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清華吳華強(qiáng):他的大腦里有枚名叫“行動(dòng)”的芯片

作者: 時(shí)間:2017-07-05 來源:科技日?qǐng)?bào) 收藏

  若說計(jì)算這事,想必多數(shù)人會(huì)覺得,電腦比人腦更在行。但吳華強(qiáng)不這么看,反而覺得“慢吞吞”的人腦更有潛能。在這位工科教授眼中,“大腦的結(jié)構(gòu)比電腦更高效”。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201707/361380.htm

  晨光里的清華園,常能看到吳華強(qiáng),繞著操場(chǎng)跑圈。他說這是“喚醒大腦”“按下啟動(dòng)鍵”。午餐時(shí)間,他總愛和同事邊吃邊聊。他管這叫“清除緩存”“補(bǔ)充電量”。在這位清華大學(xué)微電子所副教授口中,人體似乎就是臺(tái)“行走”的計(jì)算機(jī),而大腦是最重要的部件——CPU。

  若說計(jì)算這事,想必多數(shù)人會(huì)覺得,電腦比人腦更在行。但吳華強(qiáng)不這么看,反而覺得“慢吞吞”的人腦更有潛能。在這位工科教授眼中,“大腦的結(jié)構(gòu)比電腦更高效”。

  于是,他決心要“做類似人腦的計(jì)算系統(tǒng)”。這一創(chuàng)意,到了今年5月終于“開花結(jié)果”——吳華強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的科研論文《基于新型納米器件的類腦計(jì)算系統(tǒng)》發(fā)表于《自然通訊》雜志。

  拼搭“Q版大腦”

  2014年,“做類腦計(jì)算系統(tǒng)”的想法長(zhǎng)進(jìn)了吳華強(qiáng)心里。最初,埋下這顆種子竟是因?yàn)橐徊靠苹闷?/p>

  那年,36歲的吳華強(qiáng)坐在飛往美國(guó)航班上,他在機(jī)上看了名為《超體》的電影。片中,女主角因注射藥物而使大腦被開發(fā)至100%,進(jìn)而變身超人。

  “還能這樣?”吳華強(qiáng)邊看邊念叨。影片的情節(jié)停在他眼前,揮之不去。他沒把這當(dāng)成是科幻,而真在思考:大腦是個(gè)怎樣的存在?

  可想歸想,彼時(shí)吳華強(qiáng)沒覺得這事會(huì)和自己有關(guān)。“大腦屬于生物學(xué)范疇,怎么能輪上搞微電子的來研究?”

  沒過多久,吳華強(qiáng)參加了一個(gè)報(bào)告會(huì),會(huì)上有人做了關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)術(shù)匯報(bào),PPT上展示出電路“描繪”的大腦構(gòu)造。他對(duì)那幅圖著了迷,“哎,這事能和我有關(guān)”。

  但當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi),這一方向做的人很少。“靠不靠譜”“能否做成”是多數(shù)人投給吳華強(qiáng)的問號(hào),很多同事都勸他換個(gè)方向。

  “說實(shí)話,我心里也沒底。所里面博士生資源很緊張,分配給他們的每個(gè)課題都很謹(jǐn)慎。萬一沒做成,豈不是耽誤學(xué)生畢業(yè)?”即便沒有絕對(duì)的把握,吳華強(qiáng)也不愿把時(shí)間花在患得患失上。“就去做吧,總要做了才知道行不行。”

  那之后,吳華強(qiáng)帶著學(xué)生開始在實(shí)驗(yàn)室“拼大腦”。他們用1000個(gè)憶阻器(阻變存儲(chǔ)器)模擬腦神經(jīng)突觸,搭建了一個(gè)“微縮大腦”。“人腦約有百萬個(gè)突觸,我們只做了1000個(gè)。”

  即便是“微縮版”,難題也一樣都不少,最棘手就是一致性。在傳統(tǒng)的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)中,存儲(chǔ)和計(jì)算是由不同的單元完成,分步進(jìn)行。而在吳華強(qiáng)的“大腦”里,存儲(chǔ)和計(jì)算融為一體,它們需要“一起跑”,必須控制好“速度”。

  經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,“Q版”類腦計(jì)算系統(tǒng)在2016年初完成了人臉識(shí)別測(cè)試,即證明該結(jié)構(gòu)可行。

  “先做好眼前的事”

  從大腦聯(lián)想到電路,這樣的“跳躍”,對(duì)這位樂于試錯(cuò)的學(xué)者來說,已不是首次。只要是感興趣的,尤其是沒做過的,哪怕錯(cuò)了他也愿一試。

