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出品 | 網(wǎng)易科技《科學(xué)大師》欄目

大衛(wèi)·（David Patterson）和約翰·亨利斯（John Hennessy）憑借發(fā)明RISC處理器的貢獻(xiàn)獲得2017年圖靈獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)谟?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和評(píng)估方面開創(chuàng)了一套系統(tǒng)的、量化的方法，并對(duì)微處理器行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)也被譽(yù)為是體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的頂級(jí)宗師。

大衛(wèi)·帕特森在2004年至2006年擔(dān)任計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)(Association for Computing Machinery,ACM)主席，是美國國家工程院、美國國家科學(xué)院和美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院三院院士。

與此同時(shí)，他與亨利斯教授合署的兩本書《計(jì)算機(jī)架構(gòu)：一種量化的途徑》和《計(jì)算機(jī)的組織和設(shè)計(jì)：硬件軟件界面》自1990年來就廣泛用作研究生和本科生的課本，影響力巨大。

幾天前，帕特森教授宣布，他將與清華大學(xué)合作在中國深圳建設(shè)RISC-V國際開源實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的定位，據(jù)宣稱，是要致力于培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)科學(xué)家和解決中國面臨的世界級(jí)問題。媒體的解讀則來得更加直接：他們要聯(lián)手打造開源芯片。

那之前，他在北京接受了中國合作方清華大學(xué)授予的名譽(yù)博士學(xué)位，他和中國合作的歷史，至少可以追溯到2013年，清華大學(xué)校長邱勇在儀式上公開講到，那一年他們合作的一門國際課程受眾已達(dá)到19000人，對(duì)清華大學(xué)在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展及國際學(xué)術(shù)界影響力有推動(dòng)和提升，邱勇希望雙方在RISC-V開源處理器領(lǐng)域開展更多實(shí)質(zhì)性合作。

帕特森當(dāng)場(chǎng)回應(yīng)說，他希望在新一代芯片技術(shù)上，清華和他所在的伯克利加州大學(xué)能攜手合作。

所以，不久前宣布的合作消息，并不突如其來，只是在當(dāng)前這個(gè)特別的節(jié)點(diǎn)和背景下，難免受到關(guān)注。

2016年5月，68歲的帕特森教授決定退休了。加州伯克利大學(xué)給他舉辦了一個(gè)隆重的退休典禮，紀(jì)念他在計(jì)算機(jī)架構(gòu)方面的40年學(xué)術(shù)生涯。

但他是一個(gè)從來不喜歡閑著的人。一個(gè)每次2天的自行車騎行慈善活動(dòng)，從2006一直到2012年他都是最高貢獻(xiàn)者；2013年，已過花甲之年的他參加了一項(xiàng)舉重比賽，還打破了他那個(gè)年齡段成績的加州記錄。

“現(xiàn)在回過頭來想，他不可能真的退休，我們只不過把那個(gè)晚會(huì)稱作退休典禮而已?！钡涠Y上的致辭者之一，也是Patterson的博士生，Mark Hill博士在采訪中這樣表示到。

所以與別人退休以后一般都去沙灘舒舒服服曬太陽相比，帕特森教授在退休兩個(gè)月后，再次投身到研究中去，只不過這次換了個(gè)身份，——以杰出工程師身份加入Google Brain團(tuán)隊(duì)。

谷歌當(dāng)時(shí)在開發(fā)一款新的芯片，要比當(dāng)時(shí)市面上的處理器至少快10倍，而且還要能足夠全面的搞定人工智能對(duì)復(fù)雜計(jì)算能力的要求。這讓帕特森教授很心動(dòng)。

這款芯片就是TPU，是Google自己開發(fā)的一款A(yù)I專用芯片，主要用于提高人工智能計(jì)算任務(wù)的執(zhí)行效率，進(jìn)而推動(dòng)一個(gè)新時(shí)代的到來。

如今，TPU的威力已經(jīng)為天下所知。谷歌聲稱TPU已經(jīng)在全公司進(jìn)行了大規(guī)模測(cè)試和應(yīng)用。TPU不僅用在搜索命令的執(zhí)行、地圖和導(dǎo)航中，去年在首爾擊敗頂尖圍棋選手李世石的AlphaGo也靠的是TPU。

