女儿初熟 国科大“芯”后生：我用真“芯”换此生
发布日期：2024-10-11 20:03 点击次数：115
女儿初熟
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’接头。2020年7月，第一期接头的5位2016级本科生带着他们协力假想的64位RISC-V处理器SoC芯片毕业，被称为‘最硬核毕业证’，受到社会鄙俚关注与认同。与第一期不同的是，第二期接头的学生需要我方零丁假想一款芯片，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，‘我不会被任何东谈主劝服。’他报酬。”
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泄漏器，其余步方无一物。顺从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，就像猜度机贮存一样，既要保持桌面整洁也要追求更高后果。
他不测间瞟见麻省理工学院（MIT）的博士全奖登第示知，却并未因此大为甘愿，因为这在他的料想之中。
我是什么样的东谈主
我是一个什么样的东谈主？
这个问题很难报酬，因为一个东谈主有许多面，不同期期也会有不同的成长。但关于杨宇恒而言，原原来本齐有一个词随他一齐前行，那等于“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，细腻学习。其根柢动机，就是“严慎”。
熟练了相近环境和学习“套路”后，他便启动琢磨，能不可找到一种后果高的学习方法呢？为此，他在初二、高二的时候，齐试图劝服诚实，让他不写功课，或改变完见效课的样式。他认为，唯有我方才最赫然什么样式最能自我擢升。
他想，诚实天然是忠诚为学生好的，但我方亦然忠诚地提意见，既然我方提议了好方法，就应该被接受。但改换一想，既然诚实并莫得劝服他，我方也无法劝服诚实，那照旧不要松弛发言了。
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。在莫得主持之前，我不会把我的念念路共享给别东谈主。无意，别东谈主齐说我方是对的，我也以为我梗概应该听别东谈主的，就更不知谈该若何说了。”
于是他默然地念书，默然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，机器东谈主》让他甘愿稀薄，他启动念念考，什么是东谈主？什么是东谈主工智能？
杨宇恒在国科大的同学们告诉他，他们在高中的时候仍是战争了猜度机。但杨宇恒在高二的时候，他对猜度机的疼爱被家长和诚实看作“不务正业”。他解释谈：“在咱们何处，公共以为这就是去玩游戏。”
出于对东谈主工智能的风趣，他默然地去搜罗关联册本，比如《东谈主工智能》大学讲义。但他的酣醉彰着不利于备考，很快遭到了父母、诚实的阻遏，临了只可偷看。
他边看边想，我方是不是能够有一个极端锋利的东谈主工智能，能不可用数学表面匡助猜度机不断复杂问题并应用于东谈主工智能上。
带着这份风趣，他被国科大的猜度机专科眩惑过来。不同于此前的第一年妥当环境和第二年放飞自我的模式，有宗旨的他一直在探索擢升自我的方法。不同于其他同学找师兄学姐求取教授的样式，不善抒发的他只可我方摸索，埋头苦学。
坎坷而求索
如果莫得资格过真刀真枪的推行，他不会松弛抒发我方的不雅点，同样也不会被别东谈主劝服。这自关联词然让他进入到漫漫长路坎坷而求索的景象。
猜度神秘津是用某种特定的象征系统（辅导或言语）对被处理的数据和已毕算法的过程进行的描绘，是为了不断某一问题而假想的一系列胪列有序的辅导或语句的纠合。要津送入猜度机，存放在存储器中，猜度机按照要津，即按照为不断某一问题而假想的一系列排好端正的辅导或语句进行责任。
比如女儿初熟，如果想算“1+1”等于几，那么猜度契机资格“输入信息”“存储器”“界限器”“运算器”“输出诱惑”等一步步历程，这个历程也被称为“数据流（Data Flow）”。
平时用户用猜度机算谈数学题只需千分之一秒，但如果波及上千万的数据或杂乱的数学公式，就可能需要上千台电脑构成的超等猜度机并行猜度一个月。
若何才智让猜度机极快地处理号召？如何仅在一台电脑以致是手机上去已毕超等猜度机才智猜度的量？在上完《猜度机构成旨趣》课程后，杨宇恒一直有这个想法。
《猜度机构成旨趣》先容的内容主如果以冯氏结构（存储辅导、端正实施）为基础，加之辅导集，以及cache、活水线等枢纽的性能优化期间。杨宇恒认为，现在猜度机的汇编言语（面向机器的要津假想言语，即与特定的猜度机结构极度辅导系统密切关联）不顺利，太“疲塌”，“我以为这是以一种极端晦涩的样式来表述出这种并行，这样就需要猜度机的运算部件极端贫苦地去实施。我其时的念念路就是要极端顺利地把要津的需求描绘给猜度机，让猜度机知谈哪些数据不错统统这个词算。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“端正实施”旨趣十足不同的言语，“我但愿这种言语会愈加具体、愈加明确。”
