陈云霁：科研最兴奋的就是做无人问津的工作

梁伟

2021年11月3日，国家科学技术奖励大会在北京举行，全国青联常委、中国科学院计算技术研究所副所长陈云霁牵头的“深度学习处理器体系结构新范式”项目，获得国家自然科学奖二等奖。该项目经十余年攻关，开创了深度学习处理器基础研究方向，使其成为当前国际计算机体系结构领域最重要的研究热点之一。項目形成的深度学习处理器体系结构新范式，已经被业界广泛采用。因此，项目成果被《科学》（Science）杂志刊文评价为深度学习处理器研究的“开创性进展”“先驱”和“引领者”。

对于此次获奖，陈云霁颇为淡定，他说：“没有什么特别的感受，因为这是几年前完成的工作，获奖时距离科学创造已经过去很长时间。我认为还是在科研工作中找到规律，或者有新思路、新想法时，兴奋和幸福的感觉更加强烈。”

1983年，陈云霁出生于江西南昌，父亲是电力工程师，母亲是历史老师，还有一个小自己两岁的弟弟陈天石，父母对于兄弟俩的教育极其严格。儿时陈云霁颇为调皮，总是上蹿下跳，和弟弟干仗是常有的事，所以挨打是家常便饭，被父亲打是“男子单打”，被母亲揍是“女子单打”，而他常常受的是“混合双打”。在他记忆中，自己挨揍次数多于弟弟。

众多80后在儿时作文《我的理想》中，写过“我长大了要当科学家，为人类进步做贡献”，那时陈云霁的梦想也是如此，为了实现愿望，他一直努力前行。这其中自然离不开父母的教育和引导。他说：“我出生的年代，‘科学技术是第一生产力’的战略论断鼓舞人心。我父母确实比其他家长给予更多，他们重视培养我们的好奇心以及获取知识的能力，而不是简单地灌输知识。他们将我和弟弟养育长大的同时，让我们从小树立科学理想。这个理想在我学习成长道路上被进一步强化和固化。除了精神上的指引，在知识储备上，他们也花费了很多功夫和心血，甚至我读大学时还在督促我，对我的影响很大。”

家中书架上的书，无论是工程类还是历史类，他都喜欢看。在读第一本数学竞赛书的时候，他发现父亲的购买日期竟然是多年之前，那时候或许父亲和母亲还未曾相识。未用多久，他就将小学数学课程全部学完，9岁小学毕业时就已经将初中数学课程学完，随即考上了南昌十中少年班。整个中学期间，除了数学多次拿奖，陈云霁其他科目的成绩并不是班上最出色的。14岁那年，陈云霁考入中国科学技术大学少年班，成为一名大学生。

1997年，进入科大少年班的陈云霁，在周围都是“天才少年”的环境中显然不是最聪明，也不是最刻苦的，成绩处于班级下游，甚至还有垫底。这段被刺激的经历让他深刻懂得：必须找准自己的人生定位和发展道路。在科大，学生可以根据兴趣选择专业，班上许多同学选择了数学或者物理。陈云霁回忆，“记得数学大师陈省身给少年班题词‘不要攻第一’，我想，拿不到第一不要紧，但是得从事感兴趣的方向”。

儿时喜欢打街机，后来喜欢打“星际争霸”等游戏，陈云霁对计算机有兴趣，执着的他在大三上学期就把计算机系所有实验室的门敲了个遍，问是否接收本科生。最后，教《计算机体系结构》的周学海教授所在实验室收下了他。计算机体系结构，通俗地说，就是研究如何用晶体管的“砖石”搭出计算机的“大楼”。尽管在研发过程中，陈云霁做的都是给老师和师兄打下手的“杂活”，但他第一次感受到计算机的巨大魅力。大学最后一年，听说中科院计算所开始研制国产通用CPU（即龙芯1号），他觉得能参与国产通用CPU研发，是非常难得的机会。

