眼镜 反差 国科大“芯”后生：我用真“芯”换此生
发布日期：2024-10-11 19:33 点击次数：131
编者按：“2019年，中国科学院大学（以下简称“国科大”）启动了第一期‘一世一芯’策动。2020年7月，第一期策动的5位2016级本科生带着他们协力联想的64位RISC-V处理器SoC芯片毕业，被称为‘最硬核毕业证’，受到社会粗拙关注与认同。与第一期不同的是，第二期策动的学生需要我方零丁联想一款芯片，虽难度再次拔高，但2017级本科生杨宇恒带着芯片登上了‘山岭’，如果你问杨宇恒为什么难于登天却还要参加，‘我不会被任何东说念主劝服。’他回话。”
2021年1月的某个早上，杨宇恒正在整理桌子，桌子上仅有一台黑亮的裸露器，其余步方无一物。免除着严格的对称好意思，他早已民俗把我方的物品放到抽屉或柜子中固定的位置，就像诡计机贮存一样，既要保持桌面整洁也要追求更高效果。
他意外间瞟见麻省理工学院（MIT）的博士全奖登第奉告，却并未因此大为激昂，因为这在他的意料之中。
我是什么样的东说念主
我是一个什么样的东说念主？
这个问题很难回话，因为一个东说念主有好多面，不同期期也会有不同的成长。但关于杨宇恒而言，彻心刺骨齐有一个词随他一齐前行，那即是“严慎”。
杨宇恒在大连出身，后在沈阳就学，曾酣醉于电脑游戏。到了新环境之后，他放下我方最爱的游戏，甩掉那颗撺拳拢袖的不羁之心，雅致学习。其根底动机，就是“严慎”。
练习了旁边环境和学习“套路”后，他便运行研讨，能不行找到一种效果高的学习要领呢？为此，他在初二、高二的时候，齐试图劝服老诚，让他不写功课，或改动完收效课的形式。他认为，只须我方才最领会什么形式最能自我耕种。
他想，老诚天然是忠诚为学生好的，但我方亦然忠诚地提意见，既然我方提议了好要领，就应该被接受。但鼎新一想，既然老诚并莫得劝服他，我方也无法劝服老诚，那照旧不要松驰发言了。
这种“严慎”既让他能够在新环境中一心一意打基础，也让他变得不善于抒发。他说：“我也很困惑。在莫得把抓之前，我不会把我的念念路共享给别东说念主。无意，别东说念主齐说我方是对的，我也以为我大概应该听别东说念主的，就更不知说念该若何说了。”
于是他寡言地念书，寡言地有了我方的小爱好。
高中的他酣醉于科幻演义，《三体》之类比较火的科幻作品他齐大体读过。其中，阿西莫夫的《我，机器东说念主》让他激昂卓越，他运行念念考，什么是东说念主？什么是东说念主工智能？
杨宇恒在国科大的同学们告诉他，他们在高中的时候还是战役了诡计机。但杨宇恒在高二的时候，他对诡计机的心疼被家长和老诚看作“不务正业”。他解释说念：“在咱们那处，寰球以为这就是去玩游戏。”
出于对东说念主工智能的风趣，他寡言地去搜罗关系竹素，比如《东说念主工智能》大学讲义。但他的酣醉明显不利于备考，很快遭到了父母、老诚的抑止，终末只可偷看。
他边看边想，我方是不是能够有一个极端锐利的东说念主工智能，能不行用数学表面匡助诡计机惩处复杂问题并应用于东说念主工智能上。
带着这份风趣，他被国科大的诡计机专科诱骗过来。不同于此前的第一年适当环境和第二年放飞自我的模式，有主见的他一直在探索耕种自我的要领。不同于其他同学找师兄学姐求取训戒的形式，不善抒发的他只可我方摸索，埋头苦学。
高下而求索
如果莫得履历过真刀真枪的现实，他不会松驰抒发我方的不雅点，相同也不会被别东说念主劝服。这天然则然让他进入到漫漫长路高下而求索的景况。
