陈云霁，开启智能芯片“寒武纪”

正裕

他带领团队研制了全球首个深度学习处理器芯片“寒武纪1号”，能效达传统芯片百倍，被国际某权威杂志刊文评价为深度学习处理器的“先驱”和“引领者”。他的基础研究成果大规模用于多种智能手机和智能服务器中，为我国“智能+”產业核心芯片研发探索出一条新道路。他叫陈云霁，曾荣膺2019年“最美科技工作者”称号和第“24届中国青年五四奖章”。

爱打游戏的“天才少年”

9岁上中学，14岁考入中国科学技术大学少年班，24岁取得中国科学院博士学位，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……相比同龄人，陈云霁的成长像是在“快车道”上飞速行驶。每年，《麻省理工技术评论》杂志会在全球选出35位35岁以下杰出青年创新者。2015年，32岁的陈云霁入围了这份榜单。作为中科院计算所研究员、博士生导师的他，还是一个资深游戏玩家，而且因游戏与芯片研发结缘。

“游戏给我的大学时代带来很多乐趣，让我打心底认为计算机很有意思。但芯片设计灵感和科研思路，更多还是从科学实验和冥想上获得的。”在陈云霁看来，芯片设计乃至科学研究某种意义上也是非常复杂、激烈的游戏，“只是，这个游戏没有攻略，也没有对手，我们要做的是探索方法、超越自己。”

计算机专业的陈云霁对计算机有着不一般的痴迷。大三时，他凭兴趣和执着成为研究生实验室里唯一一名本科生。虽然只是给老师“打下手”，但他兴奋不已。大四即将毕业，陈云霁听说中科院计算所开始研制国产通用处理器，即“龙芯1号”。他想去中科院计算所读研究生，又担心自己的成绩不好。

幸运的是，后来被称作“龙芯教父”的龙芯1号研制组组长，中国科学院计算技术研究所研究员、博导胡伟武是面试官之一。“胡老师觉得我游戏打得很好，又有做科研的潜力，就力排众议把本科成绩并不拔尖的我招为研究生。”就这样，陈云霁跟随胡伟武完成了硕博连读，成为国产龙芯研发团队中最年轻的成员。

在科技界崭露头角

通用处理器是信息产业的核心部件，研发这样的高技术含量产品，需要深厚的技术积累。25岁那年，陈云霁成为“龙芯3号”的主设计师之一，他提出的访存协处理器结构，有效缓解了龙芯3B运算带宽比问题;片上多核处理器的有界误差全局时钟理论，解决了多核处理器验证和调试的一系列关键难题。

与龙芯1号、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。陈云霁和同事一起钻研文献，不断摸索后，提出并实现了一种基于层次化目录的缓存一致性协议，使得龙芯3B在相对较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维方式和工作方法。“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。”陈云霁进行处理器体系结构研究和开发工作近十二年，胡伟武是他的恩师和领路人，“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。”

在外人看来，陈云霁是一个总能“弯道超车”的天才。但他却说：“科学研究没有捷径可走，要让中国在人工智能时代实现‘弯道超车得下苦功夫。”

兄弟“合体”？携手创第一

2008年，陈云霁和弟弟陈天石决定联手做人工智能和芯片设计的交叉研究。小两岁的弟弟陈天石，几乎是沿着哥哥的脚步从中科大少年班追到了中科院计算所。陈云霁研究芯片，陈天石研究人工智能。能不能把芯片设计和人工智能研究交叉起来，做一个让计算机更聪明的东西？这就成为最初产生“寒武纪”的研发设想。“我们即将进入到一个智能时代，有必要探索智能时代的核心物质载体，也就是智能芯片。”于是，研发专门的神经网络处理器，成为兄弟俩的目标。

当时，国内外这方面研究非常少，困难和阻力很大。陈云霁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，却都被拒绝了。“跟现在的热闹相比，当时我更多的是感到孤独。”但陈云霁深信，只要选择正确方向并坚持下去，总能逐渐改变国际学术界，“我的目标是要做出全球第一款深度学习处理器芯片，通过实际数据说明了深度学习处理器的潜力。”

十年磨一剑，一朝试锋芒。2014年，陈云霁团队研发推出“寒武纪1号”神经网络处理器，这是全球首个深度学习处理器芯片，也是芯片与人工智能的首次“合作”。2016年，全球首款可商用的深度学习处理器“寒武纪1A”问世，它模拟了人脑的运算方式，可以更迅速、更精准地进行分析。陈天石清晰地记得，寒武纪芯片的第一款版本可以说是由陈云霁没日没夜熬出来的。

2017年11月，寒武纪迎来了属于自己的荣耀时刻：发布新一代AI芯片。看着在台上口若悬河的陈天石，陈云霁选择在台下注视。那一年，兄弟俩双双获得2017年度科技创新人物奖。

“寒武纪”AI芯片可在计算机中模拟神经元和突触的计算，对信息进行智能处理，大大提升了计算机在人工智能领域的计算效能。《科学》杂志称其为国际上该方向公认的引领者和“先驱”。谈到以“寒武纪”命名的原因，陈云霁解释：“寒武纪是生物进化史上的转折点，在此之前，几乎没有高等动物存在的证据。我们希望新一代计算机走上历史舞台，开创一个机器智能爆炸性增长的时代。”

如今的陈云霁，身为中科院计算技术研究所所长助理、中科院计算所寒武纪基础研究团队的领导者，他尽力把感兴趣的事情做到极致。“搞研究要敢于做大多数人不敢尝试的事。胡伟武老师做‘龙芯时可谓石破天惊，大家都觉得做不出来，但他无畏打击、坚持前行。”2020年5月，陈云霁获第24届“中国青年五四奖章”，他说：“未来我还将持续探索越来越快、越来越省电、越来越‘聪明的智能芯片，搭建大规模的智能计算系统。比起小伙子，我也是大龄青年了，我得加倍努力，报效祖国！”

编辑 曹宏萍 2718286610@qq.com