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李国杰院士:人生能有几回搏,勇攀全球超算最高峰

已有 7440 次阅读 2018-11-18 20:52 |个人分类:德先生|系统分类:人物纪事| 李国杰院士, 全球超算

原创: 小德   德先生

2008年,由他主持研制的超百万亿次的“曙光5000”超级计算机横空出世,使中国跻身全球计算机系统强国行列。在此之前,他还带领中科院计算所成功研制计算机“龙芯”系列CPU,突破了国外技术封锁,结束了我国计算机长期“无芯”的历史。


他,就是中国工程院院士、原中科院计算所所长李国杰。作为中国最早一批从事计算机科学领域研究的专家学者之一,没人会想到李国杰在43岁时才真正开始自己的科研事业,并在很长一段时间里演绎老板和科学家的双重身份。


他在计算机领域不断攀登的背后,有着许多不为人知却又异彩纷呈的故事。


艰难的求学路


李国杰曾说过:“看到国内的阴暗面,而不失去振兴中华信心的有志人才,和受过西方文化熏陶但不迷恋西方舒适生活的学者,是振兴民族产业的脊梁。”这也是他自己为人为学心路历程的集中写照。然而他早年的人生之路,却荆棘丛生。


1943年,李国杰出生在湖南省邵阳市一个教师家庭。他自小聪明、好学,心气较高,总想做栋梁之才,年仅四岁半便已入学读书。但他的父亲却时常告诫他:“你是什么材,就做什么用。就像一棵树,如果你这棵树长得不是很直、很粗,做不了房梁,还可以做犁或牛轭。”


1957年,李国杰以优异成绩考上了省重点中学。正在他立志成才,发愤读书之时,一场政治风波却改变了他的命运——父亲被错划为“右派”。


虽然李国杰强忍精神上的压力和生活上的艰苦,更加发愤苦读,高考考出了556分的好成绩(满分为600分),但仍被分配到三流院校——刚组建的湖南农业机械化学院,只因他是“右派”的儿子,再好的成绩也不能上名牌大学。他碰到了人生的第一次大挫折。


然而,只在湖南农业机械化学院学习了一年,他突然被下放到冷水江钢铁厂当了一名火车维修工,被迫中断学业。无法预知命运的李国杰感觉自己又被泼了一盆大冷水,但他在紧张的劳动之余,仍坚持看书学习,虽然他也不知道自己是否还有机会再进入课堂读书。


成功总是垂青那些有准备的人。1962年5月,李国杰得到消息,原下放的学生可以参加高考,犹豫中参加了他的第二次高考,幸运的是,他再次跨入了大学校门,成为了北京大学物理系的一名学生。


虽然在进入北大物理系之前,他已经当过一回大学生,但是进入国内最著名的学府学习,可以说这是他科学生涯的起点。


然而李国杰还没有毕业,文化大革命开始了,学校停课闹革命,学生被提前分配下放。他回忆说:“那个时候什么理想也没有了,我只想分到一个县的广播站去管喇叭或是管收音机,因为那与无线电有关。”


由于地处偏远,贵州当时较为落后,全省内还没有一个晶体管厂。1969年,北大物理系毕业的李国杰被分配到新建的贵州省晶体管厂。“贵州省的第一个晶体管是我做出来的”,他不无自豪。为了做出收音机上用的晶体管,他连续58个小时没有休息,当实验成功同事要他参加报喜的时候,他说他现在只想睡觉了。


后来李国杰调回了家乡湖南邵阳市,在无线电厂干电镀。然而,他满脑子的智慧,也在自觉不自觉地寻找出路。


在厂里的一次针对集成电路计算机的培训讲座中,全无计算机专业背景的他脱颖而出,成为了厂里最先掌握讲座所授内容的技术员,自此与计算机结缘。


1975年,国家电子工业部启动研制“DJS-140计算机”。他作为被抽调至清华大学进行140计算机联合设计,这又是一个他从未接触过的领域。由于计算机研究需要接触大量的英文说明书,学俄语出身、对英文几无基础的他再次踏上了自学之途,在研制过程中读懂了NOVA机技术说明书,这点专业英文知识在他的研究生复试中帮了大忙。


1978年,全国恢复研究生招生,李国杰考入了中国科技大学研究生院,师从我国计算机界前辈夏培肃教授。两年后,已经37岁的他在导师的推荐下,留学美国普渡大学攻读博士学位,师从于美国计算机界权威华云生教授。



冲破透明“玻璃屋”



