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慶典公司新聞

感謝他吧,他讓你能用上智能手機與平板電腦

本文來自微信公眾號:網易科技(ID:tech_163),作者:彭麗慧,吳夢陽,編輯:章劍鋒,頭圖來自:東方IC


一、他是誰


大衛·帕特森(David Patterson)和約翰·亨利斯(John Hennessy)憑借發明RISC處理器的貢獻獲得2017年圖靈獎,以表彰他們在計算機體系結構的設計和評估方面開創了一套系統的、量化的方法,并對微處理器行業產生了深遠的影響。同時也被譽為是體系結構領域的頂級宗師。


大衛·帕特森在2004年至2006年擔任ACM主席,是美國國家工程院、美國國家科學院和美國藝術與科學學院三院院士。


與此同時,他與亨利斯教授合署的兩本書《計算機架構:一種量化的途徑》和《計算機的組織和設計: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。


二、精彩集錦


幾天前,帕特森教授宣布,他將與清華大學合作在中國深圳建設RISC-V國際開源實驗室,這個實驗室的定位,據宣稱,是要致力于培養產業科學家和解決中國面臨的世界級問題。媒體的解讀則來得更加直接:他們要聯手打造開源芯片。


去年冬天,在浙江烏鎮世界互聯網大會的相關論壇上,網易科技《科學大師》記者見到過帕特森教授,也聆聽了他的演講,當時他對媒體說,他在中國有帶三位學生,中國學生和世界上最好的學生一樣勤奮好學。


那之前,他在北京接受了中國合作方清華大學授予的名譽博士學位,他和中國合作的歷史,至少可以追溯到2013年,清華大學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到19000人,對清華大學在計算機科學領域的發展及國際學術界影響力有推動和提升,邱勇希望雙方在RISC-V開源處理器領域開展更多實質性合作。


帕特森當場回應說,他希望在新一代芯片技術上,清華和他所在的伯克利加州大學能攜手合作。


所以,不久前宣布的合作消息,并不突如其來,只是在當前這個特別的節點和背景下,難免受到關注。



那么帕特森教授是一位怎樣的人呢?網易科技《科學大師》記者對其背景進行了梳理。


2016年5月,68歲的帕特森教授決定退休了。加州伯克利大學給他舉辦了一個隆重的退休典禮,紀念他在計算機架構方面的40年學術生涯。


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


“現在回過頭來想,他不可能真的退休,我們只不過把那個晚會稱作退休典禮而已。”典禮上的致辭者之一,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月后,再次投身到研究中去,只不過這次換了個身份,——以杰出工程師身份加入Google Brain團隊。


谷歌當時在開發一款新的芯片,要比當時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復雜計算能力的要求。這讓帕特森教授很心動。


這款芯片就是TPU,是Google自己開發的一款AI專用芯片,主要用于提高人工智能計算任務的執行效率,進而推動一個新時代的到來。


如今,TPU的威力已經為天下所知。谷歌聲稱TPU已經在全公司進行了大規模測試和應用。TPU不僅用在搜索命令的執行、地圖和導航中,去年在首爾擊敗頂尖圍棋選手李世石的AlphaGo也靠的是TPU。


而在谷歌公開了第一代TPU論文,在長達75位作者的名單中,帕特森教授排在第四。


不過這已經是后話,就在進入TPU項目組的第二年,帕特森教授和亨利斯教授就憑借發明RISC處理器的貢獻獲得2017年圖靈獎,以表彰他們在計算機體系結構的設計和評估方面開創了一套系統的、量化的方法,并對RISC微處理器行業產生了深遠的影響。


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


比爾·蓋茨稱贊二人,說他們的貢獻“已被證明是整個行業蓬勃發展的基礎”。這是因為他們提出的方法統治了如今幾乎全部微處理器,推動了美國硅圖公司(Silicon Graphics)和美國太陽微系統公司(Sun Microsystems)等公司的發展,也為今天的智能手機產業鋪平了道路。


要知道ARM的芯片設計就是基于早期RISC架構。ARM將這種設計授權給多家芯片廠商,而此類芯片幾乎被用于所有智能手機。


因此有媒體報道稱,“今天,全世界每年生產的超過160億個微處理器中,有99%是RISC處理器,它們被用于幾乎所有智能手機、平板電腦和數以億計的嵌入式設備中,這些設備組成了物聯網(IoT)。”


而隨著時間的發展,另一種問題正在出現:ARM其技術雖有開放授權的政策,但是仍然需要花不少的資金購買。


據The Information報道,ARM的昂貴價格把Google、高通、三星等80多家科技公司推到了同一條戰線上。它們正在合作開發新的開源芯片設計,這是一種完全開放的,允許任何人使用和改編其設計。


