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

      說起計算機體系結(jié)構(gòu)國家重點實驗室，大多數(shù)人都會感到十分陌生而又神秘莫測；說起中國科學院計算技術(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(jié)構(gòu)方向上設立的首個國家重點實驗室，計算機體系結(jié)構(gòu)國家重點實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”

    在各種類型的計算機中，高性能計算機尤為重要。它又稱戰(zhàn)略計算機，代表著計算機領域的最高水平，一直被視作一個國家高科技實力的標志，也是世界各國競相爭奪的科技戰(zhàn)略制高點。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(zhàn)略意義。

    “IBM、英特爾、惠普這些耳熟能詳?shù)拿郑瑤缀醮砹嗣绹暮诵漠a(chǎn)業(yè)競爭力。”中科院計算所所長、計算機體系結(jié)構(gòu)國家重點實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(zhàn)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、氣象預報部門進口的計算機都要在外國人的監(jiān)控下使用。

    說到曙光和龍芯，就不能不提到計算所前任所長、計算機體系結(jié)構(gòu)國家重點實驗室學術(shù)委員會主任李國杰院士。1988年，李國杰回國后，長期致力于計算機體系結(jié)構(gòu)的研究、開發(fā)工作，是計算所曙光高性能計算機和龍芯CPU兩項事業(yè)的領路人。計算機體系結(jié)構(gòu)實驗室，也正是在李國杰院士的領導和策劃下誕生的。

    1993年，在李國杰的帶領下，自主研制出了我國第一臺SMP（對稱式多處理機）結(jié)構(gòu)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，它標志著我國已掌握了設計制造支持多線程機制的對稱式緊耦合并行機的世界先進水平，縮短了我國在并行處理技術(shù)上與國外的差距。

    現(xiàn)在，在高性能計算機的世界舞臺上，曙光無疑已經(jīng)占有了一席之地。曙光團隊解決了系統(tǒng)規(guī)模、計算密度、系統(tǒng)效能的三大難題，實現(xiàn)了高效能計算機從十萬億次提升到百萬億次、千萬億次的跨越。曙光5000A位列TOP500第10名，是當時世界上美國之外最快的HPC；曙光6000（星云）位列TOP500第2名，實現(xiàn)了中國高性能計算技術(shù)跨越式的進步。曙光團隊的“曙光高效能計算機系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應用”獲得了2013年度國家科技進步獎二等獎。

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“夢想藍圖”中，國家重點實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)導向的學科來說，僅做知識發(fā)現(xiàn)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研究的實驗室不同的地方。”孫凝暉希望更多地肩負起驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重任。“科研力量向一線傾斜，鼓勵科研人員深入到第一線，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)。”實驗室最年輕的研究員陳云霽說，“我們做的工作都是跟產(chǎn)業(yè)、跟實際的應用結(jié)合得非常緊密的，為了解決實際問題而研究。”

    實驗室常務副主任李曉維解釋到，實驗室是從事應用基礎研究的實驗室，其特色是技術(shù)的輻射作用，很多技術(shù)創(chuàng)新的源頭來自于實驗室。通過創(chuàng)新方法到關(guān)鍵技術(shù)，由產(chǎn)品原型到產(chǎn)品，再到推進產(chǎn)業(yè)化，形成一條“想得到、做得出、用得上、賣得掉”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，敢于在專利叢生的通用芯片領域領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、性價比最好的機群系統(tǒng)，2009年至2013年連續(xù)5年取得中國市場占有率第一名的成績。以曙光刀片服務器為主的產(chǎn)品近三年累計銷售額超過21億元，經(jīng)濟社會效益顯著。

    孫凝暉介紹，從“強調(diào)價值導向的研究”這一宗旨出發(fā)，實驗室肩負三大使命，一是為提高我國計算機體系結(jié)構(gòu)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)有價值的研究。具體而言，實驗室要在十年之內(nèi)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(shù)據(jù)處理難題的數(shù)據(jù)處理器（DPU）。

架科技產(chǎn)業(yè)的橋梁

    采訪這個實驗室有點令記者意外：沒有想象中滿目琳瑯復雜的科研儀器設備和穿著白大褂一臉嚴肅的科研人員做著古怪的實驗，這里就和普通的寫字樓差不多，格子間里每個人面前放著電腦而已。捕捉不到充滿畫面感的鏡頭，只能欣賞思維碰撞的火花。

    談到我國信息產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，李國杰院士仍舊顯得憂心忡忡。“在計算機領域，沒有自己的核心技術(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)是別人的專利，我國的著名通訊企業(yè)，每年都要將收入的5%至7%向美國高通公司繳納專利授權(quán)費；不僅如此，自己所有的專利技術(shù)還要讓別人免費使用。“說到底是自身實力不行，如果能讓別人不得不用你的專利，這樣才能坐下來談判。”

    在信息科技領域，有個殘酷的法則，就是“贏家通吃”：市場的絕大部分份額都會為第一名所占有，留給第二名及后來者的機會少得可憐。因此，盡管我們已經(jīng)“從無到有”艱難地邁出了第一步，但如果不能做到第一，實際上依然沒有話語權(quán)。如何趕超，正是計算所和實驗室努力的方向。

    “現(xiàn)在經(jīng)常說科技和經(jīng)濟‘兩張皮’現(xiàn)象，實際上從學術(shù)到技術(shù)再到產(chǎn)業(yè)，中間有兩道斷裂帶。通常說的是我們?nèi)狈募夹g(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移，實際上從學術(shù)到技術(shù)之間，也缺乏轉(zhuǎn)化。我們希望為這兩條鴻溝架起橋梁，打通整個學術(shù)—技術(shù)—產(chǎn)業(yè)價值鏈條。”孫凝暉所長也對產(chǎn)業(yè)報國寄予厚望。

    科技如何更好地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力？盡管沒有定論，不過在孫凝暉看來，產(chǎn)學研結(jié)合的人才流轉(zhuǎn)機制是個很好的途徑。孫凝暉鼓勵科研人員和他的學生們?nèi)テ髽I(yè)，或者自己創(chuàng)業(yè)，計算所和實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。實驗室副主任馮曉兵也提到，一般意義上理解的技術(shù)轉(zhuǎn)移只是把技術(shù)轉(zhuǎn)移過去，而美國更多的是“人帶技術(shù)”一起過去。實驗室跟華為的合作，就是希望將來“人帶著技術(shù)”一起轉(zhuǎn)移過去，開辟一條新的道路。今年，實驗室畢業(yè)的多位博士都去了華為工作。