人物簡介
胡偉武是著名的計算機領域專家,任龍芯中科技術有限公司董事長,也是我國第一顆通用處理器龍芯的總設計師。他堅持自主研發,主持研制了“龍芯”系列芯片,實現了我國CPU關鍵核心技術的突破。2020年,他榮獲北京市突出貢獻中關村獎,摘得北京科學技術最高獎桂冠。這也是北京市科學技術獎勵大會首次頒發“人物獎”。
“龍芯之父”胡偉武。受訪者供圖
傳承
龍芯為國家安全做了貢獻,這個目標已經基本做到了。當然這還不夠,我們希望為整個產業發展做貢獻,能支撐產業發展形成生態,是我的目標。我從事教學,我在中國科學院大學教學生。我不覺得這是負擔,而是我工作的一部分。現在人才主要都在X86和ARM體系上學出來的,我們要讓他們在龍芯體系上學習計算機。讓我很感動的是中小學老師的一呼百應,他們很有情懷,非常支持自主安全的龍芯體系。今年,有兩三萬臺龍芯電腦將走進全國的中小學校,教育系統的總含量應該達到兩三千萬臺。
上世紀90年代末,通用計算機大量涌入中國市場,國內誕生了一批通用計算機生產企業,但作為計算機系統運算和控制核心的CPU全部依賴進口。2001年,33歲的胡偉武在中科院計算所組建了課題組,開始了自主CPU“龍芯”的研制。
20年來,龍芯曾有高光時刻,也經歷過低谷。時光荏苒,“龍芯之父”胡偉武的頭發已經斑白,但他的初心沒有變——穩扎穩打做“人民的CPU”。經過20年的積累,“龍芯”CPU性能正在不斷提高,逼近市場主流產品的水平。
“自主信息產業體系建設是一項復雜任務,既要有只爭朝夕的奮發,又要有十年磨劍的堅持。”未來十年,胡偉武有更加深遠的考慮——打造Wintel(微軟+英特爾)體系和AA(ARM+安卓)體系之后的第三套生態體系。他相信,在兩三年內,龍芯將有能力走向開放市場和國際市場。
勤奮的學霸
如果用現在的網絡流行語形容,青少年時期的胡偉武,是名副其實的“學霸”。
1968年,胡偉武出生于浙江永康。在當時,農村孩子總是重復走父母的老路——長大當農民。但在父親的鼓勵下,胡偉武立志長大以后要當科學家、搞科研。“我從小看畫報和電影,特別羨慕穿著白大褂的科研人員、拿著圖紙的工程師。我心里有向往,學習也格外用功。”
上世紀70年代,農村學生沒有輔導書。胡偉武的父親是名鄉村教師,在縣里參加教師培訓后將培訓書籍和應用題集帶回了家。小學三年級暑假,胡偉武把兩本厚厚的應用題集全部做完。“在那以后,小學所有應用題,沒有一個老師做得過我”。教語文的父親鼓勵他背成語詞典,大年初一家里來了客人,大人們寒暄聊天,他圖清靜,冒著大雪跑到后山去背成語。
在小學和初中階段,由于父親工作調動,胡偉武不斷轉學。每次轉到新學校,那里的第一名就換成了他。胡偉武回憶說,當時年少氣盛,如果分數被第二名追得太緊,他心里都會不舒服。
備戰高考時,胡偉武形容自己是從題海中沖出來的。“做題做到什么程度?就是我買一本新的書回來,發現找不到沒做過的題目。”1986年,他以浙江省理科第29名的高考成績考入中國科學技術大學計算機專業,他記得,當時中科大計算機專業的平均錄取成績比清華大學還高30分。
大學期間,胡偉武愈加勤奮。偶爾周六晚上他去看場電影,回到宿舍覺得特別內疚,后悔浪費了兩個小時,于是周日一大早就到圖書館去上自習,想把時間補回來。
“龍芯零號”與原始創新
“我們這一代計算機人自主化的基因來自第一代計算機人的傳承。”胡偉武這樣說。
上世紀80年代,我國科技工作者為兩彈一星、石油勘探等國家重大工程造計算機。“當時的計算機‘從沙子做起’,完全自主,沒有一點對外依賴。”大學期間的胡偉武有一個心愿——“如果這輩子有機會能夠參與做一臺生產生活中使用的計算機,我就很開心了,哪怕是做一個邊角模塊,就沒白學計算機。”