這個開源芯片設計名為RISC-V,其開發由非營利性基金會RISC-V Foundation主導。而帕特森正是RISC-VFoundation的董事會副主席。


雖然好戰友兼好朋友亨利斯并沒有對芯片設計的突破抱有太多期待,他認為無法達到像RISC一樣推動通用處理器性能的程度。但帕特森說:“任何人都可以創建原型,這是一個計算機系統結構的黃金時代。”


今年4月份,帕特森教授又一次應邀來到中國,作為清華大學五道口金融學院的“科學企業家”項目課程教授,給企業家們授課,同時與媒體見面,接受了采訪。


以下是采訪實錄,《科學大師》略有刪減編輯:


1.我們和清華在開展許多激動人心的研發項目



問:今年3月揭曉的(2018年)圖靈獎獲得者做出的是機器深度學習領域的成就,您認為這方面存在哪些發展潛力?


帕特森:其實我也一直對圖靈獎的評選非常關注,應該說三位獎項獲得者都是卓越的科技研發人員,機器深度學習可以說是“我為人人,人人為我”,也是一場新的產業革命


過去的十年我們已經看到許多APP能夠比人更好地完成某項特定的工作,可以說經過數十年的研究,人工智能終于取得一些令人滿意的成果,也有許多具備實用價值的產品,所以要感謝這些科技研發人員的貢獻。我們看到新的科技正在改變世界,這是不可避免的趨勢。


問:我們都知道集成電路是非常復雜、高精密度的產業,不過最近幾年個人電腦、智能手機、物聯網都有巨大的發展,未來半導體產業會朝著什么方向發展?


帕特森:很多人包括我自己關于這些新的產業發展趨勢的看法可以概括為兩個方面:首先是云,也就是遍布于世界各地的大型數據存儲器,數以萬計的個人電腦接入互聯網,同時帶來海量的信息和數據。其次是物聯網設備,這些設備是小型化的,可以裝入每個人的口袋。


以上兩點是最令人興奮的科技成果,而這兩項成果都會用到硅這種材料,比如云的架設會需要更大的、性能更強的芯片,可能還會需要液態制冷系統,因為性能實在太過強勁,同時小型設備需要更小的芯片比如電池,降低成本是很重要的。清華-伯克利深圳學院以及國際資源實驗室在這兩方面都投入了大量研發資源,無論是云還是物聯網設備的架設,我們都在開展許多激動人心的研發項目。


2.世界性能最強的電腦可能很快就會誕生


問:之前您在采訪當中談到新的計算機架構與編程語言黃金時代即將到來,未來這些方面會有哪些新的發展?


帕特森:晶體管產業每隔幾年都會經歷一次升級換代,性能也在變得越來越強,這也帶動了全世界各個領域的創新成果誕生,有些創新成果是非常令人震驚的。因此目前來講,提供最佳性能產品的最好方式就是計算機架構的革新,計算機架構就像建筑架構一樣,把不同性能的組件進行整合。因此重要的是架構設計的革新,而非進行某個部分的革新。


問:最近幾年人工智能已經成為人們討論的焦點話題,有些人認為Google TPU是性能最強的,也有些人認為GPU具有更強的可塑性,您對這兩種說法怎么看?


帕特森:目前普遍的看法是TPU具有很強的運算速度,不過GPU針對的是圖像處理,目前主要作為人工智能應用。因為GPU就是為圖像處理而發明的,只是恰巧碰上了機器學習的發展浪潮,不過GPU并不是專門用于機器學習的,五到十年前機器學習開始發展的時候,人們認為GPU可以作為機器學習的處理器使用。


TPU的設計完全是為了新一代硬件打造,也就更加適合用于機器學習,未來我們將會看到更多這種應用的案例。至于電腦設計師其實除了機器學習基本不會用到GPU,所以目前GPU還會應用一段時間,但我希望未來能夠應用專為機器學習而設計的硬件,而非使用圖像處理硬件。


問:有人說,RISC-V可能會是未來芯片發展的基礎,您認為RIC-V目前存在哪些主要問題和挑戰?


