李国杰：计算所创新三期追求什么

　　计算技术研究所 作者：李国杰

　　从今年起，计算所已进入以“创新跨越、持续发展”为导向的科学院知识创新工程第三期。在新的五年计划(2006—2010年)开始的时候，明确我们追求的目标十分重要。

　　通过一年的讨论，计算所已提出未来五年发展的总目标：

　　到2010 年，计算所要成为具有世界影响的国家级骨干研究所，成为以跨越创新为主、引领未来的研究所，形成由一个本部核心和分布在全国的若干分部组成的具有中国特色的网络型研究所。通过三期创新，计算所要聚集培育一批信息领域的一流人才，形成激励创新、和谐进取的科研体制、管理机制与现代国立研究所文化；为我国实现低成本信息化和建设惠及大众的下一代网络提供核心与关键技术，攀登多核CPU 和千万亿次级高性能计算机等世界技术高峰，在信息领域的自主创新中真正起到骨干与引领作用；通过技术辐射促进核心集成电路、高端服务器和数字音视频等产业的规模产业化，为促进我国信息企业真正成为技术创新主体做出实质性贡献；在基础与前瞻性研究中取得令人关注的成绩， 为今后的持续发展奠定坚实的基础。

　　这一目标体现了国家级研究所在自主创新价值链上的正确定位，反映了全所员工的共同追求。

　　一、成为具有世界影响的国家级骨干研究所

　　2002 年计算所制定的发展战略明确指出：“计算所的科研要把面向国家战略需求放在首要位置，要集中全所力量，为国家经济发展和国家安全做几件有重大影响并经得起历史考验的大事，成为我国信息科技领域一支重要的战略方面军。”

　　科技战略方面军必须有能力解决国家面临的战略挑战问题，在国家科技发展中起到骨干甚至中流砥柱作用。所谓骨干就是要为国家排忧，为企业解难，为解决国家“卡脖子”的关键问题做出重大贡献。国立科研机构的利益本质上就是国家的利益，我们应更多地考虑自己的责任，考虑对纳税人的回报。

　　21 世纪前20 年，什么是我国信息领域面临的重大战略需求？网络的广泛普及和普适计算的大规模发展已成为21 世纪的时代特征。近几年我国的网络技术与应用发展很快，目前全国上网人数已超过1 亿人，但网络的普及率还只有全世界平均水平的一半。为了全面实现小康，到2020 年，我国互联网普及率应超过40%，即全国至少应有5 -6 亿人上网(我们希望有8 亿人上网)。这是我国发展信息技术和信息产业的重大契机，同时也对我们提出了重大挑战。我国需要为数亿潜在上网人群提供低成本的上网解决方案，包括低成本的网络基础设施、便宜且使用方便的新型上网终端，提高网络安全性与可靠性等。如何实现低成本、高效能、高可信的

　　计算机大多数是国外进口机器，国家的经济安全受到威胁；对网络上舆论还没有及时有效的预警机制，社会稳定存在大的隐患等，这些都是国家面临的重大战略挑战问题，这也就是计算所面对的重大国家战略需求。

　　做国家级骨干研究所必须强调应用需求导向，或者叫实际问题导向，而不能纯粹的学科发展导向。计算所有几十个课题组，如果每个课题组都希望唱主角，都谋求地盘越来越大的独立的学科发展，势必争资源、甚至互相拆台。这是一种做除法的思维方式，即你少一点我就多一点的思维方式。按这种思维方式哪一门学科也发展不起来。我们应当有共同的目标，为解决共同的问题协同做科研，这就是另一种做乘法的思维方式，即把饼做大、协作共赢的思维方式。

　　三期创新中计算所的共同目标是为我国实现低成本、高可信、高效能的信息化和惠及大众的下一代网络提供核心技术，我们的主要努力方向包括低成本(L)、好用(U)、安全(S)、智能化(I)和高可用(A)，即LUSIA 方向。全所大多数课题组都能在这些方向上做出贡献，问题是如何形成合力。实事求是地讲，十一五期间计算所最有显示度的成果可能还是出在CPU 芯片和高性能计算项目中，科学院的基地建设安排给计算所牵头的也是计算所的系统结构方向。在这一总的布局下，网络与普适计算、智能化软件等方向就应当考虑两件事，一是如何配合系统结构方向满足国家战略需求，二是如何充分利用我所系统结构(包括芯片、