爱因斯坦说：“所谓教育，是学校知识全部忘光后仍能留下的那部分东西。”这部分东西是什么，就是灵魂和素质，是闪闪发光的人文精神。科大少年班的学习生活，更加坚定了陈云霁在科学道路上继续走下去的理想。在他记忆中，科大很多老师同学，始终保持对科学的敬畏之心，将个人对科学发展的追求，融入到国家与人类的发展之中。所以，对科大，对合肥，陈云霁始终有特殊的感情。

在陈云霁理解中，做通用CPU神圣且具有挑战性，因为通用CPU作为信息产业的核心部件，其所处地位正如发动机之于工业产业的重要性。研发这样的高技术含量产品，需要深厚的技术积累，“中国人到底自己能不能做一个这样的东西”是陈云霁心中长期以来的疑问。那时的他就在想，中国如果真的有人能把它做出来，就一定要去学习，做这项研究。

2002年，陈云霁梦想成真，来到中科院计算所，获得跟随中科院计算所研究员胡伟武硕博连读的资格。胡伟武是中国本土首款32位通用处理器——龙芯1号总设计师，陈云霁成为龙芯团队最年轻成员。

回忆当初，他说：“龙芯是一个大项目，自己参与的只是局部中的局部，有‘盲人摸象’之感。”因为自身经历，陈云霁认为龙芯最初研制所面临的困难就是信心不足，为了给团队打气，胡伟武给团队讲小马过河的故事。这是所有人都耳熟能详的寓言，做通用CPU也是如此，不要听别人讲经验，因为每个国家、每个团队面临的情况都大为不同，只有自己尝试才会得出适合自己的结论。“胡老师，包括龙芯这些工作，就是帮大家蹚出一条路，建立一个这样的信心。”带着敢于探索，不怕失败的信念，龙芯一号成功了。正是龙芯一号成功，让越来越多科研团队树立自主研发通用CPU的信心，让更多中国科研人相信自己也能做好这件事情。

陈云霁说：“胡老师对我影响很大，除了学术方向，还有科研精神，一旦确立目标，就要拼尽全力去实现理想。你可以发散思维去想象，去创造，但是在最后实施的路上必须抓铁有痕、踏石留印。一个成功的理想主义者，必须在他工作的每一步，又是一个现实主义者。”

2007年，陈云霁拿到博士学位，一年后成为龙芯3号主设计师之一。他提出访存协处理器结构，有效缓解了龙芯3B运算带宽比问题；提出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。

2008年北京召开第29届夏季奥运会，中国成为世界的焦点。但热闹是别人的，陈云霁闷在中关村宿舍里，埋头写有关CPU架构的论文。在这间没空调的屋子里，诞生了首篇第一作者来自中国大陆的HPCA（高性能计算架构国际研讨会，体系结构领域三大旗舰会议之一）文章。也是这一年，陈云霁的弟弟、跟随中国科学技术大学陈国良院士和姚新教授学习人工智能算法的陈天石来计算所做客座教授，兄弟二人萌生出研发智能芯片的想法。

当时，人工智能正处于低谷期，而对人工智能和芯片设计的交叉研究不被业内人士认可，学生直接跟陈云霁表示，这一方向太过冷门，怕不好发文章，不愿意做。项目申请也较为困难，兄弟俩只能在日常工程任务之外进行研究，在办公室没日没夜地熬，一张折叠床成了他的标配，太累的时候，去撸个串也能提升满满的幸福感。他说：“要做一个好的基础研究者，你一定是个很孤独的人。自己就像在一片茫茫大雾的森林里面走，不知道哪里有出口，不知道方向在哪里，甚至不知道有没有出口，不知道自己做的到底是什么。”

但是迷茫之后，陈云霁产生了快感。“没有人做的领域，干着就有创造的空间。我坚信要做开创性或者开山立派的工作，一定是无人问津。科研最兴奋的就是做无人问津的工作，虽然这个阶段不会得到社会的迅速认可，甚至几年、数十年都得不到肯定，但这个过程中有着难以描述的、创造的快乐。”

