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

智能計算系統(tǒng)——一門人工智能專業(yè)的系統(tǒng)課程

陳云霽

我是中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所的一名青年科研人員，主要從事人工智能和計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩個方向的交叉研究。一般來說，中科院研究員主要任務(wù)是做科研，并沒有教學(xué)的強制性義務(wù)。但是近兩年來，我把幾乎所有的業(yè)余時間都用在教學(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不平衡的趨勢：越是人工智能上層（應(yīng)用層、算法層）的研究，我國研究者對世界做出的貢獻越多；越是底層（系統(tǒng)軟件層、芯片層），我國研究者的貢獻越少。目前，我國的人工智能應(yīng)用發(fā)展如火如荼，走在世界前列；我國的人工智能算法研究者為數(shù)眾多，在相關(guān)的頂級會議和重要比賽中的表現(xiàn)非常突出。然而，當我們仔細審視這些應(yīng)用和算法，卻會發(fā)現(xiàn)它們都是建立在國際同行所開發(fā)的系統(tǒng)軟件（如谷歌的TensorFlow）和芯片（如英偉達的GPU）之上。如果放任這樣的不平衡，智能計算軟硬件系統(tǒng)能力的缺失最終一定會拖上層應(yīng)用和算法發(fā)展的后腿。

我國智能計算系統(tǒng)能力的缺失原因，可謂眾說紛紜。我個人感覺，人才教育可能是最根本的原因之一（這或許是因為我出生在一個教師家庭，成年后又先后受到陳國良、胡偉武、徐志偉等教學(xué)名師的言傳身教）。對于智能計算系統(tǒng)來說，無論是科學(xué)研究還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展，都需要大量高水平人才。而人才必然來自教育，沒有肥沃的土壤，就長不出參天大樹。幾年前，我國沒有任何高校開設(shè)智能計算系統(tǒng)相關(guān)的課程。不給學(xué)生任何的智能計算系統(tǒng)的教育，指望他們畢業(yè)以后，在工作中自己摸索成長為這方面的大師，顯然是不現(xiàn)實的。因此，我們應(yīng)當從人才教育方面入手，主動作為，這樣才有可能改變現(xiàn)狀。

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

由于自己的研究背景，我對人工智能的算法和系統(tǒng)都有一些粗淺的涉獵。有時我就會想，雖然自己不在高校工作，但是否也能為解決智能計算系統(tǒng)課程、師資、教材上的困難做一點微薄的貢獻？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，向中國科學(xué)院大學(xué)申請開設(shè)一門名為“智能計算系統(tǒng)”的課程，希望能培養(yǎng)同學(xué)對智能計算完整軟硬件技術(shù)棧（包括基礎(chǔ)智能算法、智能計算編程框架、智能計算編程語言、智能芯片體系結(jié)構(gòu)等）的融會貫通的理解。讓我非常欣慰的是，這門課程當時從一片空白中新生出來，缺乏打磨，有很多不足之處，卻還是受到了國科大同學(xué)們的歡迎。有很多選不上課的同學(xué)跟著旁聽了整個學(xué)期。讓我尤其感動的是，有兄弟研究所的同學(xué)自發(fā)地從中關(guān)村跑到懷柔來聽課，上一次課來回車程就要三個小時，回到中關(guān)村已經(jīng)是深夜。這也許能說明，智能計算系統(tǒng)這門課對學(xué)生來說有一定吸引力，大家學(xué)完了能得到真正的收獲。

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

進一步，我們在教育部高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會的幫助下，開設(shè)了智能計算系統(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。全國四十多個高校、六十多位老師參加了這次導(dǎo)教班。未來，我們還將持續(xù)開設(shè)類似的導(dǎo)教班，力爭能培養(yǎng)幾百名能教好智能計算系統(tǒng)的老師。這樣，師資的問題就有了解決的可能性。

在具體教學(xué)和課程研討過程中，同學(xué)們和老師們都提出，希望有一本配套的教材，來支撐智能計算系統(tǒng)課。因此，我們實驗室（中科院計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，把講課過程中的錄音整理成了文字，也就是讀者手頭的這本《智能計算系統(tǒng)》教材。據(jù)我們所知，在國際上，這也是最早的專門講授當代機器學(xué)習(xí)計算系統(tǒng)的教材之一。這樣，教材的問題也初步得到了解決。

回顧過去這兩年，一方面感覺在繁重的科研之余，擠出時間來教課、寫教材，殊為不易。最緊張的時候，自己要到國科大、北大、北航等幾個學(xué)校去輪流教課，“壓力山大”。很多次都是從機場、火車站出來直奔教室，所幸沒有遲到、沒有耽誤學(xué)生們的時間。另一方面，能和同事們一起把課程開起來、教材寫出來，又確實感覺到收獲滿滿。如果把我們?nèi)祟愖约阂部闯墒且粋€智能計算系統(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，爭取為我國人工智能行業(yè)再多培養(yǎng)出一些具有系統(tǒng)思維的人才。

作者簡介

陳云霽，中國科學(xué)院大學(xué)專任教師、博導(dǎo)，中國科學(xué)院計算技術(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)校計算機類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會計算機系統(tǒng)專委會委員。他帶領(lǐng)團隊研制了國際上首個深度學(xué)習(xí)處理器芯片“寒武紀1號”。他的研究成果已經(jīng)應(yīng)用在近億臺智能手機和服務(wù)器中。他的學(xué)術(shù)論文多次獲得計算機體系結(jié)構(gòu)頂級國際會議最佳論文獎，受到上百個國際知名機構(gòu)跟蹤引用。因此，他被Science雜志刊文評價為深度學(xué)習(xí)處理器研究的“先驅(qū)”和“引領(lǐng)者”。陳云霽曾獲國家杰出青年科學(xué)基金、中國青年科技獎、全國創(chuàng)新爭先獎、教育部“青年長江學(xué)者”、國家自然科學(xué)基金委“優(yōu)秀青年基金”、國家萬人計劃“青年拔尖人才”，并被《MIT科技評論》評為全球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。