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圖靈獎得主大衛·帕特森:大灣區需要優秀人才 開源體系助力研發

  本報記者 翟少輝 周智宇 惠州報道

  4月11日,由清華大學五道口金融學院、清華大學深圳國際研究生院和麻省理工大學(MIT)斯隆管理學院共同舉辦的“科學企業家”項目第6期班在惠州正式開學。值得一提的是,相較于前5期班,本次開班特別面向粵港澳大灣區的科學企業家,旨在將全球前沿科技創新與大灣區產業、企業發展需求結合,直接助力灣區建設。

  “中國許多全球知名的優秀公司都位于(粵港澳)大灣區。”4月14日,受邀前來授課的2017年圖靈獎得主大衛·帕特森(David Patterson)在接受21世紀經濟報道記者專訪時表示,“我們相信,我們在此從事研發的技術,將有助于激發大灣區內的企業及其產品進一步創新。”

  大衛·帕特森是美國國家工程院院士和美國國家科學院院士,并曾于2004年至2006年擔任美國計算機協會(ACM)主席。他曾長期在加州大學伯克利分校任教,直至2016年退休,并被譽為計算機架構領域“20世紀后半段最杰出的幾人之一”。

  2018年3月,帕特森與斯坦福大學前校長、谷歌母公司Alphabet董事長約翰·軒尼詩(John Hennessy)一同被授予2017年圖靈獎,以表彰他們開創了一種系統的、定量的方法來設計和評價計算機體系結構,并對RISC(精簡指令架構)微處理器行業產生了持久的影響。

  用開源為大灣區培養人才

  “在我看來,硅谷和(粵港澳)大灣區都面臨一個典型的問題,那就是人才。”帕特森對21世紀經濟報道記者表示,如何讓優秀的人才來創造、完善產品則是這個問題的另一個維度。

  帕特森指出,大灣區內有著許多全球知名的中國科技公司,這是其優勢。而像加州大學伯克利分校與清華大學,則在通過在清華-伯克利深圳學院(TBSI)合作,嘗試發展一種新的開源硬件設想,構建所有人都可以免費、不受限的使用的模塊,激發公共創新。此前,帕特森已經宣布,正式依托TBSI建設開源RISC-V(第五代精簡指令架構)實驗室RIOS。

  TBSI的合作也可以吸引優秀的人才聚焦在一些關鍵的問題上,進行相應的研發。帕特森表示,“我們在這里(指粵港澳大灣區)研發這些技術,將有助于激發大灣區企業和他們的產品創新。”

  帕特森回憶稱,“我仍然記得在我加入伯克利之初,他們告訴我的第一件事之一就是,伯克利是一個在乎影響力的地方,不計算論文數、引用數,看中的是對現實世界的影響。我熱愛這點,這引導了我的職業生涯。”

  帕特森將這樣的價值觀引入了亞洲、引入了TBSI合作項目。基于RISC-V的開源體系,TBSI設立了RIOS實驗室。通過該開源體系,多地的研究者均可以參與到研發相應模式的硬件中,以促使支持更多的公司創造出更多優秀的產品。

  “開源是一個社會性的主意,人們來自不同的組織、公司、產業、高校,一起在一個通用的領域創造一個適用于所有人的事物。”帕特森表示,通過這個體系,眾多的參與者、多樣的觀點匯集在大灣區中,可以創造出更好的科技并將其分享出去。

  此外,帕特森表示,開源能夠允許高校直接影響科技。因此,通過開源,學術界將很快就能夠看到與外界的實時合作,并通過在應用技術上的參與和合作、通過像TBSI這樣的合作,高效地創造出新技術并將其分享。

  在帕特森看來,RIOS實驗室這樣的國際項目允許學生通過著手解決重要問題來獲得經驗,從而研究出切實可用的產品。“這就是,不僅僅要讓科技遇上產品,而且是在大灣區培養出那些能夠幫助科技塑造產品的人才。”

  “對于我來說,開源是發展技術的最好路徑,所有人都可以各取所長。”帕特森認為,伯克利大學已經發現,開源是伯克利大學能夠發揮“影響力”的最佳機遇。

  帕特森長期以來一直致力于積極推動中美高校開展合作研究,多年來他推動了加州大學伯克利分校與清華大學的學術合作,并對中國與清華的計算機科研教育提出許多寶貴建議。2018年11月,清華大學授予帕特森名譽博士學位。

  RISC-V助力兩大科技趨勢

  帕特森表示,包括他在內的很多人認為,當前科技發展的兩大末端是云計算和物聯網。前者基于遍布全球的大型數據中心,數以萬計的計算機與網絡互連,使得海量信息和數據得以被收集。后者則是依賴電池供電的小型網聯設備,它們可以置于口袋中、衣服上或是車上某處。