1987年初,李国杰满怀着爱国热情,从大洋彼岸携眷归来,分配在中科院计算技术研究所工作。在度过了20多年艰难曲折的求学历程之后,他终于在43岁时真正地开始了自己的事业,而这个事业一开始就遇到了巨大的挑战。

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李国杰在中科院计算所

早在1976年,美国研制的计算机速度每秒可以达到2.5亿次,而我国上世纪80年代中期研制的“757计算机”每秒运算仅一千万次,这种计算机已无法走向市场。


面对中国计算机领域的尴尬,深深刺痛了李国杰的心。他暗暗下决心:必须迎头赶上。在他决心研制中国自己的高性能计算机之初,有一段被喻为“玻璃房子”的故事广为流传。


上世纪80年代,用“外国人的天下”来形容我国高性能计算机所处的境遇并不为过。为了封锁和限制我国的高新技术产业,美国厂商将售出的计算机安装在一个透明的“玻璃屋子”里,不准中国人入内,所有的维护工作都必须经美国专家之手。


“中国人的机房,我们自己反而不能进去,这是很丢面子的事情。”1990年,李国杰受命出任国家智能计算机研究开发中心主任,他给自己的第一个任务就是彻底打破这种尴尬局面,让中国在高性能计算机领域站起来。


国外计算机公司开发新一代产品时,动辄投入资金几亿、几十亿美元,中国缺资金、缺人员,有的只是年轻学子们的一腔报国热情。李国杰在中心门厅挂出一横幅:“人生能有几回搏”,表示他与同伴们不达目的势不罢休的雄心壮志。


1993年,经过十个月的封闭开发,我国第一台高性能计算机曙光一号研制成功,达到了当时世界先进水平。著名科学家王大珩参观曙光机之后,感慨地说:“曙光高性能计算机的作用,不亚于两弹一星。”李国杰本人也由此获得了1994年度何梁何利基金奖。

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李国杰(身穿深色衬衣者)和“曙光一号”研制组人员

在成绩面前,李国杰始终保持清醒头脑,他指出,虽然我国高端计算机已有较好的基础,研制生产水平也高于欧洲各国,但我国高端计算机在应用水平上与世界科技强国至少相差十年。


留学美国期间,李国杰被同行称为“Paper Machine”(论文机器),平均每3个月就有一篇具有国际影响力的论文发表,在圈子里小有名气。然而回国后,他放弃了论文导向的研究,开始考虑学以致用的问题。


“搞计算机的人,最终的目的是产生实际效果,做出实实在在的东西。”耳濡目染美国计算机产业之发达,他开始思考:技术创新的关键究竟何在?如何处理好技术研究和产业化应用“两张皮”的关系,是我国IT技术创新过程中所面临的一个老问题。


1995年,曙光公司成立了,李国杰任董事长兼总裁。在以后的岁月里,他们相继研制成功曙光1000、曙光2000、曙光3000等高性能计算机,这些成果使我国一跃成为少数几个有能力制造大规模并行计算机的国家之一。


2004年6月,超级计算机曙光4000A实现了每秒10万亿次运算速度的技术和应用的双跨越,成为国内计算能力最强的商品化超级计算机,并首次跻身世界超级计算机500强前10名。2008年8月,超一百万亿次的曙光5000超级计算机横空出世,它标志着中国成为世界上继美国后第二个成功研制超百万亿次的超级计算机强国。



自主创新“龙芯片”



李国杰在研制曙光计算机的初期,我国计算机所需的核心技术芯片都是从国外进口,价格昂贵,他下决心要研制出中国自己的芯片。


“曙光”取得成功后,2000年,李国杰再度落棋——研制中国自己的高性能通用CPU。与当年研制“曙光”面临的情形一样,不少人认为这几乎是不可能完成的任务。有人说,美国几十亿美元的投入,有几千上万人在做芯片,你们投入只有几千万,几十个人在做。想做出芯片,无异于小孩“玩过家家”。


李国杰要做的,是凭借自己的知识基础,另辟蹊径,用全新的技术方法研制芯片。他说自己当时“豁出去了”,拿出全所近一半的科研经费1000万元人民币投入CPU研发。


仅仅两年的时间,他率领一支平均年龄不到30岁的年轻队伍,成功研制出中国第一款高性能通用CPU“龙芯一号”。中国人曾经视为禁区的通用CPU领域实现了零的突破,结束了中国“无芯”的历史。