诡计机舛错是用某种特定的标记系统（教唆或言语）对被处理的数据和完竣算法的过程进行的形色，是为了惩处某一问题而联想的一系列陈设有序的教唆或语句的长入。舛错送入诡计机，存放在存储器中，诡计机按照舛错，即按照为惩处某一问题而联想的一系列排好划定的教唆或语句进行职责。
比如，如果想算“1+1”等于几，那么诡计契机履历“输入信息”“存储器”“罢休器”“运算器”“输出开辟”等一步步进程，这个进程也被称为“数据流（Data Flow）”。
2018无限资源在线视频正常用户用诡计机算说念数学题只需千分之一秒眼镜 反差，但如果触及上千万的数据或繁芜的数学公式，就可能需要上千台电脑构成的超等诡计机并行诡计一个月。
若何才能让诡计机极快地处理大叫？若何仅在一台电脑以致是手机上去完竣超等诡计机才能诡计的量？在上完《诡计机构成旨趣》课程后，杨宇恒一直有这个想法。
《诡计机构成旨趣》先容的内容主若是以冯氏结构（存储教唆、划定履行）为基础，加之教唆集，以及cache、活水线等迫切的性能优化技巧。杨宇恒认为，现在诡计机的汇编言语（面向机器的舛错联想言语，即与特定的诡计机结构偏激教唆系统密切关系）不径直，太“迟滞”，“我以为这是以一种极端晦涩的形式来表述出这种并行，这样就需要诡计机的运算部件极端辛苦地去履行。我那时的念念路就是要极端径直地把舛错的需求形色给诡计机，让诡计机知说念哪些数据不错一说念算。我想的是一种新的、不一样的运算。”
他的想法是创建一种新的汇编言语，一种与冯诺依曼提议“划定履行”旨趣透顶不同的言语，“我但愿这种言语会愈加具体、愈加明确。”
他良好到“Data Flow”这一看法。他翻阅海量的文件，“我读到了关系文件，说有一种诡计机在30年前就这样联想，但其后失败了。我心想，一定要作念这个主见。”他发现MIT的Arvind讲授等东说念主是最早一批研发数据流原型机的学者。蓝本茫茫寰宇，我方并不一身，有东说念主的想法与他一辞同轨，这让他极为激昂。
殊不知，在埋头苦学的日子里，他与MIT的分缘早就有了苗头。
两年后，他收到MIT的登第奉告书时，取得与Arvind讲授视频半个小时的契机。他饱读起勇气向这位数据流诡计的前驱者提议了我方的想法和疑问，终于解答了一直以来的狐疑。
蓝本，现在诡计机发展几十年齐是在冯·诺依曼言语基础上进行开发，宽广东说念主员在此基础上还是盖了好多“楼”，如果现在再想把基础换一下，就要把那些“楼”齐拆掉，会糜掷遍实时期本钱和经济本钱，“这样之前作念的职责齐需要再行作念，我的体绑缚构需要再行联想，之后有一个极端难的东西寰球齐不想去触碰，就是划定履行。我的言语天然能够让诡计机性能很好，但是开发很难。”
于严慎之中破茧
诡计机深入的逻辑关系也致使杨宇恒有着标准的理工科判断，用诡计机术语可抒发为trade off（量度）。他会把它诓骗到活命的各个方面，比如在选课时他有三个筹算：一是老诚讲得下里巴人；二是带有我方可爱的数学常识和推导讲解；三是对异日有匡助的常识。“如果这门课适当其中两个筹算，我就会聘请它。”
按照严格的逻辑筹备，杨宇恒早在大一时就策动好了若何争取出洋访学的契机，为此准备绩点、英语成绩。
国科大本科生中快要一半齐参与过大三放学期至大四上学期的外洋高校访学样式。据统计，42.1%的第一届本科生参与过外洋访学，其中89%是寰宇名次前100的高校。杨宇恒即是国科大外洋访学队列的其中一员。他的目的地，恰是MIT。
初到MIT，他和随行的两位同学对着快餐店的菜单，面面相看。他们初来乍到，既不知说念若何点菜，也不知说念要不要交小费。服务生顺心地向他们先容菜品，他们也听不懂。吃完后，懵懵懂懂地刷了20%。直到其后，他们才知说念，蓝本在快餐店其实不错不给小费。