　　编译等)方面的优势来发展网络和智能软件。如果能充分体现高性能计算机和CPU/SoC 在网络、内容安全及智能化软件等方向的特点，我所在这些方向上将更有优势，否则要另选积累不多的地方做突破口，就较难得到外单位认可。

　　计算所的基本科研方式是围绕明确的共同目标协同配合，而不是人自为战地完全凭个人兴趣做基础研究。这就要求我们有一种新的组织形式。2005年计算所的机构改革就是为此做准备。将7 个研究室合并成三个研究部和一个前瞻研究中心，不是人为地增加一个管理层次，而是希望通过更大的研究部的协调组织，优化资源配置，使科研工作更有效率。目前由部一级牵头申请的重大项目不多，改革的效果还不明显，随着十一五各项科研计划的展开，研究部的作用就会显现出来。各个课题组、实验室和中心不应过份强调小团体的利益，应尽量支持整个研究部甚至整个研究所组织的重大任务。根据任务要求， 课题组应能动态组合，

　　实验室也可能随着技术发展热点的变迁相应地成长或消亡。我们看重的是目标，是对国家的贡献和促进技术的发展，而不是某种固定的组织形式。

　　做骨干型研究所就意味着不但要出高水平的学术成果，还要有能力完成工程性很强的国家重大项目。因此，我们除了强调技术科学研究外，还要强调工程技术研究。计算所要造就一大批顶尖的计算机工程师。计算所的工程师应当比企业的工程师有更深厚的功底，能解决企业工程师不能解决的复杂工程问题。在计算所，高级工程师应如同研究员、副研究员一样受到尊重。与大学的基础研究不同，计算所几个主要的研究部都要高度重视质量管理，涉密人员还要遵守保密纪律。

　　骨干型研究所并不意味着全所只做一两个重大项目，也不应要求人人都要参与做大项目。争取科研经费的能力是重要的评价指标之一，但对课题组的考核也不应只看获得经费的多少。计算所除了有集中力量做成大事的环境外，还应该有一个相对比较宽松和谐的科研环境，培育有发展前途的小课题，特别是另辟蹊径的独创性课题。各个研究部都要统筹安排， 必须有足够的人员从事前瞻性的预研， 前瞻研究中心更要注重形成鼓励标新立异的氛围。

　　50 年的历史特别是近几年的快速发展表明，计算所是国内IT 领域的一支不可忽视的重要力量。计算所研制成功的曙光系列高性能计算机和龙芯系列CPU 是我国在世界信息高技术领域占据一席之地的重要标志。前不久美国国会智囊机构哈特森研究所抛出一份《中国向前跳了一大步》的科技竞争力分析报告，重点分析了3 个案例，其中2 个与计算所的成果有关，一个是曙光4000A 超级计算机，另一个是龙芯2 号CPU 芯片。虽然这份报告有鼓吹“中国科技威胁论”的意图，但从一个侧面也反映了计算所知识创新成果的份量。通过知识创新工程试点二期的努力，计算所不但在计算机体系结构方向继续占有优势地位外，而且在高性能CPU/SoC 设计、基于IPv6 的下一代互联网、信息内容安全、AVS 编码等数字化技术、信息服务网格和知识网格等研究方向上取得了重大突破和积极进展，计算所已堪称国内信息领域的国家级骨干研究所。

　　但从世界科技竞争的大环境来看，计算所离世界一流的研究所还存在相当大的差距，在国际上的影响力还有待大幅度提升。在计算所从事研究的各个领域，国际上都有强大的竞争对手，包括国外的著名大学和跨国企业的研究中心。在投入较少、基础较薄的条件下，我们要走到国际前沿并对我国信息产业发展有实质性的贡献，必须付出比国外学者更多的努力。我们需要以世界科技发展水平为参照，找出差距，找准方向，制定有远见又切实可行的发展策略。我们必须突破阻碍创新的各种体制障碍和思想障碍，才能取得在国际上有重大影响的成果。

　　创新三期中计算所要以自己的科研实力为基础积极扩大国际影响。不但要走出去，多参加顶级国际会议，多在顶级国际学术会议和国家期刊上发表有影响的论文，到一流学校做访问学者，而且要通过多种方式把国际上一流的人才请进来，除了积极引进海外杰出留学人才(百人计划)外，还要请国外权威教授(包括非华裔的教授学者)到计算所短期访问或工作，真正做到人才国际化。5─ 10 年内，我们要以自己的真才实学让全世界的同行认可：中国有一个具有世界先进水平的计算所，计算所里有一批具有世界先进水平的学者。