不過這已經(jīng)是后話，就在進(jìn)入TPU項(xiàng)目組的第二年，帕特森教授和亨利斯教授就憑借發(fā)明RISC處理器的貢獻(xiàn)獲得2017年圖靈獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)谟?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和評(píng)估方面開創(chuàng)了一套系統(tǒng)的、量化的方法，并對(duì)RISC微處理器行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

RISC，就是Hennessy和帕特森教授所提出的，全稱是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（reducedinstruction set computer）。這種微處理器與當(dāng)時(shí)流行的復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC）不同的是，RISC只需要很小一組簡(jiǎn)單的基本指令，降低計(jì)算機(jī)的工作量，功耗更低。

比爾·蓋茨稱贊二人，說他們的貢獻(xiàn)“已被證明是整個(gè)行業(yè)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)”。這是因?yàn)樗麄兲岢龅姆椒ńy(tǒng)治了如今幾乎全部微處理器，推動(dòng)了美國硅圖公司（Silicon Graphics）和美國太陽微系統(tǒng)公司（Sun Microsystems）等公司的發(fā)展，也為今天的產(chǎn)業(yè)鋪平了道路。

要知道ARM的芯片設(shè)計(jì)就是基于早期RISC架構(gòu)。ARM將這種設(shè)計(jì)授權(quán)給多家芯片廠商，而此類芯片幾乎被用于所有智能手機(jī)。

因此有媒體報(bào)道稱，“今天，全世界每年生產(chǎn)的超過160億個(gè)微處理器中，有99%是RISC處理器，它們被用于幾乎所有智能手機(jī)、和數(shù)以億計(jì)的嵌入式設(shè)備中，這些設(shè)備組成了物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。”

而隨著時(shí)間的發(fā)展，另一種問題正在出現(xiàn)：ARM其技術(shù)雖有開放授權(quán)的政策，但是仍然需要花不少的資金購買。

據(jù)The Information報(bào)道，ARM的昂貴價(jià)格把Google、高通、三星等80多家科技公司推到了同一條戰(zhàn)線上。它們正在合作開發(fā)新的開源芯片設(shè)計(jì)，這是一種完全開放的，允許任何人使用和改編其設(shè)計(jì)。

這個(gè)開源芯片設(shè)計(jì)名為RISC-V，其開發(fā)由非營利性基金會(huì)RISC-V Foundation主導(dǎo)。而帕特森正是RISC-VFoundation的董事會(huì)副主席。

雖然好戰(zhàn)友兼好朋友亨利斯并沒有對(duì)芯片設(shè)計(jì)的突破抱有太多期待，他認(rèn)為無法達(dá)到像RISC一樣推動(dòng)通用處理器性能的程度。但帕特森說：“任何人都可以創(chuàng)建原型，這是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的黃金時(shí)代?！?/strong>

今年4月份，帕特森教授又一次應(yīng)邀來到中國，作為清華大學(xué)五道口金融學(xué)院的“科學(xué)企業(yè)家”項(xiàng)目課程教授，給企業(yè)家們授課，同時(shí)與媒體見面，接受了采訪。

我們和清華在開展許多激動(dòng)人心的研發(fā)項(xiàng)目

問：今年3月揭曉的（2018年）圖靈獎(jiǎng)獲得者做出的是機(jī)器深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的成就，您認(rèn)為這方面存在哪些發(fā)展?jié)摿Γ?/strong>

帕特森：其實(shí)我也一直對(duì)圖靈獎(jiǎng)的評(píng)選非常關(guān)注，應(yīng)該說三位獎(jiǎng)項(xiàng)獲得者都是卓越的科技研發(fā)人員，機(jī)器深度學(xué)習(xí)可以說是“我為人人，人人為我”，也是一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。

過去的十年我們已經(jīng)看到許多APP能夠比人更好地完成某項(xiàng)特定的工作，可以說經(jīng)過數(shù)十年的研究，人工智能終于取得一些令人滿意的成果，也有許多具備實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品，所以要感謝這些科技研發(fā)人員的貢獻(xiàn)。我們看到新的科技正在改變世界，這是不可避免的趨勢(shì)。

