科工力量:龙芯之父胡伟武与他的英雄情结
2018-01-02 11:22:57



1949年,南京国民党政府彻底溃败,而中共与苏联的关系得到巩固,预示着美国长达半个世纪的对华政策全面失败。同年7月,时任美国驻华大使的司徒雷登默默地登上飞往美国的班机,结束了他在中国55年的工作和生活。尔后,也就开启了西方世界对中国长达20年的外交孤立和经济封锁。
这一点,戎马出身的毛泽东早就预料到了。但他却不以为然,“多少一点困难怕什么。封锁吧,封锁十年八年,中国的一切问题都解决了”,这句名言出自那篇著名的《别了,司徒雷登》。
这句话几乎成了我国“核高基”(核心电子器件、高端通用芯片、基础软件)产业的一个缩影,鼓舞了一代又一代的研发人员前赴后继、一往无前。这其中,就包括把毛泽东作为自己偶像的“龙芯之父”胡伟武。



我是“毛毛虫”

“文化大革命”结束后,在许多讽刺那个时期的影视作品中,经常会出现这样的画面:人们在日常交流时,首先要背诵一段《毛主席语录》中的话,以示引经据典,然后再说正事。
出生于1968年的胡伟武在“文革”结束的时候也才8岁,远远没到价值观成型的年纪。奇怪的是,他却对《毛主席语录》出口成章,在谈到公司发展、产业方向等问题的时候经常像电影里演的“文革”青年那样,引用毛泽东思想,并加入他自己的阐释。
对外,他从不掩饰自己对毛泽东的崇拜之情。他在中科院计算所龙芯项目组的会议室里摆放毛泽东的半身石膏像,随身总是带着一本破旧的《毛主席语录》,还在自己的T恤上别着毛主席像章。在龙芯测试成功后,胡伟武第一件事就是带着全体团队到天安门广场看升国旗,再去毛主席纪念堂向毛主席报告。

图为中国科学院计算技术研究所研究员胡伟武
“我是毛泽东的粉丝,毛毛虫,”他说,语气中颇为自豪。当被问及他这么做是真心崇拜毛泽东,还是为了炒作,他便认真起来,但还是不失耐心地解释道,他学习毛泽东思想,主要学三个方面:一是战无不胜的精神,二是抓主要矛盾的方法,三是一切为人民群众的立场。“我接受媒体采访多了,在社会上担任责任多了,给人的感觉是,唉,这个人是“忽悠”的一个人吧,我不愿意给人这样一个感觉,”他说。

质疑与解释

胡伟武被质疑的当然不只是他是否真心热爱毛主席。事实上,自从从事龙芯的开发工作,他就陷入了被质疑-解释-再次被质疑-再次解释的循环之中。许多企业家面对他人的置疑,往往拿出一种“他诽任他诽,明月照大江”的释然,但胡伟武却摆脱不了一股天生的“书生意气”,每一次面对质疑都要像老师给学生解题一样,掰开揉碎地解释一番。
最为常见的质疑,就是研制龙芯“浪费”了国家经费。对此,胡伟武在国内外媒体上做了各种角度的回应,2010年在美国著名杂志《连线》上的这段话就是一个例子:
试想,一个国家需要完全依靠从一个与之有着冲突或经济往来不稳定的国家进口某种珍贵商品,而且,如果没有这种商品,其整个社会将被迫停顿。如果你明白这个情形,那么现在,请把这个国家想象成中国,与之有着冲突的国家想象成美国,而该商品就是CPU。
《连线》杂志以People’sProcessor(人民的处理器)作为这篇报道的标题,并且在后文中写道:
中国不愿在其军事设施上装载西方的芯片,如果你觉得这听起来有点被害妄想症的话,那就想想美国军方吧,他们甚至连本国设计、境外生产的芯片都不放心……据此,中国政府出资支持这个雄心勃勃的“国家芯片”计划,也是可以理解的。

图为《连线》杂志网站的文章截图
自2001年以来,龙芯项目组共从国家863计划、核高基专项中累计获得项目经费5亿元人民币。龙芯中科公司成立后,获得北京市政府2亿人民币的股权投资,而2010年龙芯市场化运营以后,就几乎没有再从国家要到项目资助。也就是说,在2001年-2017年的十六年间,龙芯累计获得来自政府的7亿元资金,平均下来每年获得国家补助约为四千万元。
这在芯片设计领域中是一个什么规模呢?2014年紫光获得国家集成电路大基金400亿元人民币;宏芯成立时获6亿注册资本,2014-2015年间又获得补助不少于20亿元人民币;兆芯成立时上海市政府出资12亿元,从2013年成立至2015年间,获得补助不少于70亿元人民币。
如果与国外同业比较,这个数字更是杯水车薪。例如,俄罗斯贝尔加电子的Baikal-T1处理器研发成本折算为人民币是1.85亿元,用于路由器、打印机、复印机等产品。仅这一枚路由器芯片的研发成本(而且还不是自己研发微结构)就相当于国家对龙芯的总投入的四分之一。而2014年一年,Intel的研发经费超过100亿美元,员工达10万余人,无怪乎仅有百十来号人、每年几千万元经费的龙芯被称为“土八路”。