教胡偉武計算機專業課的老師,是做過真正計算機的一批人,有人負責運算部件,有人負責控制部件,各展所長。1989年,讀大四的胡偉武進入實驗室做科研,他費盡周折做了相當于計算機“大腦”的核心部件——CPU(中央處理器),把DOS操作系統跑了起來。
“我當時做的相當于Intel 8086微處理器芯片。8086有幾萬個晶體管,我們買到的小芯片只有幾十個晶體管。沒有錢做電路板,我們就用電烙鐵把四百多個芯片連接在一起,把X86指令系統實現了一遍。”后來,胡偉武將其稱為“龍芯零號”。
1991年9月,胡偉武被保送進入中科院計算所讀研究生,師從我國計算機事業的重要創始人、中國第一個計算機三人小組成員夏培肅院士。彼時,中國已經不再自己造計算機,轉而購買國外工業化批量生產便宜的計算機。完全市場化后,計算機研發從兩個核心領域退出,一個是CPU,一個是操作系統。當時,胡偉武的研究方向為分布式共享存儲,他多次發表論文并參加國際會議。
5年后,胡偉武獲得博士學位,博士論文入選“首屆全國百篇優秀博士學位論文”。根據當時的國家政策,他可以獲得公派出國的機會。一位國外教授向他伸出橄欖枝,承諾讓他帶領一個科研團隊。此時,他的大學同學一多半去了美國硅谷,收入頗豐。還有一些同學在外企工作,月薪上萬。
是否出國做科研?猶豫不決的胡偉武向夏培肅征求意見。“夏老師叫我不要出國,她說我們國家計算機領域還有一些方面存在不足,我們要為國家做貢獻。我聽從老師的教導,留在了計算所。”
在計算所,胡偉武跟隨夏培肅做基礎研究項目,和所里做應用項目的同事相比,收入差了一大截。計算所另一個部門的領導相中他能干、責任心強,想“挖”他去自己的部門接班,許諾為他加薪分房。當時,胡偉武的孩子剛出生,家里卻沒有住房,一家人住在哥哥家,到計算所上班要花上兩小時。
他有點動心,換部門不算違背老師的希望,既沒出國也還在計算所工作。“我跟愛人商量,她一句話點醒了我,說你現在離開課題組,如果不是因為科研做不下去,而是為了生活問題,就怕你將來會后悔。”
有了妻子的支持,胡偉武內心不再矛盾,繼續拿著每月800元的工資,跟著夏培肅做基礎研究。“現在的說法叫原始創新。”
“做不出CPU,提頭來見”
上世紀90年代后期,我國高性能計算機跟美國相比差距巨大。石油勘探、天氣預報等工作使用的高性能機,需要通過特批方式購買。然而買回來的機器,仍然要在對方的監督下使用。
“我們經常聽到‘玻璃房子’的故事。通透的玻璃房里,放著一臺從美國買來的超級計算機。中國科學家得在美方監視下上機操作,不得用于軍事目的。”
在這些故事的“刺激”下,中國科研人員決心要做自己的高性能機。1998年,夏培肅聯合金怡濂院士、周毓麟院士主持召開香山科學會議,討論我國高性能機發展問題,胡偉武作為會議秘書參會。會議最終聚焦在CPU的自主研發上,大家認為,通用CPU是核心技術,不可受制于人。“金怡濂院士的一句話讓我印象深刻,他說CPU一定要做,哪怕做個586(處理器),也得試試看。586和當時市場上的主流CPU差了好幾代。”
CPU被認為是計算機的“大腦”。但當時,我國要不要自主做CPU沒有形成共識,由于研發CPU投入過大,“造不如買”的觀點一直盛行。1999年,同為夏培肅學生的李國杰就任計算所所長,他一邊改革提升科研人員的薪酬待遇,一邊呼吁在“十五”期間(第十個五年計劃)做中國自主的CPU。
2000年10月,胡偉武回母校中科大為計算所招生。10年后再次回到實驗室,他看到大學時期做的機器還在那里,滿桌子的芯片、電烙鐵把他“帶回”激情燃燒的歲月。他激動地給當時計算所的系統結構室主任唐志敏打電話,誓言“做不出CPU,提頭來見”。