問：我們都知道集成電路是非常復(fù)雜、高精密度的產(chǎn)業(yè)，不過最近幾年、智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)都有巨大的發(fā)展，未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)朝著什么方向發(fā)展？

帕特森：很多人包括我自己關(guān)于這些新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的看法可以概括為兩個(gè)方面：首先是云，也就是遍布于世界各地的大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，數(shù)以萬計(jì)的個(gè)人電腦接入互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)帶來海量的信息和數(shù)據(jù)。其次是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這些設(shè)備是小型化的，可以裝入每個(gè)人的口袋。

以上兩點(diǎn)是最令人興奮的科技成果，而這兩項(xiàng)成果都會(huì)用到硅這種材料，比如云的架設(shè)會(huì)需要更大的、性能更強(qiáng)的芯片，可能還會(huì)需要液態(tài)制冷系統(tǒng)，因?yàn)樾阅軐?shí)在太過強(qiáng)勁，同時(shí)小型設(shè)備需要更小的芯片比如電池，降低成本是很重要的。清華-伯克利深圳學(xué)院以及國際資源實(shí)驗(yàn)室在這兩方面都投入了大量研發(fā)資源，無論是云還是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的架設(shè)，我們都在開展許多激動(dòng)人心的研發(fā)項(xiàng)目。

世界性能最強(qiáng)的電腦可能很快就會(huì)誕生

問：之前您在采訪當(dāng)中談到新的計(jì)算機(jī)架構(gòu)與編程語言黃金時(shí)代即將到來，未來這些方面會(huì)有哪些新的發(fā)展？

帕特森：晶體管產(chǎn)業(yè)每隔幾年都會(huì)經(jīng)歷一次升級(jí)換代，性能也在變得越來越強(qiáng)，這也帶動(dòng)了全世界各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果誕生，有些創(chuàng)新成果是非常令人震驚的。因此目前來講，提供最佳性能產(chǎn)品的最好方式就是計(jì)算機(jī)架構(gòu)的革新，計(jì)算機(jī)架構(gòu)就像建筑架構(gòu)一樣，把不同性能的組件進(jìn)行整合。因此重要的是架構(gòu)設(shè)計(jì)的革新，而非進(jìn)行某個(gè)部分的革新。

問：最近幾年人工智能已經(jīng)成為人們討論的焦點(diǎn)話題，有些人認(rèn)為Google TPU是性能最強(qiáng)的，也有些人認(rèn)為GPU具有更強(qiáng)的可塑性，您對(duì)這兩種說法怎么看？

帕特森：目前普遍的看法是TPU具有很強(qiáng)的運(yùn)算速度，不過GPU針對(duì)的是圖像處理，目前主要作為人工智能應(yīng)用。因?yàn)镚PU就是為圖像處理而發(fā)明的，只是恰巧碰上了機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展浪潮，不過GPU并不是專門用于機(jī)器學(xué)習(xí)的，五到十年前機(jī)器學(xué)習(xí)開始發(fā)展的時(shí)候，人們認(rèn)為GPU可以作為機(jī)器學(xué)習(xí)的處理器使用。

TPU的設(shè)計(jì)完全是為了新一代硬件打造，也就更加適合用于機(jī)器學(xué)習(xí)，未來我們將會(huì)看到更多這種應(yīng)用的案例。至于電腦設(shè)計(jì)師其實(shí)除了機(jī)器學(xué)習(xí)基本不會(huì)用到GPU，所以目前GPU還會(huì)應(yīng)用一段時(shí)間，但我希望未來能夠應(yīng)用專為機(jī)器學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)的硬件，而非使用圖像處理硬件。