　　二、成为实现创新跨越的引领型研究所

　　除了起骨干作用外，计算所还必须在我国信息技术和信息产业的发展中起到引领未来的作用。要发挥引领作用就必须攻克核心与共性关键技术，因为越是核心的技术，越是共性的技术，辐射的范围越宽。要发挥引领作用就不能跟在别人后面做一些小修小改，必须选择技术转折的机会创新跨越，做别人认为做不到的事情，为产业发展开拓新的空间。

　　一提到引领作用，就容易想到从基础研究做起。第二次世界大战快结束时，时任美国科学研究发展局局长、美国总统特别顾问的万尼瓦尔。 布什发布了一份影响世界半个世纪的报告《科学：无尽的前沿》，强调“基础研究是技术进步的先驱”，提出了“基础研究→应用研究→开发→生产”的线性科研模型。上世纪的后半叶，世界各国的科研活动基本上都遵循“布什模式”，人们都相信引领技术和产业发展的唯一源头是基础研究，特别是自然科学的基础研究。

　　20 世纪70 年代以后，科学技术化和技术科学化的趋势越来越明显。1997年美国普林斯顿大学的司脱克斯教授在他的著作《巴斯德现象──基础科学与技术创新》中，挑战了布什的线性模型，提出了科学研究的二维模型，特别是把应用引发的基础研究概括为“巴斯德象限”，使之区别于纯基础研究的波尔象限和纯应用研究的爱迪生象限(见图)。司脱克斯的二维模型反映了近30 年来科学与技术关系的演变，为政府部门调整与确立科技政策提供了新理论根据，得到各国政府和学者的重视。之所以把应用引发的基础研究(或者称为技术科学研究)称为巴斯德模式，是因为微生物学的奠基人巴斯德从事的开创性的基础研究大都源自解决实际问题的需要，而他从事的应用研究又有坚实的理论背景。

　　在制定三期创新规划时，我们将计算所的发展模式定位于巴斯德模式。这就是说，我们要综合考虑市场潜在需求和技术发展趋势，将以未来应用为导向的基础研究与以基础研究为指引的应用研究结合起来，重点发展引领未来、有可能导致信息产业代际转移的原始性创新技术。

　　计算所不是做纯应用研究或纯工程研究的研究所，我们的科研应不同于目前国内企业的新产品研究。计算所不是企业的竞争者，而是企业的引领者。如果我们做出一件成果后，企业说只要国家给经费，我们马上就能做出同样水平的成果，这就说明我们的定位有问题。拿外国公司的现有技术做一些一般的推广应用也不是计算所的任务。计算所强调的核心技术应当有一些原始性的创新，不花几年功夫做应用基础研究，这种创新是做不出来的。我们要学习加州大学伯克利分校的David Patterson 教授，从实际需求中发现问题，研究“Real Stuff”。他每次都与其他学科方向的3 ─ 5个教授合作，每五年左右就拿出有重大影响的新发明。

　　从RISC 到RAID 再到PIM、ROC， 每一样成果都大大推动计算机产业的发展。

　　创新三期中计算所还要强调计算机科学技术与其他学科(包括社会科学)的交叉协同。计算机科学是渗透性很强的学科，compu+X 已经不是什么边沿学科，而是正在逐步成为计算所的主流。我们不但要继续支持生物信息学的研究，扩大计算所在生物信息学领域的影响，而且要逐步开展计算社会科学的研究，特别是在网络舆情分析和预警方面的研究，将高性能计算推广到社会科学领域。

　　回顾十几年来计算所的科研，特别是曙光计算机和龙芯CPU 的研制，我们发现，凡是带有跨越性质的成果，如曙光1 号、曙光1000 和龙芯1 号，开始立项时我们并没有完成任务的把握，主要研制者也不完全清楚水有多深，课题组的大多数成员都没有研制计算机或CPU 的实际经验。但只要有相关的基础和高度的责任心，大的方向把握准了，加上努力拼搏，就能超水平发挥，做出让人眼睛一亮的成果。相反，如果立项时可行性报告做得很充分，实现的细节已考虑得很周到，完全有把握完成，这样的成果往往就谈不上什么跨越发展。回顾这段历史使我想起MIT 的“不为原则”：不做肯定能实现预定目标的工作，因为这已经不是研究。