不久后,李國杰突然在一次所內會議上宣布,由33歲的胡偉武承擔研發CPU的課題,并為他拉來了100萬的資金。事先并不知情的胡偉武倍感振奮,帶領團隊投入了忘我的攻關中。
“龍芯1號”誕生
時至今日,“龍芯”誕生的故事,聽起來依舊很“燃”。
胡偉武還記得2001年8月19日的天氣。“那天北京雷電交加,通過四個月的努力,我們終于做出了龍芯的原型系統,把操作系統跑起來了。”他解釋說,CPU處理器芯片就好像一本書,可以批量生產;而原型系統把設計邏輯寫到可編程的FPGA芯片里,相當于把一篇文章寫到空白的本子里。這一進展立刻引起了中科院的重視,中科院設立方向性項目,并給予課題組500萬的支持。
當時課題組成員“玩命”攻關,他們有一種觀點——我們現在落后那么多,要是大家每周工作5天,每天只工作8小時,恐怕很難趕上,必須像當年搞“兩彈一星”一樣拼命。
胡偉武回憶說,有一次團隊被一個問題卡住了,大家六、七天沒有回家,困了就睡在辦公室的上下鋪。“當時正是伏天,我們的衣服是黏在身上的,自己聞起來都覺得有一股餿味兒。”后來問題被解決,胡偉武回家洗了個澡,感覺走在路上渾身輕飄飄的,“像要飛起來一樣”。
緊急攻關時,團隊過著“食不知味”的日子。問題被解決那天,團隊三位成員來到志新橋旁邊的粥鋪,一口氣吃光了17個碟子。熬通宵的日子讓胡偉武對人的生理極限有了新的認識。“凌晨1點到2點的時候最困,熬過去就好了。連熬七天的時候,第二天和第三天最困,熬過去就不困了。”
2002年8月10日凌晨6時08分,中科院計算所北樓105房間掌聲雷動。安裝了“龍芯1號”CPU的計算機正常啟動工作,屏幕上如約出現“login:”字樣。“龍芯”誕生,意味著中國人只能依靠進口CPU制造計算機的歷史終結。
課題組成員給“龍芯”取了一個有傳統特色的小名“狗剩”,希望它“好養活”,音譯成英文就是Godson。
告別體制,下海辦企業
“十五”期間,龍芯解決了一個問題,即中國能不能做CPU,答案是能。接下來的5年,龍芯要解決另一個問題——國產CPU能不能用?“十一五”期間,兩條線交織展開。一條線是龍芯CPU產業化,一條線是研發的繼續深入。
最初走向市場,龍芯曾屢屢碰壁。但由于自主研發的CPU事關國家戰略安全,不久后,涉及安全的特定領域開始“點名”要在項目中應用龍芯CPU,雖然沒有大規模鋪開,但龍芯得以在特定場景應用起來。在研發上,龍芯從單核變成了四核,性能有所提高。
胡偉武也意識到,龍芯不能在科學院的體制內做下去了。“科技創新要為經濟社會發展服務,我們要到市場中去,服務客戶,否則寫再多的論文,拿再多的獎評也沒用”。2010年,龍芯課題組絕大多數技術骨干告別計算所,轉型開始市場化運作。“當時多數龍芯骨干都從科學院計算所辭職,一些在讀博士退學,大家下了很大決心。”時任中科院院長的路甬祥院長專門批示,要求科學院有關部門落實龍芯團隊的股權激勵。
2001年到2010年,龍芯前10年的研發,靠的是中央政府投入的多個項目總共4億元的課題經費,可以算是“天使投資”。2010年起,資本接力棒傳到地方政府。當時有人對胡偉武說,辦CPU企業是沒人理你的,他覺得自己被當做堂吉訶德,“長矛就是龍芯,風車是兩個主流CPU,一個是Intel,一個ARM。我想做第三個,但沒人敢投資。”胡偉武曾想把企業設在天津,為了讓龍芯留在北京、留在中關村,北京市政府牽頭投資1億元,帶動民營企業跟投1億,為此,中關村管委會開了26次協調會。
走出“至暗時刻”
胡偉武坦言,2010年,龍芯完成了組織上的轉型,但思想上尚未轉型,團隊覺得國家項目指南就是做CPU的出發點,結果走了很多彎路。最大的彎路,就是對性能理解的偏差。龍芯做的是專用的高性能。
