目前，我國(guó)有上百個(gè)高校設(shè)立了人工智能專業(yè)，但是，極少有高校開設(shè)智能計(jì)算系統(tǒng)課程，無(wú)法為學(xué)生提供充分的智能計(jì)算系統(tǒng)教育。而智能計(jì)算軟硬件系統(tǒng)能力的缺失，最終會(huì)束縛我國(guó)人工智能上層（應(yīng)用層、算法層）的發(fā)展。基于此，國(guó)際上第一本完整講授當(dāng)代深度學(xué)習(xí)計(jì)算系統(tǒng)軟硬件技術(shù)棧的教材——《智能計(jì)算系統(tǒng)》，已由機(jī)械工業(yè)出版社出版發(fā)行。今天，本書主要作者陳云霽，也是我國(guó)高校最早開設(shè)“智能計(jì)算系統(tǒng)”課程的教師，應(yīng)約親筆講述教材編寫和出版的臺(tái)前幕后。

智能計(jì)算系統(tǒng)——一門人工智能專業(yè)的系統(tǒng)課程

陳云霽

我是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所的一名青年科研人員，主要從事人工智能和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向的交叉研究。一般來(lái)說(shuō)，中科院研究員主要任務(wù)是做科研，并沒(méi)有教學(xué)的強(qiáng)制性義務(wù)。但是近兩年來(lái)，我把幾乎所有的業(yè)余時(shí)間都用在教學(xué)和編寫教材上。之所以這樣做，主要原因是我觀察到人工智能科研中的一個(gè)不平衡的趨勢(shì)：越是人工智能上層（應(yīng)用層、算法層）的研究，我國(guó)研究者對(duì)世界做出的貢獻(xiàn)越多；越是底層（系統(tǒng)軟件層、芯片層），我國(guó)研究者的貢獻(xiàn)越少。目前，我國(guó)的人工智能應(yīng)用發(fā)展如火如荼，走在世界前列；我國(guó)的人工智能算法研究者為數(shù)眾多，在相關(guān)的頂級(jí)會(huì)議和重要比賽中的表現(xiàn)非常突出。然而，當(dāng)我們仔細(xì)審視這些應(yīng)用和算法，卻會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都是建立在國(guó)際同行所開發(fā)的系統(tǒng)軟件（如谷歌的TensorFlow）和芯片（如英偉達(dá)的GPU）之上。如果放任這樣的不平衡，智能計(jì)算軟硬件系統(tǒng)能力的缺失最終一定會(huì)拖上層應(yīng)用和算法發(fā)展的后腿。

我國(guó)智能計(jì)算系統(tǒng)能力的缺失原因，可謂眾說(shuō)紛紜。我個(gè)人感覺(jué)，人才教育可能是最根本的原因之一（這或許是因?yàn)槲页錾谝粋€(gè)教師家庭，成年后又先后受到陳國(guó)良、胡偉武、徐志偉等教學(xué)名師的言傳身教）。對(duì)于智能計(jì)算系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是科學(xué)研究還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展，都需要大量高水平人才。而人才必然來(lái)自教育，沒(méi)有肥沃的土壤，就長(zhǎng)不出參天大樹。幾年前，我國(guó)沒(méi)有任何高校開設(shè)智能計(jì)算系統(tǒng)相關(guān)的課程。不給學(xué)生任何的智能計(jì)算系統(tǒng)的教育，指望他們畢業(yè)以后，在工作中自己摸索成長(zhǎng)為這方面的大師，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。因此，我們應(yīng)當(dāng)從人才教育方面入手，主動(dòng)作為，這樣才有可能改變現(xiàn)狀。

近年來(lái)，全國(guó)上百個(gè)高校開始設(shè)立人工智能專業(yè)，這正是我們改變現(xiàn)狀的好時(shí)機(jī)。我和很多高校的計(jì)算機(jī)學(xué)院或者人工智能學(xué)院院長(zhǎng)交流過(guò)，大家都很認(rèn)同我的觀點(diǎn)，覺(jué)得確實(shí)有必要強(qiáng)化智能計(jì)算系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。但是，在實(shí)際課程體系建設(shè)中，很多高校還是采用了“純算法+應(yīng)用”的教學(xué)思路。事實(shí)上，各個(gè)高校都不乏有識(shí)之士，在課程設(shè)計(jì)中繞開“系統(tǒng)”課程往往是受制于三大客觀困難：一是國(guó)內(nèi)還沒(méi)有太多智能計(jì)算系統(tǒng)課程可供參考；二是國(guó)內(nèi)缺乏智能計(jì)算系統(tǒng)課程的師資；三是國(guó)際上也都缺乏智能計(jì)算系統(tǒng)課程的教材。

由于自己的研究背景，我對(duì)人工智能的算法和系統(tǒng)都有一些粗淺的涉獵。有時(shí)我就會(huì)想，雖然自己不在高校工作，但是否也能為解決智能計(jì)算系統(tǒng)課程、師資、教材上的困難做一點(diǎn)微薄的貢獻(xiàn)？我是否可以身體力行地培養(yǎng)一些具備系統(tǒng)思維的人工智能專業(yè)學(xué)生呢？