天然早在初高中阶段，就有老诚饱读舞他，认为他一定不错去MIT，但他“严慎”的人性让他对外洋读研一事并莫得刚烈的信心。直到他与来自列国的访学学生一说念站在MIT的会堂时，他才融会地顽固到，我方终于来到了MIT。
访学只须一个学期，但对他的改动却很大。半年时期，他先是聘请了MIT体绑缚构主见仅有的两门谈论生课程，又央求加入课题组赶快过问到科研中。领先的几周，他的确是逼着我方用简略的白话去发问，但很快，他发现我方能从相通中学到好多。课题组的东说念主也饱读舞在组会相通、学习。迟缓地，他发现相通还是不再是贫苦，而是一种令他享受的学习要领。
因此，当他归国完成我方的毕业联想时，一自新去下马看花的作风，而是积极展示我方的问题和想法。
他说：“我发现科研更多时候，并非是去提议问题的具体惩处决策，而是劝服学界去关注某个被冷漠的问题。于是，我好多时候齐在组织谈论动机中的逻辑，把已有谈论分类组织起来，形色明晰我方的谈论与它们的关系。”
他不再为我方的问题是否有价值而患得患失，而是积极地向别东说念主解释，我合法在惩处一个有价值的问题，想让别东说念主和我方一样对这些问题充满敬爱心。
活命要用最大的悉力换取最大的目田。大一的时候，他第一次听到一又友提议这个不雅点时感动得老泪纵横。那时候，一直被“严慎”管理的他没顽固到，他之是以感动，是因为他潜顽固里知说念，只须悉力才能让他有底气，敢于抒发优秀的我方。如今，他依旧善良，但还是不再下顽固自我怀疑，而是敢于抒发，敢于开拓。
于是，在报名第二期“一世一芯”样式的谈话会上，他勇敢地举起了手。
一世一芯
“一世一芯”，是一个简略的名字，本意是让每一个学生齐能带着我方联想的一款芯片毕业。2019年7月25日，国科大召开新闻发布会，先容首期“一世一芯”策动的5名同学共同主导完成了一款64位RISC-V处理器SoC芯片联想并得胜流片，完竣在芯片上得胜运行Linux操作系统以及学生我方编写的国科大素质操作系统UCAS-Core。
这则新闻很快出现在杨宇恒的手机上。他在看到这个新闻的第一眼，就想，这是一件罕见旨的事情，再莫得比这个更好的平台了。
4月底，杨宇恒还是渡过了最笨重的阶段。趁着阳光正巧，他与同学相约踏春。当杨宇恒在北海上，两手分手荡起船桨，勤辛勤恳地载着还是累得瘫在一边的师兄，饶有风趣地驶着小木船小数小数推开波澜时，小数也看不出，这个色调善良、行为谦善的22岁圆脸男孩，还是是一位能零丁联想芯片的MIT准博士谈论生。
在当初的那刹那间，他猜测，我方不错从新到尾作念一个样式，不错领有透顶按照我方想法来的代码结构，不错和寰球一说念谈论、共享问题与克服贫苦，一说念找到惩处决策。更迫切的是，这是一次契机，能够开脱长期以来手脚学生的管理，莫得实验目次，莫得实验指南，从0运行，作念出属于我方的联想。
只需要刹那间的心动，他赶快向历届参与策动的师兄学姐了解情况并报名参加第二期策动。师兄用前20分钟告诉他，这个策动强度大、难度高，如果没想明晰，千万不要去。
“我不会被劝服，我会我方作念了之后才去判断行不行。”他强调。
一运行，和他一样被新闻打动并报名的同学好多，国科大中便有十数个，但传说了策动的难度和高强度后，近一半同学破除并退出。终末留在策动里的，加上他只须11名同学，其中来自国科大的有5名。从2020年8月运行到12月底，他零丁完成处理器框架的构建、RISC-V处理器的联想与完竣、实时操作系统的移植。
