高性能計算機和微處理器應用的領(lǐng)域十分廣泛，是信息時(shí)代的基石
 

      說(shuō)起計算機體系結構國家重點(diǎn)實(shí)驗室，大多數人都會(huì )感到十分陌生而又神秘莫測；說(shuō)起中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所，很多人可能也并不知道聯(lián)想、曙光、龍芯這些令國人揚眉吐氣的名字背后，到底和它有何淵源。作為我們國家在計算機體系結構方向上設立的首個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，計算機體系結構國家重點(diǎn)實(shí)驗室神秘的面紗背后，到底是何廬山真面目呢？

民族信息產(chǎn)業(yè)的“曙光”

    在各種類(lèi)型的計算機中，高性能計算機尤為重要。它又稱(chēng)戰略計算機，代表著(zhù)計算機領(lǐng)域的最高水平，一直被視作一個(gè)國家高科技實(shí)力的標志，也是世界各國競相爭奪的科技戰略制高點(diǎn)。通用微處理器，也就是CPU，則是計算機產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一，對國家的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及信息安全具有重要戰略意義。

    “IBM、英特爾、惠普這些耳熟能詳的名字，幾乎代表了美國的核心產(chǎn)業(yè)競爭力。”中科院計算所所長(cháng)、計算機體系結構國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任孫凝暉告訴記者，在我國自主研制出曙光高性能計算機和龍芯CPU之前，這樣重要的戰略性支柱產(chǎn)業(yè)，我們自己基本不掌握核心技術(shù)，完全受制于人。西方也一直將高性能計算機列在禁止對我國出口的名單上，就連石油勘探、氣象預報部門(mén)進(jìn)口的計算機都要在外國人的監控下使用。

    說(shuō)到曙光和龍芯，就不能不提到計算所前任所長(cháng)、計算機體系結構國家重點(diǎn)實(shí)驗室學(xué)術(shù)委員會(huì )主任李國杰院士。1988年，李國杰回國后，長(cháng)期致力于計算機體系結構的研究、開(kāi)發(fā)工作，是計算所曙光高性能計算機和龍芯CPU兩項事業(yè)的領(lǐng)路人。計算機體系結構實(shí)驗室，也正是在李國杰院士的領(lǐng)導和策劃下誕生的。

    1993年，在李國杰的帶領(lǐng)下，自主研制出了我國第一臺SMP（對稱(chēng)式多處理機）結構計算機——曙光1號，闖出了一條中國的高性能計算機之路。曙光1號是我國“863”計劃取得的一項重大成果，它標志著(zhù)我國已掌握了設計制造支持多線(xiàn)程機制的對稱(chēng)式緊耦合并行機的世界先進(jìn)水平，縮短了我國在并行處理技術(shù)上與國外的差距。

    現在，在高性能計算機的世界舞臺上，曙光無(wú)疑已經(jīng)占有了一席之地。曙光團隊解決了系統規模、計算密度、系統效能的三大難題，實(shí)現了高效能計算機從十萬(wàn)億次提升到百萬(wàn)億次、千萬(wàn)億次的跨越。曙光5000A位列TOP500第10名，是當時(shí)世界上美國之外最快的HPC；曙光6000（星云）位列TOP500第2名，實(shí)現了中國高性能計算技術(shù)跨越式的進(jìn)步。曙光團隊的“曙光高效能計算機系統關(guān)鍵技術(shù)及應用”獲得了2013年度國家科技進(jìn)步獎二等獎。

做產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新的源頭

    在中科院“創(chuàng )新2020”新時(shí)期，計算所的定位是要做“計算機產(chǎn)業(yè)的技術(shù)源頭”。在孫凝暉的“夢(mèng)想藍圖”中，國家重點(diǎn)實(shí)驗室將是我國計算機產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新“源頭的源頭”。

    “對于計算機這種具有很強產(chǎn)業(yè)導向的學(xué)科來(lái)說(shuō)，僅做知識發(fā)現是不夠的，也不是發(fā)發(fā)論文就可以的。我們希望研究成果對于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生比較重大的影響，這是我們和一些從事基礎科學(xué)研究的實(shí)驗室不同的地方。”孫凝暉希望更多地肩負起驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重任。“科研力量向一線(xiàn)傾斜，鼓勵科研人員深入到第一線(xiàn)，包括與企業(yè)合作研發(fā)它們真正需求的產(chǎn)品和技術(shù)。”實(shí)驗室最年輕的研究員陳云霽說(shuō)，“我們做的工作都是跟產(chǎn)業(yè)、跟實(shí)際的應用結合得非常緊密的，為了解決實(shí)際問(wèn)題而研究。”

    實(shí)驗室常務(wù)副主任李曉維解釋到，實(shí)驗室是從事應用基礎研究的實(shí)驗室，其特色是技術(shù)的輻射作用，很多技術(shù)創(chuàng )新的源頭來(lái)自于實(shí)驗室。通過(guò)創(chuàng )新方法到關(guān)鍵技術(shù)，由產(chǎn)品原型到產(chǎn)品，再到推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，形成一條“想得到、做得出、用得上、賣(mài)得掉”的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