問：有人說，RISC5可能會(huì)是未來芯片發(fā)展的基礎(chǔ)，您認(rèn)為RIST5目前存在哪些主要問題和挑戰(zhàn)？

帕特森：應(yīng)該說RISC5開創(chuàng)的是一種全新的環(huán)境架構(gòu)，由于取消了針對(duì)公司的限制，可能會(huì)有很多公司參與具體設(shè)計(jì)當(dāng)中，所以我們應(yīng)該很快會(huì)看到通過RISC5打造的世界性能最強(qiáng)的電腦，因?yàn)橥ㄟ^這種環(huán)境里的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)把許多人的創(chuàng)新思維貢獻(xiàn)出來，沒有任何人為的限制和干預(yù)——比如誰只能從事哪方面的研究，應(yīng)該說這是RIST5最大的優(yōu)勢(shì)。

RIST5相比此前的架構(gòu)更加簡(jiǎn)化、更加靈活，其所具備的一些特征更加有利于銷售，而非有利于科技研發(fā)，因此我想最大的優(yōu)勢(shì)就是沒有限制，世界上的每個(gè)人都可以參與進(jìn)來，讓這個(gè)系統(tǒng)變得更好。

問：之前您提到RISC5可能會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大有作為，您認(rèn)為它的商業(yè)價(jià)值主要在哪里？

帕特森：首先是降低計(jì)算成本，沒有費(fèi)用和資質(zhì)要求，其次是開放創(chuàng)新環(huán)境，RISC5可以容納大量軟件創(chuàng)新資源，包括新的加速器和技術(shù)指南，更加標(biāo)準(zhǔn)化和定制化，這些在今后的開發(fā)進(jìn)程當(dāng)中也會(huì)更加重要。

超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的科研競(jìng)爭(zhēng)，不存在敵對(duì)態(tài)勢(shì)

問：目前世界各國正在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域開展競(jìng)爭(zhēng)，您怎么看？

帕特森：應(yīng)該說電腦開發(fā)人員找到了一種很聰明的方法得到政府的支持，實(shí)際上這個(gè)領(lǐng)域并不存在什么敵對(duì)態(tài)勢(shì)，最后雙方應(yīng)該能夠獲得雙贏，如果對(duì)方擁有了比我更快的計(jì)算機(jī)，我就要提升我自己計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，這是一種很好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

問：現(xiàn)在5G、人工智能、自動(dòng)駕駛、語音識(shí)別等等新興技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，這是否意味著一個(gè)新的科技時(shí)代的到來？

帕特森：機(jī)器學(xué)習(xí)的根本仍然是機(jī)器，要想從事機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，首先需要擁有相應(yīng)的機(jī)器。諷刺的是，雖然現(xiàn)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的從業(yè)者都對(duì)此趨之若鶩，損失卻比獲利更大，原因可能就是時(shí)機(jī)不對(duì)。我們需要做的就是打造新的架構(gòu)，然后推動(dòng)這個(gè)領(lǐng)域加速發(fā)展。

5G和機(jī)器學(xué)習(xí)不同，雖然5G很有趣，但現(xiàn)在還不清楚未來針對(duì)5G會(huì)有怎樣的應(yīng)用。當(dāng)然，如果我們未來開發(fā)出可以自動(dòng)駕駛的汽車，目前全世界每年有上百萬人死于車禍，這項(xiàng)新的技術(shù)每年可以拯救成千上萬人的生命，而且這對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域也會(huì)是巨大的貢獻(xiàn)，通過將機(jī)器學(xué)習(xí)安裝在交通工具當(dāng)中，不再依賴于可能犯下酒駕或是疲勞駕駛這些致命錯(cuò)誤的人來駕駛，這將會(huì)是巨大的成就。

問：用人單位和大學(xué)之間存在許多工作目標(biāo)方面的分歧，據(jù)我所知，您在這兩個(gè)領(lǐng)域都非常成功，有著二者合作方面豐富的經(jīng)驗(yàn)，能否分享一下？

帕特森：在我職業(yè)生涯的早期階段，就是剛加入伯克利的時(shí)候，我意識(shí)到能夠接觸到硅谷的很多資源，后來又發(fā)現(xiàn)目前企業(yè)面臨的很多問題都可以作為大學(xué)非常有趣的研究課題，但是大學(xué)和企業(yè)二者很少溝通，所以通過企業(yè)自身的影響力，加上與企業(yè)溝通，大學(xué)可以發(fā)現(xiàn)企業(yè)存在的問題，然后選擇最合適的資源解決這些問題。

