计算机，“曙光1号”折价2000万人民币知识产权，吸引资金成立了曙光信息产业有限公司，李国杰任董事长兼总裁。

李国杰院士参加中国共产党第17次全国代表大会

曙光这么多年在技术上没有走过什么弯路，缘于李国杰的不断纠偏。在曙光现任总裁历军看来，他的导师李国杰院士一直“站在高处，方向把握得很好，指导非常有效”。多年来，李国杰院士与历军总裁一起，带领这家公司从一家弱小的研究所转制企业迅速发展成为重要的高性能计算机厂商。市场研究机构IDC日前公布的报告显示，曙光公司成为国内唯一一家继续跻身世界高性能计算机领域前十强的企业。2004年，曙光4000A系统峰值超10.2万亿次，成为中国第一台进入全球超级计算机500强排行榜前十的计算机；2008年，曙光5000A再次入选TOP500榜单前十位，成为亚洲最快的超级计算机；2010年，曙光星云系统峰值每秒3000万亿次，实测峰值达每秒1271万亿次，位列世界第二。目前，“曙光星云”超级计算机的运算能力已经相当于20年前“曙光1号”的400多万倍。在“2013年中国高性能计算机TOP100排行榜”中，曙光以35%的市场占有率，连续5年蝉联国内市场份额第一。借助开拓大数据应用领域的硕果，以及云计算市场稳步提升的态势，曙光高性能计算机营业额的排名已升至全球第六，亚洲第一。

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是中华民族最深沉的民族禀赋。当前，我国各大领域的信息化建设都需要创新应用的鼎力支撑，而高性能计算无疑成为了中国信息化的巨大动力。“信息技术是当今世界创新速度最快、通用性最广、渗透性最强的高技术，信息科技领域的创新能力和发展水平是国家创新能力的突出体现。”李国杰如是说。近年来，肩负着创新驱动使命的曙光公司，以技术带动市场，始终坚持自主创新，曙光公司从技术创新走向产业化，让高性能计算走出实验室，广泛应用在国民经济各领域。在这个创新驱动产业发展的过程中，我国也跃入了超级计算机强国之列。

李国杰院士于2012年在神州9号酒泉发射中心

李国杰说：“实践证明：选择做什么事情，不做什么事情确实很重要，如果大的方向没选准，工作的价值就不大。做计算机与做论文不一样，应当更多地与国家的重大需求，与市场需要结合起来。”李国杰表示，目前云计算已经走过了概念炒作期，进入了稳步发展的平台期。接下来借助云计算推动产业转型升级，对经济和民生产生实实在在的影响，是发展云计算产业的下一个目标。“要特别强调以应用牵引云计算和智慧城市建设，这是云计算良性发展的必由之路。”李国杰认为，曙光公司开发出很多云计算应用软件和解决方案，已投入到商业运行，接受了市场洗礼。近年来，曙光公司正在逐步从“硬件提供商”向“云计算服务提供商”迈进，目前已在中国西南、华南、华中、东北等地成功实现了“城市云”布局，筹建了成都、无锡、南京、包头等十个城市云计算中心，产生了较好的社会效益。曙光公司于去年12月19日宣布计划三年内在中国完成云计算战略布局。曙光提出的云计算模式叫做“城市云”，近年来曙光重点在城市云和政务云方面进行深入发展，并已在全国范围内部署了多个计算中心。城市云与智慧城市是相通的，都是为了让居民与企业更加自由、方便地享受信息化带来的便利。曙光还将其计算能力推广到互联网、金融、电信、生物、气象、石油、科研、电力等多个重点领域，使其成为目前能与国外大公司相抗衡的“中流砥柱”。曙光公司也因此成为我国高技术领域依靠自主创新发展壮大的一个成功范例。“脚踏实地，不慕虚荣”，这是李国杰在国家智能计算机研究开发中心成立初期写下的自勉题词，也是对曙光推广发展云计算的期望。他要求曙光公司走“在实践中创新”的路线，脚踏实地推广云计算应用。

2013年，曙光公司再次担任科技先锋，在业内率先推出的XData大数据一体机与解决方案，从数据收集、数据存储、数据分析、数据应用等方面构建了完整的数据管理链条，并为政府管理和企业决策提供了安全可信的大数据支持平台。据报道，曙光公司市场份额不断上升，主要是因为公司把高性能计算与现在主流的IT趋势结合起来。曙光目前正在研究整合大数据与云计算的高性能计算机，预计今年年底前做出具体产品。高性能计算契合了大数据在运算能力、高性能存储等方面需求，而大数据则给高性能计算提供了新型商业市场，有助于推动高性能计算拓展新的市场蓝海，两者在产业生态链上的紧密衔接可以很好的推进信息资源组织模式的深入变革与发展。