立下“军令状”

图为李国杰院士
1999年12月,中国工程院院士李国杰从他一手创办的中科曙光回到中科院计算所任所长。在此前的几年间,计算所经历了一轮效果并不理想的企业化改革。据《中国教育报》1998年10月20日报道,当时计算所将被分解为二,原属计算所的14个公司和1000多名员工被联想集团成建制地吸纳、收拢了。但是,由于研究院所要承担的是国家目标,与企业的发展目标有所偏差,这次改革不但没有促进更多科研成果的产业化,反而给计算所的管理工作造成了混乱。李国杰临危受命,就是为了重整计算所管理体制,使之与联想研究院拆分开来。
回到计算所的李国杰意识到,如果中国再错过五年,就再也没有机会发展自主芯片了。在申请不到任何经费的情况下,李国杰拿出计算所当年的所有创新经费1000万元设立了通用CPU项目。
或许是巧合,或许是命运的安排。2000年,胡伟武已经离开母校中国科学技术大学,在计算所学习、工作了6年,并成为了副研究员。同年10月,他被派回中科大招生,顺便回到了本科时工作过的实验室。在那里,他看到了自己毕业设计时做的机器。实验室里满桌触手可及的芯片、电容、电阻、电烙铁,这些东西让他睹物伤情,想起了10年前那些没日没夜“玩命”的日子,瞬间有了一种“重操旧业的冲动”。
回到计算所,他想到了所里正在筹备的CPU设计项目,立刻就给项目负责人唐志敏打电话。电话里他用一种冲动的口吻说,一两年内如果不把通用操作系统boot(引导)起来,便“提头来见”。

立下这纸“军令状”,胡伟武便开始了龙芯的“长征”。刚成立的龙芯研究组用“七八号人,两三条枪”来形容再合适不过了。只有一间50-60平米的实验室,人员也是东拼西凑——有已经年近70,曾在上世纪70年代参与国产芯片研发的老研究院员,听说计算机所要设计龙芯,就主动带着几个学生过来,其中也有刚走出校门的青年学子。

图为龙芯课题组,他们在计算所的会议室里写着“用毛泽东思想武装龙芯课题组”的大字

处理器芯片的研制具有难度大、周期长、成本高的特点,“容不得有半点疏忽,有时候一个很小的疏忽就是浪费纳税人数以百万计的钱”。为了保证按时完成任务,龙芯课题组常年坚持每周上6天班,每天工作十几个小时。“对于一个人或一支队伍,连续两三个月甚至半年的加班加点是可以忍受的,但连续几年高强度的加班,尤其是从事的工作又有很大的风险和不确定性,真的是很难的。”胡伟武深有感触地说:“我有时候觉得自己比周扒皮还狠,但我们课题组的成员确实很玩命。有好几次,我在早上六七点钟打开实验室的门,发现有些人手里握着鼠标就靠在椅子上睡着了。看到这样的场景,我忍不住想落泪。但还是叫醒他们并让他们接着干。”
2002年8月10日清晨6点08分,胡伟武说自己永远都会记得那个时刻,“login(登录)”的字样如约而至出现在装载了“龙芯1号”CPU的计算机屏幕上。胡伟武抱着键盘,迫不及待地登录进去,用英文编写了“龙芯1号”诞生后的第一个文件。其中一段的大意是:“龙芯1号”结束了中国的“无芯”史。
写下这段话之后,胡伟武立刻给李国杰和唐志敏打电话:“李老师,我是胡伟武。”“怎么样?”“成了。”“我马上来。”没等把地点告诉他,李国杰就迫不及待把电话挂了,跑下楼来。

龙芯长征路

要让中国的计算机赶超世界先进水平,这不仅是李国杰、胡伟武们一生的志业,更是从我国老一辈的科研先驱那里继承的使命。
尽管年龄相差25岁,李国杰和胡伟武都是师从“中国计算机之母”夏培肃。夏培肃毕业于英国爱丁堡大学,1951年获得博士学位后回国。1952年,受到华罗庚教授的鼓励,积极投身开创中国第一个计算机科研小组,并且在1960年成功试制出我国第一台自行设计的通用电子数字计算机--107计算机。80年代,夏培肃就设计试制成功高速算术逻辑部件芯片;90年代,又设计试制成功两种高速运算器部件芯片。
与此同时,她曾多次以书面的形式向有关部门建议:“我国应开展高性能处理器芯片的设计,建议国家大力支持通用CPU芯片及其产业的发展,否则,我国在高性能计算技术领域将永远受制于人。”

