科苑人物

国科大博士生导师胡伟武:创“芯”担使命,青春铸忠魂

  • 编者按:

      2002年8月10日清晨6点08分,在道道期盼的目光下,“login:”的字样出现在一台以“龙芯1号”为CPU的计算机屏幕上,中国科学院计算所北楼105房间内一片欢呼。这一刻,我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片诞生了,中国人结束了只能用国外的CPU造计算机的历史,翻开了中国计算机事业崭新的篇章。时至今日,每个龙芯人的心里都铭刻着一首铿锵的誓词:“一腔热血一颗心,精忠报国龙芯人。誓把强国当使命,敢用青春铸忠魂。十年砺刃度清苦,一朝亮剑破敌阵。待到中华腾飞日,且让世界听龙吟!”这首誓词正出自胡伟武之手。在中华人民共和国成立70周年、中国科学院建院70周年之际,我们有幸采访到了“龙芯1号”研制组组长、龙芯总工程师、计算所研究员、国科大博士生导师、本科生计算机体系结构课程的主讲教师胡伟武,请他与大家分享他与龙芯研制背后的故事,并谈一谈新时代下的“芯”征程与新时代青年的使命。

     

    “是传承的情怀,也是偶然的机缘”

      做属于中国的CPU,真正拥有中国“芯”,是几代计算机科学家心中的信念。

      1991年,胡伟武免试进入中国科学院研究生院,攻读计算机系统结构专业博士学位,师从“中国计算机之母”夏培肃院士。夏培肃先生是中国计算机事业的奠基人,曾主持设计研制中国第一台通用电子数字计算机。

      1997年,夏培肃先生主持召开了一个由中科院牵头的科学会议,针对国家科技政策及发展情况进行战略研讨。会议上,中国巨型计算机事业开拓者金怡濂院士明确提出:“CPU一定得做,哪怕做个8086(Intel于1978年所设计的16位微处理器芯片)也得试试看。”这在时任会议秘书的胡伟武心里播下了一颗火种。

      “我的导师那代人像我这么大的时候,中国的计算机事业多次破冰、迅猛发展。他们为‘两弹一星’做计算机,自己造芯片,自己造整机。‘两弹一星’,还有很多行业的计算机都是他们自己设计的。”胡伟武的眼里映着敬佩的光。

      有志报国,自主创新发展科技;不慕名利,呕心沥血奉献此生。这就是中国计算机行业的先驱。

      “二十多年来我的导师从来没有跟我说过,胡伟武你未来要多么有出息,或者多么出人头地,她每次跟我说的,都是国家哪方面还缺,需要我们怎么努力。第一代计算机人的情怀对我的影响很大。”

      胡伟武真正下定决心投身自主芯片研究领域,缘于一个奇妙的“机缘”。

      2000年10月中旬,胡伟武回到母校中国科学技术大学进行计算所招生宣传。他在原来工作过的实验室看到了自己十年前合作完成的本科毕业设计——一个手工焊接的与8086指令集兼容的处理器。

      曾经加班加点熬夜制作的处理器就躺在熟悉的实验室里,瞬间将他的心绪拉回了那段激情燃烧的岁月。一种“我能做,我可以做好”的念头产生了,金怡濂院士的话又在他心头回荡。胡伟武当即给师兄唐志敏打了个电话,说:“这个CPU我来做!”

      2001年5月,龙芯课题组成立,自主研发通用CPU的漫漫征途正式启程。时任中科院计算所所长的李国杰院士批了一百万的科研经费。拿着这一百万,龙芯团队设计出龙芯1号设计与验证系统,成功把LINUX操作系统启动起来。之后,团队的成果顺利通过了中科院的鉴定,中科院倾全院之力支持龙芯团队,并提供了五百万的经费支持,再加上计算所提供的五百万,“龙芯1号”的研制凝聚了各方的力量。科研人员们众志成城攻克难关,终于不负所望。

     

    “龙芯历程就像唐僧取经”

      “一盆花用水浇灌固然能够盛开,但用心血浇灌会更鲜艳。”胡伟武在龙芯回忆录中写到。作为中科院计算所自主研发的通用CPU,龙芯正是研制团队全部成员用心血浇灌的一盆鲜艳的花。

      “研制通用CPU的历程就像唐僧取经,每往前走一步就有新的困难”。在芯片研制初期,龙芯团队碰到的最大的困难就是‘不会’。没有前人引导,只能自己一步步摸索。那时团队一周至少工作八十个小时,甚至曾在实验室里连续奋战七天七夜。

      “熬过两三天其实就不困了,你们可能还没有这种经历;当时夏天闻闻自己都是馊的。”胡伟武爽朗地笑道。

      经历重重困难之后诞生的龙芯处理器曾被称作 “Godson”,这是由中文名“狗剩”音译而来的,这一名字正包含了中国传统中“贱名好养活”的观念,饱含了龙芯团队对自主研制通用CPU的信心,以及对未来发展的美好期望。

      2001年到2006年间,团队成员有三个春节、四个“五一”假期、四个“十一”假期都在加班。2002年春节的加班决心书上醒目地写着:“不调试成功誓不回家!”、“No PAINs, No GAINs.”