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龙芯一号

2007年,龙芯2F研制成功了,其性能与进口同类型芯片相当,但能耗只有3-5瓦,为进口芯片的十分之一。


虽然经过多年发展,中国企业在芯片领域已有不少经验积累,但相比国际先进水平仍存在不小差距,在很多具体工作中,国产芯片还不能完全替代国外企业所生产的芯片。


中兴事件的惨痛教训,反映了中国通信产业在高端芯片技术上的整体缺失。而人才储备与培养比较薄弱,这是我国芯片半导体产业与国际顶尖水平相比仍有明显差距的一个关键因素。


在他看来,国内计算机人才培养中还存在“头重脚轻”的问题:大多数人才都集中在技术应用中,但钻研算法、芯片等底层系统的人才太少。


目前高校、科研机构对计算机人才的考核大多还是以发论文的多少为主要导向,而芯片研究领域发论文较难,因此入选“国家杰出青年基金”等培养计划的机会也更小。而且,研究者在科研院所继续芯片研究所获得的薪资待遇,也往往比不上强调科技应用的互联网公司。


虽然仍面临较多差距,但李国杰也强调,在面对美国对芯片领域的封锁时,我们既要正视自身存在的差距,也要有底气直面挑战。李国杰表示,我们可以利用这次危机倒逼国产芯片加速研发和应用。



对AI浪潮的独到见解



近年来,人工智能技术席卷潮流,但对李国杰来说,人工智能已不再是新鲜的事物。


李国杰在美国求学时便已亲身经历过上一波人工智能浪潮,其后又在科研任教和工业研发中,在并行处理、计算机体系结构、人工智能、组合优化等领域,颇多建树。作为中国计算行业最早奠基者之一,他对于新的人工智能浪潮也有着自己独到的见解。


在他看来,在人工智能领域,我国在研发人才、技术积累、资金投入和企业自身能力等方面基础实力雄厚,尤其是在人工智能应用上有着广阔的市场。“我们完全有可能摆脱长期以来技术跟踪、受制于人的局面,走出一条自主创新之路。”


对于人工智能未来的发展,他提出,首先要深入研究为什么人工智能成为了新时代的新动能。在他看来,经济衰退期正好是技术发明的繁荣期。2008年世界金融危机以后,世界经济开始衰退,本质原因是晶体管、计算机、集成电路、光纤通信等基础技术发明的红利已快耗尽,摩尔定律接近尾声,通信速度接近香农极限。这时候人工智能、大数据异军突起,成为信息时代的新动能。


李国杰认为,未来10-15年,对经济贡献最大的可能不是大数据和人工智能研究中新发明的技术,而是信息技术(包括大数据和人工智能)融入各个产业的新产品、提供个性化产品和服务的新业态、产业链跨界融合的新模式,这些创新主要是已知技术的新组合。


“人工智能使人们的生活更舒适安全,效益不仅反映在经济增长上。发展智能产业不能只关注高端消费人群,只是做一些锦上添花的事情,要重视大众的健康、出行、安全等刚性需求,要考虑多做不可或缺的‘抗生素’,而不是只做‘维生素’。”



关心学子暖人心



2011年8月,68岁的李国杰卸任中科院计算所所长一职。无须将目光放在院士、董事长、理事长等诸多头衔与盛名之上,也无须上升到在他的领导之下、计算所为国家做出了多大的贡献,日常生活中的李国杰就拥有足够令人信服的人格魅力,让他成为计算所师生心中的榜样。


在学生刘悦眼里,李国杰不像一个“官儿”,而是一位亲切的老师。他对教育总是亲力亲为,学生有问题找他,他从不会以“有事忙”或“找我助手”来推脱。有时候实在事务缠身,他会征求学生的意见:“两个小时的培训我只参加前一个小时,后面还有一个别的会要参加,行不行?”


李国杰有很多满意的学生,主持了曙光1000以后,他的学生孙凝晖带头组织继续做高性能计算机研发。每次评国家奖,孙凝晖都是排第一,曙光4000开始获奖人员中就没有李国杰的名字了。对此,李国杰却说:“我能有这样出色的学生,我觉得挺高兴的。我对于‘人才’的定义也没有单一的要求,只要在他喜欢的领域能够做得漂亮,对国家和社会有贡献,我就感到非常满意了。”


虽然他知道学生们以后走向外企、国企的人数不少,但李国杰希望还是有更多的人去高校,或者去科研单位。在他看来,教育就像是DNA,“科研为国分忧,创新与民造福”——他希望中科院的这种精神能如同基因一样得到传递。

 

部分内容参考自:

《李国杰院士:发展人工智能是中国“换道超车”好时机 》,科学网作者韩扬眉

《李国杰:攀登全球超级计算机最高峰》,《名人传记》2009年第7期

《教育是DNA 科技是CPU——访中国工程院院士李国杰》,《国科大》(电子版) 2012年第5期;作者:温超


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