图为夏培肃(1923.7.28—2014.8.27),中国计算机事业的奠基人之一,被誉为“中国计算机之母”
许多人都知道“龙芯1号”在研发期间有个小名叫“狗剩1号”,是为了让一穷二白的中国芯片业有个“贱名好养”的孩子。鲜为人知的是,“龙芯1号”还有另一个名字叫“夏50”,在“龙芯1号”的物理版图中,每一层金属上都有“夏50”的字样,那是胡伟武向夏老师的致敬,因为2002年正是夏培肃为中国计算机事业服务的第50个年头。
让中国的计算机赶超世界先进水平,确是一件知易行难的事。“龙芯1号”的成功仅仅是这条漫漫长征路的开始。深知这一点的胡伟武并没有时间庆祝已经取得的成绩,因为还有太大的差距等着他去追赶。
2003年10月17日又是一个不眠之夜,当屏幕上再次出现了“login”字样的时候,胡伟武的同事发短信告诉了他的妻子,她也在等待龙芯的消息。4点30分,“狗剩2号”通过了其他测试。胡伟武没有回家,他拿出一瓶放了很久的硅谷一位朋友赠送的XO,在芯片小楼的会议室里给每人倒了半纸杯,算是完成了一个庆祝仪式。5点多,按事先的约定,他带着团队到天安门广场看升旗,又去毛主席纪念堂向毛主席报告。
如果说“龙芯1号”解决了从无到有的问题,“龙芯2号”则是将其实测性能提高了10-15倍,成为了我国独立自主研究开发的“第一个能够在计算机上跑的芯片”。为了纪念毛泽东诞辰110周年,这一次,胡伟武在“龙芯2号”上印上了“毛泽东110”的字样。

图为“狗剩1号”,那时龙芯的英文名字还叫Godson,后改为Loongson


“龙芯2号”发布之后,有很多电话打到胡伟武的办公室,问什么地方可以买到龙芯芯片,当时的他“居然无言以对”,这件事直接触动了他。从2005年开始,龙芯开始了产业化工作。“龙芯3号”的定位在于开发出面向市场的商用芯片,在达到商用标准的这条漫漫征途上,龙芯团队一走就是10年。
在2005年至2015年间,龙芯经历了经费困难、技术路线分歧、企业化、重新梳理工业化流程等各种困难,胡伟武在后来撰写了一篇2万字长文,披露了团队是如何一个一个解决了这些问题的。值得一提的是,2013年后,国家“核高基”项目基本上放弃了CPU自主研发路线,转而支持引进国外CPU技术的路线。以IBM、AMD、威盛、ARM为代表的国外/境外CPU趁虚而入,纷纷寻求与国内企业合资或开放技术授权的方式,把原来的产品摇身一变成为自主CPU,这给坚持自主研发的龙芯带来了挑战。为此,龙芯结合市场需求调整了研发路线,逐渐摆脱了国家项目的支持,依靠市场销售养活团队和产品研发。
“龙芯长期坚持芯片中的核心IP自己掌握,不是吃饱了饭没事干,而是我们使用别人的IP吃过亏。一是吃过亏,二是觉得洋鬼子干得还不如我们,所以就自己干,”胡伟武写道,“在国际上,虽然Nvidia巴心巴肝地帮Intel做配套GPU,Intel还是坚持自己做GPU;虽然Imagination巴心巴肝地帮ARM做配套GPU,ARM也坚持自己做GPU;虽然开源的火狐浏览器很不错,谷歌还是坚持自己做Chrome。苹果和高通公司都是在ARM的架构授权下自主设计处理器核,其性能远高于ARM的处理器核。
“他山之石、可以攻玉。只有技术上不受制于人,才有产业上的主动权。”

会师与前路

在硬件研发之路上狂奔了17年的龙芯终于对外界宣布了自己的生态系统。2017年4月,龙芯召开新品发布会,不仅发布了“龙芯3号”升级产品,还发布了操作系统和社区操作系统平台,国内操作系统品牌企业包括中标软件、普华软件、深度科技等都发布了基于龙芯平台的最新64位操作系统,深度科技、金山软件还展示了龙芯版应用商店、龙芯版WPS等软件应用,极大地丰富了龙芯应用生态。
自主芯片硬件和自主操作系统的结合,可以说是龙芯这条长征之路上的一次“胜利会师”。如果没有操作系统和应用软件,再好的硬件也没有应用的场景。
提起国产操作系统,就不得不提到倪光南这个人。在中关村,一直流传着“三个企业家找到三个科学家,成就三个知名企业”的经典故事,第一个就是柳传志找到倪光南,开发出了联想式汉卡,成就了联想公司。