帕特森:應該說RISC-V開創的是一種全新的環境架構,由于取消了針對公司的限制,可能會有很多公司參與具體設計當中,所以我們應該很快會看到通過RISC-V打造的世界性能最強的電腦,因為通過這種環境里的競爭會把許多人的創新思維貢獻出來,沒有任何人為的限制和干預——比如誰只能從事哪方面的研究,應該說這是RISC-V最大的優勢。


RISC-V相比此前的架構更加簡化、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,因此我想最大的優勢就是沒有限制,世界上的每個人都可以參與進來,讓這個系統變得更好。


問:之前您提到RISC-V可能會在物聯網領域大有作為,您認為它的商業價值主要在哪里


帕特森:首先是降低計算成本,沒有費用和資質要求,其次是開放創新環境,RISC-V可以容納大量軟件創新資源,包括新的加速器和技術指南,更加標準化和定制化,這些在今后的開發進程當中也會更加重要。


3.超級計算機領域的科研競爭,不存在敵對態勢



問:目前世界各國正在超級計算機領域開展競爭,您怎么看?


帕特森:應該說電腦開發人員找到了一種很聰明的方法得到政府的支持,實際上這個領域并不存在什么敵對態勢,最后雙方應該能夠獲得雙贏,如果對方擁有了比我更快的計算機,我就要提升我自己計算機的運算速度,這是一種很好的發展態勢。


問:現在5G、人工智能、自動駕駛、語音識別等等新興技術正在蓬勃發展,這是否意味著一個新的科技時代的到來?


帕特森:機器學習的根本仍然是機器,要想從事機器學習領域,首先需要擁有相應的機器。諷刺的是,雖然現在計算機領域的從業者都對此趨之若鶩,損失卻比獲利更大,原因可能就是時機不對。我們需要做的就是打造新的架構,然后推動這個領域加速發展。


5G和機器學習不同,雖然5G很有趣,但現在還不清楚未來針對5G會有怎樣的應用。當然,如果我們未來開發出可以自動駕駛的汽車,目前全世界每年有上百萬人死于車禍,這項新的技術每年可以拯救成千上萬人的生命,而且這對計算機領域也會是巨大的貢獻,通過將機器學習安裝在交通工具當中,不再依賴于可能犯下酒駕或是疲勞駕駛這些致命錯誤的人來駕駛,這將會是巨大的成就。


問:用人單位和大學之間存在許多工作目標方面的分歧,據我所知,您在這兩個領域都非常成功,有著二者合作方面豐富的經驗,能否分享一下?


帕特森:在我職業生涯的早期階段,就是剛加入伯克利的時候,我意識到能夠接觸到硅谷的很多資源,后來又發現目前企業面臨的很多問題都可以作為大學非常有趣的研究課題,但是大學和企業二者很少溝通,所以通過企業自身的影響力,加上與企業溝通,大學可以發現企業存在的問題,然后選擇最合適的資源解決這些問題。


直接跑去企業詢問他們存在什么問題并不是個好主意,因為可能企業自己也不知道,企業對這方面并不在行,但通過與企業開展合作可以發現他們的需求,以及大學能夠切入的點,然后形成一種令人愉快的合作關系。


另一方面,大學通過這種合作也可以培養出更多優秀的人才,通過不斷解決企業存在的實際問題,學生可以結成小組開展研究,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。發現問題、了解原因、培養解決問題的人才,這些對大學和企業都是很重要的



問:您是怎么看待現在的信息安全問題?


帕特森:作為安全領域的一個多年從業者,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制確保信息安全性,但那個時候很少有人使用電腦,因為價格非常昂貴,而現在的電腦又沒有過去那么安全了,所以說狀況才令人尷尬。


我們需要切實采取措施加強信息安全性,特別是在互聯網時代每天都有大量新的設備產生,要是這些設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,絕對不能再拖了。


4.讓員工心情愉快,才能最大限度發掘他們的潛力


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


帕特森:我覺得生活與工作的平衡狀態是很重要的,每個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,實際上這種延長工作時間的機制并不能夠帶來員工的創新性。


就我個人來說,我很喜歡運動,每周都會踢兩次足球比賽,而且我還會經常練習舉重,所以我自己的快樂秘訣就是要經常鍛煉身體。


而且自己要想快樂的話家人也應該快樂,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,如果你總是不能陪在家人身邊,家人會感到很難過。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中我也一直陪在他們身邊,我有兩個兒子,其中一個外號叫做“印度小子”,我還客串他們的足球教練,陪伴家人是很重要的,你不會想要在孩子長大之后自己對他們好像陌生人一樣。


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


本文綜述部分資料使用的來源:


《Meet the 69-year-old professor who left retirement tohelp lead one of Google’s most crucial projects》

《DavidPatterson Says It’s Time for New Computer Architectures and Software Languages》

http://archive.computerhistory.org/resources/access/text/2012/04/102658154-05-01-acc.pdf

《2017圖靈獎揭曉:兩位大神攜手獲獎,Google成最大“贏家”》

《2017 圖靈獎揭曉:你能用上智能手機要感謝這二位》

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

清華大學新聞網及浙江在線等。



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