终于，陈云霁和法国国家信息与自动化研究所合作完成了第一个深度学习处理器架构的设计。这个处理器架构命名为“电脑”，英文直接用汉语拼音“DianNao”。2014年，31岁的陈云霁和合作者们在体系结构顶级会议ASPLOS上发表了智能处理器架构“DianNao”（电脑）的研究成果，斩获当年最佳论文奖。“我们的工作在这之前接受度并不高，跟后来的热闹相比，当时更多的是孤独。”陈云霁说。

此后几年，面向大规模神经网络的DaDianNao，面向多种机器学习算法的原型处理器结构“PuDianNao”等陆续在世界顶级会议上出现，陈云霁的名字越来越被人熟知。5亿年前地球迎來一次生命大爆发，就此开启现代生物多样性大门，被称为“寒武纪”。陈云霁和同事将世界首款深度学习专用处理器芯片命名为寒武纪1号。寒武纪1号在2016年世界互联网大会上公开亮相就受到社会广泛关注，它面向智能手机、安防监控、可穿戴设备、无人机和智能驾驶等各类终端设备，在运行主流智能算法时性能功耗比全面超越CPU和GPU。

2016年，指令集“Cambricon”在国际会议ISCA上发布，一条指令即可完成一组神经元处理，相较于传统指令集的CPU，有显著的性能提升。正是这一年，中科寒武纪科技有限公司成立，陈天石出任公司CEO，陈云霁则继续留在计算所从事研究工作。

“人一辈子能做好一件事情就很不容易了。所以我选择在计算所，专心从事基础研究，没有参与寒武纪公司。有人会误以为我是寒武纪公司创始人，这个说法并不准确。”陈云霁说。

2018年，《科学》杂志刊文称陈云霁的一系列成果为深度学习处理器领域做出“开创性贡献”，陈云霁团队也被认为是该领域先驱和领导者。他说：“深度学习处理器本身的科学问题已经相对比较清晰，后面更多的是工程问题，而非科学问题；所要做的是去发现更新的科学研究方向，解决新的科学问题。”

多年来，陈云霁一直在孤独中前行，他却一直很快乐，因为这是他的兴趣所在。陈云霁认为兴趣是最好的老师。时至今日，已经是孩子父亲的他，更是感觉培养兴趣比指明方向更重要。陈云霁说：“不要总是命令孩子去做什么，平时给孩子什么样的教育模式、买一本什么书、讲一个什么故事，包括父母怎么样生活、怎么工作，都会潜移默化影响到孩子。他到底会怎么选择自己的人生方向和职业规划，不仅仅是父母口头指示。”

2020年5月，陈云霁荣获“中国青年五四奖章”，他表示，“在科学研究中，团队的作用是显而易见的，单枪匹马能做的事情始终有限，虽然奖章颁给了我，但真正应该获得荣誉的是我们研究所和实验室”。

两个月后，陈云霁当选第十三届全国青联常委。参加全国青联活动，看着周围各行各业的委员代表，陈云霁感到责任重大，他希望尽自己力量帮助身边年轻人，让他们在科学道路上走得更快一点，更稳一点。陈云霁在为科研界新生代力量作报告时，提到作家茨威格一句话：一个人生命中最大的幸运，莫过于他还年富力强的时候，发现了自己的使命。“我自己在读书、工作时，都受益于这句话”。陈云霁说，“每个人的生活都需要有一定的价值，尤其是对从事科研工作的青年工作者来说，如果能找到自己的使命，是一件非常幸运的事情”。

每个人在每个阶段都会有新的使命，今天，作为中国科学院计算技术研究所副所长的陈云霁自然使命更加重大。计算技术研究所是中国计算机事业的摇篮。怎么把研究所60多年光荣传统传承下去，助力研究所为国家计算机事业发展、为人类进步作出更大贡献，挑战较之前更加艰巨。对于未来，陈云霁说：“我们研究所能够成为世界上顶尖的计算机科学研究所，就是我最大的期待。计算所能够走到世界前沿，也就意味着中国的计算机事业走到世界前沿，这就是了不起的成就。”