　　十一五期间，计算所要强调带“跨越”性质的创新研究，要敢于做别人认为做不到的研究工作。这是因为计算所已经有了一定的知识积累，我们应有信心向计算机领域的国际前沿冲击。更重要的是，计算机的发展到了一个难得的转折期，过去走在前头的Intel 公司要调转船头，要拐大弯，AMD、IBM、SUN等公司要拐小弯，而我们不要拐弯，可以加速向前冲。这是我们后来居上的大好时机。过去许多人认为计算所不懂芯片物理设计，没有能力做全定制设计。龙芯2E 的设计结果表明，用我们创造的这一套半层次化半定制的新方法，芯片面积只有奔腾4 的1/4，设计时间和经费大大节省。通过实践，我们可能已经找到了多核芯片设计的正确途径，也许我们的劣势促使我们得到了优势，全所的科研人员从中可以悟到创新跨越的真经。

　　三、成为网络型研究所

　　通过二期创新的探索，计算所初步找到了一条辐射技术成果的路子，即与地方政府，特别是与沿海地区的高技术园区合作，建立以技术转移和人才辐射为目标的计算所分部。两年多来，我们在上海、苏州、宁波、东莞、肇庆等地建立了若干分部，这些分部既是当地的公共技术平台，又是计算所的技术辐射中心，得到了当地政府和企业的积极支持，呈现出良好的发展势头。通过建立分部，计算所将逐步发展成为由北京总部和分布在全国若干地方的分部组成的网络型研究所，为构建具有中国特色的科研体系做出有引领作用的贡献。

　　分部的发展还受到科技体制等方面的束缚，既懂技术又善于市场开拓的人才计算所还十分缺乏，十一五期间还有很艰难的路要走。樊建平副所长和分部管理办公室刘新宇主任已在本刊发表文章专门论述发展分部的策略，本文就不再赘述。

　　四、营造创新文化是实现计算所十一五目标的关键

　　文化是软环境，为什么说是关键？一般而言，技术创新来自科研人员的才智。科研人员的才智的起点和进步速度基本上决定了一个单位的创新能力。就我接触过的过美国学者来看，计算所科研人员与国外学者在智商上并没有太大区别。那为什么我们的创新成果的水平不如美国一流学者？我认为主要是因为我们的学者没有工作在可获得知识的最前沿，基本上是在自己的知识积累基础上做科研(除了偶尔参加国内国际学术会议获取一些活的知识和信息)。一个单位的科研效率在很大程度上取决于单位内部的“活知识”的共享水平。所谓“活知识”是指还没有发表的最新科研成果、心得和见解等。美国的一流大学和大企业都有自己的技术报告，记载最新的进展。MIT 的教授不太喜欢在期刊上发表论文，Dennis 教授的数据流计算机的原始性论文就只在本校的Memo 上发表。在本单位的技术报告上发表就能得到

　　有些科研人员在论文正式发表前深怕别人知道他在做什么，把自己的思想包得严严实实。这样的科研人员往往进步较慢。造成这种不正常的科研环境与我们不合理的评价体系有关。今后，计算所评价科研人员主要不是看发表文章和申请专利的数量，而是看论文和专利的质量和水平。在本所发表了多少高质量的技术报告、在所内进行了多少次技术交流要作为重要的考核指标。每个研究人员(包括研究生)应当知道所内其它人过去做过什么研究，现在在做什么研究，已做到什么水平。如果所内有人已做出你想做的研究成果，就不要再重复做同样的事。现在所内不少课题组在做重复的研究，只要加强交流，从所内共享信息平台上能了解到全所活的知识，减少重复的无用功，就等于计算所新增加了几百个科研人员。同样，我们与国内外的同行也要加强交流与共享，随时了解同行的最新进展。在国外，每做出一项新结果，往往是最先让自己的竞争对手知道，这是基于对科学共同体的信任，也是科学共同体的游戏规则。

　　创新文化包括许多内容，限于篇幅，不再展开。让我们在计算所构建开放、共享、和谐、进取的创新文化，使计算所成为创新者的乐园。

　　(本文作者为中国科学院计算技术研究所所长、中国工程院院士)