为产业发展建言献策

早在1980年，美国未来学家阿尔文•托夫勒便在《第三次浪潮》一书中，将大数据赞颂为“第三次浪潮的华彩乐章”。不过，直到2009年，“大数据”才开始成为互联网信息技术行业的流行词汇。今天，“大数据”已经在各行各业衍生出形形色色的数据应用。李国杰院士曾表示：“推动大数据研究的动力主要来自企业的经济效益”。IBM、谷歌、亚马逊、Facebook等跨国巨头正是发展大数据技术的主要推动者。

在去年12月举办的中国大数据技术大会上，李国杰表示，应加强推广用已掌握的大数据技术来处理、发展国内的数据产业。他特别强调，需提高国内企业的数据意识。李国杰认为，从技术发展的角度来看，大数据就是三件事：第一是提高数据意识，用现有的数据处理技术发展数据产业，不纠缠什么是大数据；第二是应对大数据对技术的挑战，研究处理、存储大数据的新技术；第三是不断地把新技术用于大数据处理，从已有的数据处理技术过渡到变革性的大数据新技术。李国杰认为大数据将颠覆过去的商业思维，未来企业的核心竞争力，既不是资金，也不是现有市场规模，而是对大数据的掌控分析能力。

李国杰认为大数据对产业生态环境的颠覆基于以下三大趋势：首先，软件的价值同它所管理的数据的规模和活性成正比；其次，越靠近最终用户的企业，将在产业链中拥有越大的发言权；第三，数据将成为核心资产。形成繁荣的大数据生态系统，必须做好两件事：第一要尽量扩大数据的来源，第二要尽量发现大数据的价值。

李国杰认为大数据的商业机会主要分为两类：一类是提供“硬件+软件+数据”的整体解决方案，以平台性为特征，提供基础服务，如IBM、微软等公司；另一类是以Facebook、亚马逊和谷歌等公司为代表，基于自身海量的用户信息，提供精准营销和个性化广告推介等商业活动。其中大数据产业链的上游公司掌握大数据标准，开展跨网站、跨产品、跨终端、跨平台的网络服务，掌握全部网络用户和服务提供商，实现人、机、物三元世界的融合；中游控制某些垂直领域大数据的公司，在特定区域成为规则制定者和商业模式创新者；下游是大数据生态圈里的数据提供者、特色服务运营者和产品分销商，其中一半以上将被淘汰。

李国杰为大数据时代我国的信息安全问题担忧。他公开表示，美国“棱镜”计划给国家信息安全敲响了警钟，政府应该对国产厂商自主可控的信息系统加大政策支持力度，并对国外公司建立严格的审查机制和市场准入制度。

从技术层面而言，科学家至今还没有最有效的办法为个人隐私“上保险”。 李国杰指出，“棱镜”只是全球信息战争的冰山一角，我国信息安全问题面临着越发严峻的挑战。大数据时代的信息安全恐怕需要新的社会规则来规范使用数据的行为。李国杰在接受媒体采访时曾表示：“如何通过立法和各种手段真正保护个人的隐私，这是国家需要高度重视的一个新的安全问题。”

他曾在报告中指出，“棱镜”计划的曝光让我们认识到，为短期经济利益忽视信息安全的做法无异于饮鸩止渴，非常危险。他表示，经过30年的改革开放，我们的主要经验还是利用廉价劳动力做信息产品的组装加工，对于建立有技术自主权的产业生态系统却没能走出一条成功的道路。他说，“经过多年的竞争洗礼，现在是建立自主生态系统的时候了。”

李国杰院士还呼吁国人积极支持我们中国人自主的产品，对尚且稚嫩的中国自主产品多一点包容，要给国产软件“打补丁”的机会，因为信息产业不同于传统产业，先占领市场的企业通过软件兼容性使用户产生路径依赖，后来者打破技术垄断十分困难。在李国杰看来，“现在是发展有技术自主权的信息产业、建立自主可控技术体系的时候了，大数据和云计算给发展自主可控的计算机体系带来难得机遇。”李国杰指出，对于国防和国家机要部门，确保信息安全是第一位要求。应当采取“国产设备和软件到什么水平就用什么水平产品，以用促产”的政策，最大限度避免芯片和软件“后门”等安全隐患。李国杰院士说“满意的国产设备是‘用’出来的。创新是一个试错过程，必须给国内设备厂商试用完善的机会。设计能力再强的公司也不可能一次设计满足全部要求，国外的系统软件也是靠‘补丁’一步步完善的。”他呼吁如果大家能有共识，中国自主产品的成功就不需要太多的时间。

目前，李国杰院士已经卸任了一些职务，但是他身上肩负的那一份沉重的责任感以及对事业极大的热情始终如一。作为我国计算机领域的中流砥柱，李国杰院士在推动我国计算机领域发展方面，仍在不遗余力地贡献力量。李国杰院士老骥伏枥的精神，让人敬仰！