图为倪光南(右) 旧与柳传志(左)合影


一则有关当年联想创业的报道记录了这样一件轶事:计算所公司(联想前身)创办之初,团队对公司何去何从,一筹莫展。一天,王树和、柳传志、张祖祥三人都想到了方法,柳传志说,“大家都别说,咱们模仿三国孔明、周瑜、鲁肃在手掌心对‘火’字的办法,各自写一张纸条。”三张纸条同时打开,分别写的都是“倪光南”!“倪光南”!“倪光南”!
是时,倪光南刚刚结束了在加拿大的访学,他谢绝了加方给出的相当于国内工资的70倍的工作机会,回到计算所工作。作为当时国内第一流的计算机专家,倪光南在中科院和电子街呼声甚高,许多公司高薪相聘,均予谢绝。面对来自计算所公司的柳传志一行,倪光南开出了三个条件:“不做官、不接待记者、不赴宴会”,便一口允诺出任公司总工程师,且将自己研制的联想式汉卡的全部技术都带入了公司。
1994年以后,倪光南逐渐与联想集团领导层出现裂痕,因为倪提出要研制自主芯片,这条路线没有得到管理层的认同。1995年6月,联想集团董事会宣布解除倪光南总工和董事的职务。而当时这消息处于保密状态,并不为业界所知,4年后,倪光南的正式离开才被外界知晓。
离开联想后,倪光南把全部的精力投入到推广以Linux为代表的开源软件中,主张要建立自主完整的软件产业体系。2014年8月,已经75岁的倪光南筹划成立了中国智能终端操作系统产业联盟,致力于通过形成统一标准,使国产操作系统应用到更多终端上,形成苹果、谷歌和微软三大垄断系统之外的“第四家”。

图为搭载了国产操作系统的龙芯电脑
这个目标与龙芯不谋而合。当前IT产业存在两大体系,一个是Intel+微软垄断了台式机和笔记本电脑,另一个是ARM+Linux衍生系统垄断了智能手机和平板电脑。而龙芯的计划,就是要建立Wintel体系、AA体系的之外独立的“第三极”。
“展望未来,随着国产基础软件的发展,采用龙芯和Linux操作系统这种电脑,一定会大量的推广,不一定是所有的地方,但是在很多地方的应用是能满足的,”倪光南说。
近期还有消息称,龙芯即将获得大基金投资,具体金额还在商定中,这标志着龙芯的自主研发之路获得了初步认可。

凡人胡伟武

“龙芯1号”研制成功的那天是一个周六。胡伟武带着一群人一起打车去了天安门,人特别多,毛主席纪念堂门前的队伍拐了七八个弯一直延伸到前门。他们排了一个多小时的队,终于向毛主席报告了这个消息,回来后大家才回去睡觉。
在那天的某个时刻,胡伟武说,他忽然觉得非常怀念一年多前那种正常上下班的日子。那时他还没有进入龙芯团队,下班后坐班车回家,在班车上给女儿讲故事,教她背三字经。回家帮老婆做饭,吃完饭躺在躺椅上边看新闻联播边看着老婆哄女儿吃饭,礼拜天去爬香山。而现在这些事情好像很奢侈很遥远。女儿要求他下班后跟她一起坐班车回家,可他再也没能满足,以致女儿说:“你就知道做你的破CPU,不要我们娘儿俩了。”
“我突然非常想过以前那种美好的日子,这种怀念是如此刻骨铭心以至于我觉得非常对不住她们,这是在‘狗剩1号’整个设计过程中唯一的一次。”胡伟武在《我们的“龙芯1号”》里这样写到。在写那篇文章的时候,他突然又觉得,他更对不住的是组里的兄弟们。
胡伟武是个凡人,但他有着强烈的英雄情结。他崇拜毛泽东,因为毛泽东是个英雄。如果用意识形态色彩弱一点的语言,来翻译一下他说的“战无不胜”、“抓主要矛盾”和“一切为人民”,与之对应的或许是这样三个概念:追求成功的执着、迎难而上的勇气、和利他主义的精神。倘若放在好莱坞的脚本里,绝对超级英雄的化身。
英雄爱惜名誉,就像孔雀爱惜羽毛。因此,每次面临质疑,他都动辄写出上万字的长文对外界解释。英雄惜英雄,因此他把夏培肃、李国杰当做自己的榜样。英雄要战胜敌人容易,要战胜自己不易,所以他总是自省:“以前修道的人,道行增加一尺,心魔增加一丈。做学问也一样,你的水平提高一尺,你的欲望,包括名啊利啊、当官啊挣钱啊,会十倍速地增长,那你要克服这些东西。”
“我希望自己永远都是一个连长,永远发出的命令是‘跟我上’,而不是‘给我上’,我希望成为那样的一个科研人员。”