  “兩個末端均受‘硅’的驅動。”他說,“在云端,你需要性能非常強悍、功耗非常高的芯片,他們甚至需要配備液冷。但對于物聯網,你需要最微小的芯片,盡可能延長電池續航能力,因此功耗低尤為重要。”在他看來,在TBSI的合作對于上述兩個科技方向發展都會有益。

  微處理器指令集是溝通硬件和軟件之間的橋梁,也被稱作處理器的“靈魂”。目前市面上處于主導地位的是Arm與英特爾x86架構。RISC-V則是帕特森在2010年率領伯克利團隊創造的全新開源指令集,被視為將改變目前處理器架構領域的競爭格局。目前,為維護該指令標準而成立的RISC-V基金會成員已超過150家公司,除英特爾和Arm外幾乎所有計算機領域的主要公司均參與其中。

  帕特森認為,RISC-V最大的優勢在于開源。“我們不會人為去限制誰可以參與建造,誰不可以,它是開放的。一個好的主意會激發出競爭者力求更好地嘗試。”他認為,相較于早前已專利化的RISC版本,RISC-V更為簡潔、優雅。前者如今已經常為了營收需求而加入新特征,這并不是助力科技發展。

  RISC-V的優勢還在于計算成本的降低。“它沒有所謂的使用或是授權費用,向所有創新開放。”帕特森說。

  帕特森表示,RISC-V被設計成同時具有標準化和定制化特征:可以運行大量軟件,也允許加入新的、特定的指令和加速器。其將在摩爾定律失效的情況下為產業的進一步發展創造條件。

  “幾乎在我的整個職業生涯中,行業都在受摩爾定律驅動。芯片上的晶體管數量每隔數年就會翻倍,性能越來越強,這驅動了一系列的創新。”他說,“但現在這已經結束了。目前來看,能夠持續創新、制造出更好的產品的方式,在于計算機架構設計提升。”

  舉例來說,計算機架構就如同建筑,如果磚和水泥的品質已達到極限,改善的關鍵就將是如何最好地使用磚和水泥去建設。

  人工智能需要針對性的硬件設備

  3月27日,美國計算機協會(ACM)宣布將2018年圖靈獎頒給了Yoshua Bengio、Yann LeCun、Geoffrey Hinton三位人工智能領域的“先驅者”,這被視為人工智能發展的重要里程碑。

  帕特森正是今年圖靈獎的評審委員之一。“他們三人是最值得敬重的人,我認為他們是機器學習‘三劍客’。”帕特森說,“他們‘人人為我,我為人人’,幫助和激勵了這場基于神經網絡技術的機器學習革命。”他指出,僅僅是在過去10年之中,我們已經能見到許多應用可以比人類更出色地完成諸多任務,“這是一個驚喜”。

  “人工智能領域走過數十年之后,我們已見到了許多切實的進步和頗具價值的產品。”帕特森表示,“三劍客”的貢獻造就了一批正在改變世界的科技,對于獲得圖靈獎這一計算機科學領域的最高榮耀,三人實至名歸。

  2016年5月,帕特森結束了在計算機架構領域40年的學術生涯,從加州大學伯克利分校正式退休。2個月后,帕特森加入谷歌,從事谷歌的AI芯片研究。如今,谷歌AI主頁上對帕特森的介紹已是“谷歌杰出工程師”。

  云計算與人工智能的發展使得谷歌公司在新建數據中心上的資產支出日漸龐大,為此,谷歌希望能夠研發一款新的芯片,性能可以達到市面主流處理器的10倍以上,并且能夠支持人工智能對復雜計算能力的要求。谷歌稱其為TPU(張量計算單元),而這也是加入谷歌之后帕特森的工作重點。

  有觀點認為,在2010年前后深度學習網絡對性能的需求和摩爾定律瓶頸初現,使得對定制AI芯片的興趣大增。不過,業界對此觀點不一。有分析認為,谷歌TPU所代表的專用AI芯片更具優勢,其更擅長處理AI框架、模型下的工作負載。也有觀點指出,由于AI尚處早期,不同的框架和模型不斷涌現,因此更具可編程性和通用性的GPU更具優勢。

  在帕特森看來,TPU確實只適用于特定需求,而GPU在機器學習上表現更為出色。“不過,GPU原本是為圖形而發明的,它能夠適用于早期的機器學習只是一個巧合。”

  他認為,過去5-7年是機器學習的開啟階段,GPU僅是其中表現更為出色的通用微處理器。“TPU則是硬件設計的開端,尤其是對于神經網絡、機器學習,此后我們會看到更多類似的例子。”帕特森說,“作為一個計算機架構師,如果你審視GPU會發現其中包含有機器學習所不需要的部分。”

  帕特森表示,GPU的應用已有一段時間,雖然其目前已經在機器學習領域扮演關鍵角色,但他期待的則是未來機器學習領域的研究人員可以使用上更有針對性的硬件設備。

  (編輯:辛靈,如有任何問題或建議請聯系:[email protected]

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