“打個比方來說,Intel在繁華的商業中心蓋了100層的大樓,里邊有餐飲、辦公、酒店和娛樂配套設施。我也蓋了一座100層的大樓,蓋完后發現這座樓沒有停車場,周邊是土路,也沒有任何配套。樓本身是高的,但是不好用。這就是市場跟技術的區別。”
彼時,龍芯陷入困境,盡管CPU已經開在特定領域應用,但效果并不理想,CPU性能出現了十幾倍的差距。“2012年,龍芯開始面臨危機,國家重大專項資助的重心不再支持自主通用CPU。當時外出開會,很多專家領導都會同情和安慰我。”同時,也有外國大企業找來,要合作辦企業,給龍芯技術授權。胡偉武看得清楚,誘惑背后的潛臺詞是繳槍不殺。“你用了對方的東西,自己的技術能力就會受到損傷,但對方永遠不會把最好的給你。”
此時,胡偉武的凝聚力和龍芯團隊的“信仰”讓大家選擇了堅守,團隊核心骨干中沒有一個人被互聯網企業挖走,去拿一兩百萬的年薪,而是留在龍芯拿一萬的月薪。團隊保持低成本運營,通過艱苦轉型走出低谷。
“現在回想起來,國家項目的‘斷糧’對我們是有幫助作用的。這倒逼我們放下身段,俯下身子去真正了解客戶需求。”胡偉武說,龍芯開始開拓小而散的工控市場,使用于特定設備中的芯片批量不大,一年可能也就幾千片,這些小系統服務起來很辛苦,就像在鹽堿地上耕種一樣,但認真耕種至少可以解決溫飽問題。
2015年,龍芯收入上億,實現盈虧平衡。至今,龍芯系列產品已廣泛應用在黨政、能源、電力、石油、交通等行業。
打造第三套生態體系
全球的信息產業有兩個體系支撐,一個是Wintel(微軟-英特爾),一個是AA(安卓-ARM)體系。2008年,龍芯提出打造第三套生態體系。“龍芯的目標不是光賣芯片,我們要打造新的體系。”
胡偉武說,當前如果Intel推出新CPU,微軟推出新操作系統,全中國的電腦都得升級;如果ARM推出新CPU、安卓推出新版本,中國的手機也得升級。“要解決軟件的問題,需要融入已有的體系。但主導權在人家手里,產業是沒利潤的。”
從中關村50平米的實驗室中起步,龍芯已經走過二十年的旅程。“經過20年的努力,我們已經完成了技術補課。”他說,目前龍芯CPU的性能已經逼近市場主流產品水平,“用龍芯電腦打開文件,會覺得比Intel x86電腦還快。”同時,龍芯推出了自己的指令系統,以支撐生態。他說,龍芯下一步發展的重點是生態建設,未來十年將完成從技術補課向生態建設的轉變,從政策性市場向開放市場的轉變。
說起龍芯自主指令系統,胡偉武說,指令系統就是計算機硬件的“語言”。就像中國人可以用英文寫文章賺錢,但不可能基于英文構建中國的民族文化。通過合資或者授權可以用國外指令系統做產品,但是不可能構建自主的信息技術體系和產業生態。
今年7月,龍芯3A5000處理器發布,這是首款采用自主指令系統LoongArch的處理器芯片,性能逼近國際主流水平。“搭載龍芯3A5000處理器的電腦已經在電子政務、金融、能源、交通等領域試用。用戶反饋說體驗到它的性能,這是量變到質變的過程。自主指令系統不再依賴任何國外的技術授權,很多合作伙伴認為這具有里程碑式的意義。”
大眾何時能用上龍芯電腦?胡偉武稱,爭取在“十四五”期間完成從政策性市場向開放市場轉變。“目前龍芯CPU的性能沒有問題,但在軟件生態方面還需要彌補,目前龍芯電腦可以上瀏覽器、跑國產的軟件,但跑不了photoshop等部分軟件,現在還在試錯迭代的階段。”他說,未來龍芯將嘗試在電商銷售幾千塊錢的筆記本,讓公眾夠得著、試試看。在兩、三年內,龍芯將在生態配套方面完成新一輪的迭代,屆時性價比會更好。
匠人心聲
新京報:你覺得在完成自己的成就中,如何呈現匠心精神?