      这样的拼搏换来的,是“十五”期间芯片性能三级跳的跨越式发展,“龙芯2号”的性能平均每十四个月就提高三倍。

      支撑着龙芯团队忘我拼搏的,是胡伟武大力提倡学习的毛泽东思想。龙芯中科的走廊里,挂满了红底黄字的毛主席语录:坚持打“持久战”,坚持从实践中学习,坚持贯彻在复杂情况下抓住问题关键的方法,坚持为人民服务的立场。毛泽东思想指导下的龙芯团队,有灵魂、有韧性、无坚不摧,势如破竹,决心做好CPU,让中国“芯”影响世界。

    挂满毛泽东语录的长廊毛泽东语录

    “我们的初心,是建立自己的生态体系”

      为什么要研制龙芯?为了上市销售?为了解决核心技术的问题?“不,这还不完整”,胡伟武坚定地说,“龙芯团队的初心是要建立自己的生态体系,成为IT产业体系的第三极。”

      胡伟武解释道,当今中国的IT产业体系,主要依靠两个生态来支撑。一个是Intel+Windows,简称Wintel体系,联想在这一生态里做整机;另一个是ARM+Android,简称AA体系,华为在这一生态里既做芯片又做整机,如今做到了世界第二。但是,这两个生态中,中国IT产业利润低薄,产业体系受制于人,更有国家安全问题亟待解决。

      “我们在十三五期间的研究中探索出,龙芯一定要自己做生态,它的角色应该是Intel加谷歌的角色——龙芯的操作系统提供基础版,维护基础版更新,下游企业基于我们的基础版操作系统,改善一下界面,进行一下产品化,就能使用。在这一流程中,基础版操作系统的作用就是保持兼容,大家按照我们的统一‘套路’,向下保持对不同的硬件的兼容,向上保持对不同应用的兼容。”

      做世界上第三套大的生态体系——自己的CPU用自己的操作系统平台来支撑,建成一个比较完整的平台和一个比较完整的产业链,真正做到三足鼎立,“三分天下有其一”。为了这一目标,付出再多的心血又何妨。

      “我们做芯片,主要的目标,包括未来的影响,就是我们要做自己的生态体系,来支撑自己的产业发展,支撑自己的信息化,支撑自己的国家安全!”胡伟武扬声说道。

      这才是龙芯真正的“野心”。

     

    “盖好科技大厦的头两层”

      佛教里有篇譬喻故事叫“三重楼喻”。从前有位富人因羡慕别人家的三层楼“高广严丽、轩敞疏朗”,请建造的木匠在自家里也造一处。木匠打地基时,富人却拦住了他,言明“我不欲下二重之屋,先可为我作最上屋”。当时的人听了都忍不住笑话:“何有不造第一屋而得上者!”

      “中国现在的IT产业第三层盖得很好,但头两层是盖在人家前两层上的。所以我们现在必须要把自己的头两层盖好。”胡伟武说。

      以人工智能为例,人工智能能够给已有的产业增加新的属性使其增值。人工智能像个形容词,是形容某个东西的,没有这个东西形容词就没有意义。

      同样地,如果缺少已有的基础,只专注于升级应用领域、追逐风口,就是虚幻的空中楼阁。万丈高楼平地起,在科技竞争日益激烈的时代背景下,如何搭建好自己的科技大厦尤为重要,而基础作为大厦头两层更应被视为重中之重。

      要想盖好基础这前两层,基础领域人才是必不可少的工程师。

      胡伟武提出,过去,改革开放四十年的发展重点在于改善人民的生活水平,因此市场对应用领域人才的需求远大于对基础领域人才的需求,而在经济社会快速发展、中国进入新时代的今天,基础领域人才的需求量大大增加。“举例来说,会用JAVA编程的工程师有好几百万,但是会做JAVA虚拟机的也就几十人。”但是,当下需求的增长也正倒逼基础领域人才群体的成长。人才的培养需要时间,但已经逐步走向正轨。

      2005年钱学森曾感慨发问:“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”国科大招收本科生一定意义上也是在尝试回答“钱学森之问”,希望造就一批追求科学梦想、立志科学报国的未来科技领军人才,锤炼出一群投身基础研究、效力祖国发展的新时代青年。