因此，2018年年中，我鼓起勇氣，下定決心，向中國(guó)科學(xué)院大學(xué)申請(qǐng)開設(shè)一門名為“智能計(jì)算系統(tǒng)”的課程，希望能培養(yǎng)同學(xué)對(duì)智能計(jì)算完整軟硬件技術(shù)棧（包括基礎(chǔ)智能算法、智能計(jì)算編程框架、智能計(jì)算編程語(yǔ)言、智能芯片體系結(jié)構(gòu)等）的融會(huì)貫通的理解。讓我非常欣慰的是，這門課程當(dāng)時(shí)從一片空白中新生出來(lái)，缺乏打磨，有很多不足之處，卻還是受到了國(guó)科大同學(xué)們的歡迎。有很多選不上課的同學(xué)跟著旁聽了整個(gè)學(xué)期。讓我尤其感動(dòng)的是，有兄弟研究所的同學(xué)自發(fā)地從中關(guān)村跑到懷柔來(lái)聽課，上一次課來(lái)回車程就要三個(gè)小時(shí)，回到中關(guān)村已經(jīng)是深夜。這也許能說(shuō)明，智能計(jì)算系統(tǒng)這門課對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定吸引力，大家學(xué)完了能得到真正的收獲。

受到了學(xué)生們的鼓舞，我們逐步把智能計(jì)算系統(tǒng)課程的PPT、講義、錄像、代碼、云平臺(tái)和開發(fā)板開放給各個(gè)高校的老師。得益于此，已經(jīng)有北大、北航、天大、中國(guó)科大、南開、北理工、華科等十所高校在獨(dú)力開設(shè)或聯(lián)合開設(shè)智能計(jì)算系統(tǒng)課程。這樣，參考課程的問(wèn)題就初步得到了解決。

進(jìn)一步，我們?cè)诮逃扛叩葘W(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的幫助下，開設(shè)了智能計(jì)算系統(tǒng)的導(dǎo)教班。西工大的周興社教授非常熱情地承辦了2019年8月的第一次導(dǎo)教班。全國(guó)四十多個(gè)高校、六十多位老師參加了這次導(dǎo)教班。未來(lái)，我們還將持續(xù)開設(shè)類似的導(dǎo)教班，力爭(zhēng)能培養(yǎng)幾百名能教好智能計(jì)算系統(tǒng)的老師。這樣，師資的問(wèn)題就有了解決的可能性。

在具體教學(xué)和課程研討過(guò)程中，同學(xué)們和老師們都提出，希望有一本配套的教材，來(lái)支撐智能計(jì)算系統(tǒng)課。因此，我們實(shí)驗(yàn)室（中科院計(jì)算所智能處理器中心）以及中科院軟件所智能軟件研究中心的的多位同事一起，把講課過(guò)程中的錄音整理成了文字，也就是讀者手頭的這本《智能計(jì)算系統(tǒng)》教材。據(jù)我們所知，在國(guó)際上，這也是最早的專門講授當(dāng)代機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算系統(tǒng)的教材之一。這樣，教材的問(wèn)題也初步得到了解決。

回顧過(guò)去這兩年，一方面感覺(jué)在繁重的科研之余，擠出時(shí)間來(lái)教課、寫教材，殊為不易。最緊張的時(shí)候，自己要到國(guó)科大、北大、北航等幾個(gè)學(xué)校去輪流教課，“壓力山大”。很多次都是從機(jī)場(chǎng)、火車站出來(lái)直奔教室，所幸沒(méi)有遲到、沒(méi)有耽誤學(xué)生們的時(shí)間。另一方面，能和同事們一起把課程開起來(lái)、教材寫出來(lái)，又確實(shí)感覺(jué)到收獲滿滿。如果把我們?nèi)祟愖约阂部闯墒且粋€(gè)智能計(jì)算系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)使用周期很短，還要并發(fā)處理多項(xiàng)任務(wù)，且頻繁受到外部中斷，能做好一件事件、做成一件事情殊為不易。惟愿在短暫的剩余使用周期里，超頻工作，爭(zhēng)取為我國(guó)人工智能行業(yè)再多培養(yǎng)出一些具有系統(tǒng)思維的人才。

作者簡(jiǎn)介

陳云霽，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)專任教師、博導(dǎo)，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員、智能處理器研究中心主任，教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專委會(huì)委員。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制了國(guó)際上首個(gè)深度學(xué)習(xí)處理器芯片“寒武紀(jì)1號(hào)”。他的研究成果已經(jīng)應(yīng)用在近億臺(tái)智能手機(jī)和服務(wù)器中。他的學(xué)術(shù)論文多次獲得計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)頂級(jí)國(guó)際會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)，受到上百個(gè)國(guó)際知名機(jī)構(gòu)跟蹤引用。因此，他被Science雜志刊文評(píng)價(jià)為深度學(xué)習(xí)處理器研究的“先驅(qū)”和“引領(lǐng)者”。陳云霽曾獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)、教育部“青年長(zhǎng)江學(xué)者”、國(guó)家自然科學(xué)基金委“優(yōu)秀青年基金”、國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃“青年拔尖人才”，并被《MIT科技評(píng)論》評(píng)為全球35位杰出青年創(chuàng)新者（2015年度）。他還是北京智源人工智能研究院智能體系結(jié)構(gòu)與芯片方向首席科學(xué)家。