直接跑去企業(yè)詢問他們存在什么問題并不是個(gè)好主意，因?yàn)榭赡芷髽I(yè)自己也不知道，企業(yè)對(duì)這方面并不在行，但通過與企業(yè)開展合作可以發(fā)現(xiàn)他們的需求，以及大學(xué)能夠切入的點(diǎn)，然后形成一種令人愉快的合作關(guān)系。

另一方面，大學(xué)通過這種合作也可以培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才，通過不斷解決企業(yè)存在的實(shí)際問題，學(xué)生可以結(jié)成小組開展研究，這是非常好的鍛煉，而非一直研究那些自己都不知道是不是重要的問題。發(fā)現(xiàn)問題、了解原因、培養(yǎng)解決問題的人才，這些對(duì)大學(xué)和企業(yè)都是很重要的。

問：您是怎么看待現(xiàn)在的信息安全問題？

帕特森：作為安全領(lǐng)域的一個(gè)多年從業(yè)者，令人尷尬的是，目前安全狀況很令人堪憂。

幾年前的電腦有很多機(jī)制確保信息安全性，但那個(gè)時(shí)候很少有人使用電腦，因?yàn)閮r(jià)格非常昂貴，而現(xiàn)在的電腦又沒有過去那么安全了，所以說狀況才令人尷尬。

我們需要切實(shí)采取措施加強(qiáng)信息安全性，特別是在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代每天都有大量新的設(shè)備產(chǎn)生，要是這些設(shè)備都不安全就太糟糕了，所以我們真的需要解決安全的問題，絕對(duì)不能再拖了。

讓員工心情愉快，才能最大限度發(fā)掘他們的潛力

問：您可能也有聽說，最近中國的許多軟件企業(yè)正在推行“996工作制”。您對(duì)此怎么看？有沒有什么想對(duì)這些程序員和軟件企業(yè)說的？

帕特森：我覺得生活與工作的平衡狀態(tài)是很重要的，每個(gè)人都想每天心情愉快，想讓家人包括自己的子孫后代以自己為榮，因此需要做到工作和生活的平衡，實(shí)際上這種延長工作時(shí)間的機(jī)制并不能夠帶來員工的創(chuàng)新性。

就我個(gè)人來說，我很喜歡運(yùn)動(dòng)，每周都會(huì)踢兩次足球比賽，而且我還會(huì)經(jīng)常練習(xí)舉重，所以我自己的快樂秘訣就是要經(jīng)常鍛煉身體。

而且自己要想快樂的話家人也應(yīng)該快樂，美國人有句諺語叫做“老婆高興，生活幸福”，同樣也可以說“伴侶開心，家庭美滿”。要是你的家人每天不高興，很難想像你能保持高效率的工作狀態(tài)，如果你總是不能陪在家人身邊，家人會(huì)感到很難過。我自己從上任第一天開始就把自己的家人放在第一位，我的孩子成長的過程當(dāng)中我也一直陪在他們身邊，我有兩個(gè)兒子，其中一個(gè)外號(hào)叫做“印度小子”，我還客串他們的足球教練，陪伴家人是很重要的，你不會(huì)想要在孩子長大之后自己對(duì)他們好像陌生人一樣。

作為企業(yè)管理者，最重要的職能就是最大限度地發(fā)掘員工的潛力，如果員工每天都是快樂的狀態(tài)，潛力將會(huì)得到最好的激發(fā)。

《2017圖靈獎(jiǎng)揭曉：兩位大神攜手獲獎(jiǎng)，Google成最大“贏家”》

《2017圖靈獎(jiǎng)揭曉：你能用上智能手機(jī)要感謝這二位》

《對(duì)RISC做出巨大貢獻(xiàn)，芯片專家John Henenssy和David Patterson被授予圖靈獎(jiǎng)》

清華大學(xué)新聞網(wǎng)及浙江在線等。

手巧能干愛學(xué)習(xí)享生活 2025-04-18 15:47:57