他刺目到“Data Flow”这一见解。他翻阅海量的文件，“我读到了关联文件，说有一种猜度机在30年前就这样假想，但自后失败了。我心想，一定要作念这个标的。”他发现MIT的Arvind讲授等东谈主是最早一批研发数据流原型机的学者。原来茫茫天下，我方并不孤苦，有东谈主的想法与他异途同归，这让他极为甘愿。
殊不知，在埋头苦学的日子里，他与MIT的因缘早就有了苗头。
两年后，他收到MIT的登第示知书时，赢得与Arvind讲授视频半个小时的契机。他饱读起勇气向这位数据流猜度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疑心。
原来，现在猜度机发展几十年齐是在冯·诺依曼言语基础上进行开发，繁密东谈主员在此基础上仍是盖了许多“楼”，如果现在再想把基础换一下，就要把那些“楼”齐拆掉，会挥霍雄壮时候资本和经济资本，“这样之前作念的责任齐需要从新作念，我的体捆绑构需要从新假想，之后有一个极端难的东西公共齐不想去触碰，就是端正实施。我的言语天然能够让猜度机性能很好，然而开发很难。”
于严慎之中破茧
猜度机长远的逻辑联系也致使杨宇恒有着步调的理工科判断，用猜度机术语可抒发为trade off（衡量）。他会把它行使到生涯的各个方面，比如在选课时他有三个宗旨：一是诚实讲得脍炙人丁；二是带有我方可爱的数学常识和推导讲授；三是对改日有匡助的常识。“如果这门课相宜其中两个宗旨，我就会遴选它。”
按照严格的逻辑盘算，杨宇恒早在大一时就接头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国外高校访学样式。据统计，42.1%的第一届本科生参与过国外访学，其中89%是天下排行前100的高校。杨宇恒等于国科大国外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，目目相觑。他们初来乍到，既不知谈若何点菜，也不知谈要不要交小费。服务生热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%。直到自后，他们才知谈，原来在快餐店其实不错不给小费。
天然早在初高中阶段，就有诚实饱读动他，认为他一定不错去MIT，但他“严慎”的人道让他对国外读研一事并莫得坚硬的信心。直到他与来自列国的访学学生统统这个词站在MIT的会堂时，他才清楚地顽强到，我方终于来到了MIT。
访学唯有一个学期，但对他的改变却很大。半年时候，他先是遴选了MIT体捆绑构标的仅有的两门研究生课程，又肯求加入课题组赶紧插足到科研中。率先的几周，他险些是逼着我方用不详的白话去发问，但很快，他发现我方能从通常中学到许多。课题组的东谈主也饱读动在组会通常、学习。徐徐地，他发现通常仍是不再是贫困，而是一种令他享受的学习方法。
因此，当他归国完成我方的毕业假想时，一悛改去下马看花的立场，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不断决策，而是劝服学界去关注某个被冷落的问题。于是，我许多时候齐在组织研究动机中的逻辑，把已有研究分类组织起来，描绘明晰我方的研究与它们的联系。”
他不再为我方的问题是否有价值而患得患失，而是积极地向别东谈主解释，我合法在不断一个有价值的问题，想让别东谈主和我方一样对这些问题充满趣味心。
生涯要用最大的勤苦换取最大的解脱。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泣不成声。那时候，一直被“严慎”敛迹的他没顽强到，他之是以感动，是因为他潜顽强里知谈，唯有勤苦才智让他有底气，敢于抒发优秀的我方。如今，他依旧善良，但仍是不再下顽强自我怀疑，而是敢于抒发，敢于开拓。
于是，在报名第二期“一世一芯”样式的茶话会上，他勇敢地举起了手。
一世一芯
大草原在线视频2018“一世一芯”，是一个闲隙的名字，本意是让每一个学生齐能带着我方假想的一款芯片毕业。2019年7月25日，国科大召开新闻发布会，先容首期“一世一芯”接头的5名同学共同主导完成了一款64位RISC-V处理器SoC芯片假想并奏凯流片，已毕在芯片上奏凯运行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，这是一件有风趣的事情，再莫得比这个更好的平台了。
4月底，杨宇恒仍是渡过了最远程的阶段。趁着阳光刚巧，他与同学相约踏春。当杨宇恒在北海上，两手辞别荡起船桨，勤勤恳恳地载着仍是累得瘫在一边的师兄，兴高采烈地驶着小木船少量少量推开波澜时，少量也看不出，这个激情和气、行动谦卑的22岁圆脸男孩，仍是是一位能零丁假想芯片的MIT准博士研究生。