      目前,胡伟武为国科大本科生教授“计算机体系结构”课程。谈及这一课程,胡伟武的目光变得坚毅起来。

      “计算机体系结构发展到现在七八十年了,像云一样飘过去的很多,但真正能沉淀下来的不多。我们不能赶时髦,一定要把里程碑式的东西,几十年沉淀下来的东西讲清楚。”

      胡伟武希望同学们能从课程中学习到几十年沉淀下来的最珍贵的东西,能感受到基础科学的巨大魅力,能够填补国家发展这一大机器中缺少的那颗螺丝钉,成为对社会有用的人。这是老一辈科学工作者对后辈的殷切期望,是新时代科苑学子应该承担起的使命重任。

     

    “耐得住寂寞,挡得住诱惑,受得了委屈”

      胡伟武在中科院工作二十余年,中科院的精神基因早已深深植根于他的心中。谈及此,他抬眉扬声,表示中科院是国家科技发展的有利臂膀,当党中央在高科技产业方面碰到问题,发出“国有疑难可问谁”的声音时,中科院会第一个站出来,承担起自己的责任。

      “在我看来,与其他科研机构相比,中科院精神中最突出的三个基因,就是家国情怀、科学精神和学以致用。”胡伟武解释说。

      “家国情怀”是指中科院明白为谁做科研——为国家、为人民做科研,始终忠于国家,忠于人民。胡伟武在毕业后放弃了国外企业抛来的橄榄枝,放弃了外企月薪上万的工资待遇,最后选择月薪八百的中科院,选择为国“开疆拓土”,而在做出这一选择的背后,是夏院士当初对他说的一句话“国家需要你!”,国家的需要在呼唤科研人才,他认为留下来、做实事,才是对祖国最好的回报!

      “科学精神”是说中科院人实事求是的作风,实实在在,不说假话。中科院人不会为了自己的小利益欺瞒祖国,也不会对自己的科研事业敷衍了事。龙芯团队敢于开拓中国人从未触及的陌生领域,勇于攀登自主研制处理器的科学高峰,求是创新,解决自主芯片的卡脖子问题,正是这一精神的表现。

      而本世纪以来,中科院精神逐渐形成了第三个基因“学以致用”,就是要对社会作贡献,要实现科学成果产业化,助力行业经济发展,而不是让科研成果仅仅停留在论文上。

      “过去改革开放主要走市场换技术的道路,而现在应该走另外一条路,市场带技术——通过市场的带动,来完善技术平台,推动产业发展,最终支撑起一个完备的体系。”

      这三个基因恰恰对应着中科院“三个面向”的要求,即面向国家重大需求、面向世界科技前沿、面向国民经济主战场。

      随着时代的变化,中科院的精神基因会增添新的内涵,但爱国与热爱科学的本质不会改变,它将影响一代又一代的科研工作者,把最初的赤诚不断传承下去。

      作为中科院的直属高校,国科大传承着中科院的精神。从“两弹一星”到“龙芯1号”的艰难诞生,从“两弹一星”的烈士元勋郭永怀先生到为中国开“天眼”的南仁东先生,一代又一代的中科院人不懈追求、砥砺前行,以青春铸就忠魂。在他们的影响下,国科大学子肩扛传承大旗,奋发图强,博学笃行,立志为祖国解决卡脖子问题,把中科院的故事不断地讲下去,把中科院精神一代一代的传承下去。

      “就像习总书记说的,‘一代人有一代人的使命’,你们有你们的使命”,胡伟武对国科大的学生说,“不要光想对自己有什么好处,而是要想对国家,对人民有什么好处,要建立这样一种忠于国家、忠于人民的价值观。要成为对社会有用的人,耐得住寂寞,挡得住诱惑,受得了委屈。我希望国科大学生能成长为这样的人。”

      2019年7月,中国科学院副院长,国科大党委书记、校长李树深院士在给每一位本科新生的信中嵌入了一枚“龙芯3号”处理器,希望新生通过芯片,看到中科院砥砺创新自主研发的精神,看到未来更多的可能,能够“读懂更多,看得更远”。在建国与建院70周年的时间点上,我们回望那些为祖国付出心血的伟大的科学家们,瞻仰那些忠诚崇高的品格,感受国家需要呼唤科研热情,学习个人理想融入国家命运。怀致大尽微,家国天下之心;尽博学笃志,格物明德之事。心有鸿鹄,形同松竹,扛起使命大旗,自信而响亮地喊出“强国一代有我在”!

    通知书里的龙芯

     

    责编 :余玉婷