让同学们令人咋舌的，是第二期策动的主见——“零丁开发”。比较于第一期调解研发一款功能完善的芯片，第二期“一世一芯”则条目每一个学生齐零丁完成属于我方的芯片，零丁查尊府、搭环境、找考证要领。尽管导师们建树了许多课程，课下齐很积极地回话问题，同学们之间也在彼此匡助，但若何找到问题、提议问题，才是零丁研发最大的问题。
关于同学们的不明，老诚们解释说念，比起现成的常识和技巧，零丁开发的才智才是学生最大的金钱。如今，中国在芯片方面与国际跳动尚有各异，濒临技巧禁闭的大环境，好多常识和技巧齐需要自行查尊府，必须从小培养不依赖别东说念主的才智。第二期的主见，不在于芯片性能多好，功能多完善，而在于每一位同学齐有我方的芯片，齐有零丁开发的才智。而这，才是着实的“一世一芯”。
终末，第二期样式接受MDD（Multi-Design Die）新架构，在一个芯片内集成9个不同的处理器联想，并不错登第任何一个联想来运行舛错。其中，杨宇恒联想的RISC-V处理器撑持I、M、Z教唆以及Machine态罢休寄存器，还是不错运行实质的操作系统，按照策动凯旋完成。
2021年6月，他带着我方联想的芯片从国科大毕业，成为彻头彻尾的“芯”后生。
在杨宇恒被MIT登第后，国科大诡计机学院讲授、“一世一芯”策动导师包云岗在一又友圈写说念，“一大早收到一个好音问，这一次，既为国科大的本科素质，也为‘一世一芯’策动。”
小科普：
任何技巧发展和东说念主才培养齐离不开期间的机遇。2018年，中兴遭到好意思国禁运；2019年5月，华为被好意思国商务部列入“实体名单”。这让越来越多的东说念主顽固到芯片在刻下期间的迫切性。
然则，我国前端芯片架构联想东说念主才存在很大的缺口。国科大诡计机学院包云岗团队对2008年到2017年诡计机体绑缚构国际顶级会论说文第一作家作念过分析，只须4%的东说念主在中国做事。
包云岗认为，怒放教唆集RISC-V不错目田地用于任何目的，允许任何东说念主联想、制造和销售RISC-V芯片和软件，通过开源，能裁汰芯片开发门槛，破解东说念主才危局，完竣换说念超车。他说：“芯片联想的门槛太高，它很容易就被几家企业操纵。如果寰球齐能作念，寰球齐有契机，这是不是惩处我国芯片问题的新念念路？也许能像开发APP一样开发芯片。”
1981年，成绩于CAD/EDA技巧的兴起，RISC体系奠基东说念主、图灵奖得主David Patterson在加州大学伯克利分校带着十几位谈论生联想出第一代RISC-I芯片并流片得胜，成为如今RISC架构的基础。
如今，RISC已进入第五代，2018年，中国怒放教唆（RISC-V）生态定约建树。成绩于开源芯片、敏捷联想的技巧发展大趋势，芯片联想门槛越来越低，各科研高校透顶能承担素质本钱，扩充开设相应的现实课程。包云岗解释说念：“某种进程上，‘一世一芯’策动的意旨在于捅破了一层窗户纸——本科生也能作念复杂的CPU芯片。”
“一世一芯”策动是一个“硅上作念素质”的现实课，同期亦然一个处理器芯片联想要领的进修场。第二期策动尝试了MDD（Multi-Design Die）架构，将来自5所高校的9个联想集成到一个芯片中，从而将每位学生的流片本钱从5万元裁汰到2万元。
开发新架构、裁汰东说念主才培养本钱，这是后生科学家的“芯”故事。关于刚刚起步的科苑学子而言，“一世一芯”是通向异日“芯”寰宇的门票。
本文原载于《国科大》杂志2021年第三期《杨宇恒：中国“芯”后生》
责编 ：张婧睿
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