在当初的那刹那间，他猜度，我方不错从新到尾作念一个样式，不错领有十足按照我方想法来的代码结构，不错和公共统统这个词商酌、共享问题与克服贫困，统统这个词找到不断决策。更枢纽的是，这是一次契机，能够开脱恒久以来算作学生的敛迹，莫得实验目次，莫得实验指南，从0启动，作念出属于我方的假想。
只需要刹那间的心动，他赶紧向历届参与接头的师兄学姐了解情况并报名参加第二期接头。师兄用前20分钟告诉他，这个接头强度大、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。
一启动，和他一样被新闻打动并报名的同学许多，国科大中便有十数个，但传奇了接头的难度和高强度后，近一半同学打消并退出。临了留在接头里的，加上他唯有11名同学，其中来自国科大的有5名。从2020年8月启动到12月底，他零丁完成处理器框架的构建、RISC-V处理器的假想与已毕、及时操作系统的移植。
让同学们远而避之的，是第二期接头的宗旨——“零丁开发”。比拟于第一期互助研发一款功能完善的芯片，第二期“一世一芯”则条款每一个学生齐零丁完成属于我方的芯片，零丁查贵寓、搭环境、找考证方法。尽管导师们建树了许多课程，课下齐很积极地报酬问题，同学们之间也在彼此匡助，但如何找到问题、提议问题，才是零丁研发最大的问题。
关于同学们的不明，诚实们解释谈，比起现成的常识和期间，零丁开发的智商才是学生最大的钞票。如今，中国在芯片方面与国际跳跃尚有互异，濒临期间闭塞的大环境，许多常识和期间齐需要自行查贵寓，必须从小培养不依赖别东谈主的智商。第二期的宗旨，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，齐有零丁开发的智商。而这，才是信得过的“一世一芯”。
临了，第二期样式禁受MDD（Multi-Design Die）新架构，在一个芯片内集成9个不同的处理器假想，并不错登第任何一个假想来运行要津。其中，杨宇恒假想的RISC-V处理器复旧I、M、Z辅导以及Machine态界限寄存器，仍是不错运行骨子的操作系统，按照接头奏凯完成。
2021年6月，他带着我方假想的芯片从国科大毕业，成为原原本本的“芯”后生。
在杨宇恒被MIT登第后，国科大猜度机学院讲授、“一世一芯”接头导师包云岗在一又友圈写谈，“一大早收到一个好讯息，这一次，既为国科大的本科素质，也为‘一世一芯’接头。”
小科普：
任何期间发展和东谈主才培养齐离不开时期的机遇。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”。这让越来越多的东谈主顽强到芯片在现在时期的枢纽性。
关联词，我国前端芯片架构假想东谈主才存在很大的缺口。国科大猜度机学院包云岗团队对2008年到2017年猜度机体捆绑构国际顶级会论说文第一作家作念过分析，唯有4%的东谈主在中国劳动。
包云岗认为，洞开辅导集RISC-V不错解脱地用于任何目的，允许任何东谈主假想、制造和销售RISC-V芯片和软件，通过开源，能裁减芯片开发门槛，破解东谈主才危局，已毕换谈超车。他说：“芯片假想的门槛太高，它很容易就被几家企业独揽。如果公共齐能作念，公共齐有契机，这是不是不断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，收成于CAD/EDA期间的兴起，RISC体系奠基东谈主、图灵奖得主David Patterson在加州大学伯克利分校带着十几位研究生假想出第一代RISC-I芯片并流片奏凯，成为如今RISC架构的基础。
如今，RISC已进入第五代，2018年，中国洞开辅导（RISC-V）生态定约设立。收成于开源芯片、敏捷假想的期间发展大趋势，芯片假想门槛越来越低，各科研高校十足能承担素质资本，扩充开设相应的推行课程。包云岗解释谈：“某种进程上，‘一世一芯’接头的风趣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”接头是一个“硅上作念素质”的推行课，同期亦然一个处理器芯片假想方法的覆按场。第二期接头尝试了MDD（Multi-Design Die）架构，将来自5所高校的9个假想集成到一个芯片中，从而将每位学生的流片资本从5万元裁减到2万元。
开发新架构、裁减东谈主才培养资本，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”是通向改日“芯”天下的门票。
本文原载于《国科大》杂志2021年第三期《杨宇恒：中国“芯”后生》女儿初熟
责编 ：张婧睿
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