    正因為如此，才有了當年李國杰院士的下海創(chuàng )業(yè)，創(chuàng )辦了曙光公司，干起了自己并不熟悉的企業(yè)；正因為如此，他才迎難而上，敢于在專(zhuān)利叢生的通用芯片領(lǐng)域領(lǐng)導龍芯團隊殺出一條血路。曙光高效能計算機已成為世界上速度最快、性?xún)r(jià)比最好的機群系統，2009年至2013年連續5年取得中國市場(chǎng)占有率第一名的成績(jì)。以曙光刀片服務(wù)器為主的產(chǎn)品近三年累計銷(xiāo)售額超過(guò)21億元，經(jīng)濟社會(huì )效益顯著(zhù)。

    孫凝暉介紹，從“強調價(jià)值導向的研究”這一宗旨出發(fā)，實(shí)驗室肩負三大使命，一是為提高我國計算機體系結構整體研究水平作出貢獻；二是彌補本土創(chuàng )新鏈條的欠缺，加強“源頭”的創(chuàng )新力度；三是作對中國信息產(chǎn)業(yè)有價(jià)值的研究。具體而言，實(shí)驗室要在十年之內完成兩大突破，即研制艾級超級計算機和十億級高通量計算機，以及研發(fā)出解決數據處理難題的數據處理器（DPU）。

架科技產(chǎn)業(yè)的橋梁

    采訪(fǎng)這個(gè)實(shí)驗室有點(diǎn)令記者意外：沒(méi)有想象中滿(mǎn)目琳瑯復雜的科研儀器設備和穿著(zhù)白大褂一臉嚴肅的科研人員做著(zhù)古怪的實(shí)驗，這里就和普通的寫(xiě)字樓差不多，格子間里每個(gè)人面前放著(zhù)電腦而已。捕捉不到充滿(mǎn)畫(huà)面感的鏡頭，只能欣賞思維碰撞的火花。

    談到我國信息產(chǎn)業(yè)的現狀，李國杰院士仍舊顯得憂(yōu)心忡忡。“在計算機領(lǐng)域，沒(méi)有自己的核心技術(shù)，所有的東西都是人家的，談什么信息安全？”他告訴記者，因為核心技術(shù)是別人的專(zhuān)利，我國的著(zhù)名通訊企業(yè)，每年都要將收入的5%至7%向美國高通公司繳納專(zhuān)利授權費；不僅如此，自己所有的專(zhuān)利技術(shù)還要讓別人免費使用。“說(shuō)到底是自身實(shí)力不行，如果能讓別人不得不用你的專(zhuān)利，這樣才能坐下來(lái)談判。”

    在信息科技領(lǐng)域，有個(gè)殘酷的法則，就是“贏(yíng)家通吃”：市場(chǎng)的絕大部分份額都會(huì )為第一名所占有，留給第二名及后來(lái)者的機會(huì )少得可憐。因此，盡管我們已經(jīng)“從無(wú)到有”艱難地邁出了第一步，但如果不能做到第一，實(shí)際上依然沒(méi)有話(huà)語(yǔ)權。如何趕超，正是計算所和實(shí)驗室努力的方向。

    “現在經(jīng)常說(shuō)科技和經(jīng)濟‘兩張皮’現象，實(shí)際上從學(xué)術(shù)到技術(shù)再到產(chǎn)業(yè)，中間有兩道斷裂帶。通常說(shuō)的是我們缺乏從技術(shù)到產(chǎn)品的轉移，實(shí)際上從學(xué)術(shù)到技術(shù)之間，也缺乏轉化。我們希望為這兩條鴻溝架起橋梁，打通整個(gè)學(xué)術(shù)—技術(shù)—產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈條。”孫凝暉所長(cháng)也對產(chǎn)業(yè)報國寄予厚望。

    科技如何更好地轉化為生產(chǎn)力？盡管沒(méi)有定論，不過(guò)在孫凝暉看來(lái)，產(chǎn)學(xué)研結合的人才流轉機制是個(gè)很好的途徑。孫凝暉鼓勵科研人員和他的學(xué)生們去企業(yè)，或者自己創(chuàng )業(yè)，計算所和實(shí)驗室每年都有很多優(yōu)秀畢業(yè)生去大型公司的核心研發(fā)部門(mén)。實(shí)驗室副主任馮曉兵也提到，一般意義上理解的技術(shù)轉移只是把技術(shù)轉移過(guò)去，而美國更多的是“人帶技術(shù)”一起過(guò)去。實(shí)驗室跟華為的合作，就是希望將來(lái)“人帶著(zhù)技術(shù)”一起轉移過(guò)去，開(kāi)辟一條新的道路。今年，實(shí)驗室畢業(yè)的多位博士都去了華為工作。