胡偉武:用養孩子的耐心來做產品。有些產品像養豬,養一年就出欄了;有些產品像養牛,養三年可以干活了;有些產品像養孩子,得養二、三十年才有出息。做CPU就是養孩子。同樣是1000個人年,1000人干一年和100人干十年的效果是完全不一樣的。匠心就是有耐心,不急于求成。
新京報:在你的生活和工作中,哪些東西是你一直堅守的?
胡偉武:三個堅持。堅持為人民做龍芯的根本宗旨,堅持自力更生艱苦奮斗的工作作風,堅持實事求是的思想方法。在每次做重要的人生選擇時,少考慮對自己有多大好處,多考慮對國家人民有多大好處。比如同樣是做CPU,通過自主研發構建自主信息技術體系,而不是通過引進技術做產品融入國外體系,這是一條很難走的路,但走通后對國家人民的好處最大。我發現,每次人生選擇時主要考慮對人民有沒有好處,幾十年下來對自己好處也是最大的。
新京報:你感覺你獲得的最大的快樂是什么?
胡偉武:就是《論語》中說的“學而時習之,不亦悅乎”。結合應用中發現的問題不斷進行研發迭代,產品性能不斷提高,從而滿足更多應用,在更多的應用中又發現新問題,如此往復。具體地說,研制出一款新產品性能得到大幅度提高,龍芯的產品在各個領域得到應用,又紅又專的龍芯團隊后浪推前浪快速成長,這三種情況真是令人產生難以言表的內心快樂。
新京報:什么時候是你認為最艱難的時候?能夠堅持下去的原因是什么?
胡偉武:研發龍芯雖然很辛苦,但不用特別焦慮,是單維度的困難。但2012年-2013年,我們面對的是市場、技術、管理等多維度的問題,當時有一段時間幾乎發不出來工資。最終堅持下來是源于內心的信念感。夏老師臨終前在病床上跟我說,她這輩子最大的心愿就是做好中國的計算機事業,我們這代人沒搞好,你要搞得比我好。所以我覺得這個事情不完成是不行的。我一直以來接受的教育也是科研要解決國家的問題,所以我從來沒有想過退縮。
新京報:你希望未來還取得怎樣的成就,對于未來有怎樣的期待?
胡偉武:龍芯為國家安全做了貢獻,這個目標已經基本做到了。當然這還不夠,我們希望為整個產業發展做貢獻,能支撐產業發展形成生態,是我的目標。
新京報:你還從事教學工作嗎?
胡偉武:我從事教學,我在中國科學院大學教學生。我不覺得這是負擔,而是我工作的一部分。我們要打造第三套信息技術體系,在教育方面有兩個痛點。一是我們有2000多個有計算機專業的高校,都在教學生怎么用計算機,而不是教學生怎么造計算機。主要的原因是老師自己沒造過,而我是造過的,所以我們把本科生和研究生的課程重新編寫,把我們造計算機的過程呈體系性地表現出來,CPU的源代碼對高校開放。
胡偉武在指導研究生。受訪者供圖
第二個痛點是我國中小學的信息化課程成為微軟培訓班。我們要努力改變,讓學校教授自主平臺。要建第三套生態體系,人才體系是其中一部分。現在人才主要都在X86和ARM體系上學出來的,我們要讓他們在龍芯體系上學習計算機。
讓我很感動的是中小學老師的一呼百應,他們很有情懷,非常支持自主安全的龍芯體系。今年,有兩、三萬臺龍芯電腦將走進全國的中小學校,教育系統的總含量應該達到兩、三千萬臺。
新京報:2020年,你榮獲北京市突出貢獻中關村獎,這也是北京市科學技術獎勵大會首次頒發“人物獎”。你覺得這個獎項授予你的意義在于什么?
胡偉武:我覺得北京市在釋放一個非常重要的信號,鼓勵大家像我們一樣從科研院所走出來,為經濟社會發展服務,這是會受到尊重和認可的。我們已經把論文寫在市場這個大地上了,不是寫在紙上了。
每一代科研人員有自己的使命,我們這代計算機人為國家經濟社會發展服務,解決制約國家經濟社會發展的一些關鍵性問題,這也是非常重要的。
當然,我也從來沒見過這么多獎金,我的工資不高,300萬獎金相當于我十年的工資。
新京報記者 張璐
編輯 陳東 張磊 校對 柳寶慶 賈寧