  而換專業(yè),算是他又一次嘗試。吳華強(qiáng)本科就讀于清華大學(xué)材料學(xué)系,畢業(yè)后他選擇赴美國(guó)康奈爾大學(xué)攻讀博士學(xué)位。在美期間,吳華強(qiáng)決定轉(zhuǎn)學(xué)微電子專業(yè)。“當(dāng)時(shí)得知一位微電子方向的教授在做半導(dǎo)體材料方面的課題,他需要一位有材料學(xué)背景的學(xué)生。我一看挺感興趣,于是就去了。”

  從零開始,又在博士階段,不覺得之前的積累浪費(fèi)了嗎?“一開始可能會(huì)落后一些,因?yàn)楫吘褂腥艘恢痹谶@個(gè)領(lǐng)域,但是我有別人從來沒有的材料學(xué)基礎(chǔ)。這個(gè)理解,別人拿不到。”吳華強(qiáng)說。

  無論遇上什么,他總愿往好處想。似乎在吳華強(qiáng)這兒,就沒什么難事。圓圓的臉好像能散發(fā)光芒,學(xué)生都說他是“正能量擔(dān)當(dāng)”“自帶能量包”。他卻不知道什么是“能量包”,只是信奉行動(dòng)的力量。“先做好眼前的事,總會(huì)有人愿意幫助你,總會(huì)有驚喜出現(xiàn)。”他說。

  2009年,回國(guó)后的吳華強(qiáng),走上了母校的講臺(tái)。對(duì)初來乍到的“青椒”來說,忙著發(fā)論文、做實(shí)驗(yàn)是慣常的節(jié)奏??蓞侨A強(qiáng)卻帶上套袖、拎起了涂料,“混跡”于施工隊(duì)。他戲稱,那時(shí)的自己,看起來像個(gè)“工頭”。

  他在干嘛?原來,吳華強(qiáng)任職沒多久,就被派恢復(fù)所里“微納加工平臺(tái)”的運(yùn)行。一聽是這事,吳華強(qiáng)立馬答應(yīng)了。他對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說,留學(xué)時(shí)??吹胶芏喙蚕砜蒲衅脚_(tái),面向全校所有人員和校外的科研團(tuán)隊(duì)及企業(yè)開放。但當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的開放程度很低,資源更多集中于經(jīng)費(fèi)充足的團(tuán)隊(duì)。

  “我們也要有這樣的平臺(tái),share with everyone(和所有人一起共享)。”抱著這樣的想法,他專心搞起裝修,小到涂料,大到實(shí)驗(yàn)設(shè)備,都一手操辦。加工平臺(tái)一建就是4年,這中間吳華強(qiáng)沒發(fā)一篇論文?;叵脒@段“空窗期”,吳華強(qiáng)只淡淡地說了句“那時(shí)沒想太多,就想趕緊把事情做好。”

  采訪當(dāng)日,他帶著記者參觀平臺(tái)實(shí)驗(yàn)間。“喏,大家都能用這里的設(shè)備,多好!”吳華強(qiáng)指著一群來自校外的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì),咧嘴一笑。

  行動(dòng)本身就是饋贈(zèng)

  自成果發(fā)布后,N多“求合作”的郵件撲向吳華強(qiáng),其中不乏巨頭企業(yè)。閃亮的橄欖枝飄過,他卻出奇地淡定。“不是我不動(dòng)心,而是在等待全部ready的時(shí)刻。”

  “全部ready”——這是吳華強(qiáng)的成果轉(zhuǎn)化論,即不僅要技術(shù)ready(成熟)、還要ready產(chǎn)品、團(tuán)隊(duì)、市場(chǎng)、資本等一系列要素。這套“吳式觀點(diǎn)”源自他早年的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷。

  早在讀本科時(shí),吳華強(qiáng)就琢磨起了“產(chǎn)業(yè)化”。不到20歲的理工男,懵懵懂懂地覺得“研發(fā)產(chǎn)品得懂點(diǎn)管理”。于是大二起,他開始輔修管理學(xué)。到了美國(guó),他依舊得空就去“蹭”各類經(jīng)管課。

  為了“真刀真槍感受企業(yè)運(yùn)作”,博士畢業(yè)后,他應(yīng)聘到硅谷頂尖的半導(dǎo)體公司(Spansion)。而后的3年,他逐步做到了主任工程師的位置,負(fù)責(zé)公司最重要的項(xiàng)目(45納米NOR存儲(chǔ)器的工藝集成)。但再多的認(rèn)可,在吳華強(qiáng)看來依舊“比不上親自轉(zhuǎn)化一項(xiàng)技術(shù)。”

  把成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,這是吳華強(qiáng)的夙愿。這位“行動(dòng)派”不愿把成果只“擺”在論文上,他說“產(chǎn)業(yè)化才是技術(shù)的歸宿”。

  于是,2008年他辭職踏上回國(guó)的飛機(jī),那一年吳華強(qiáng)30歲。“都說三十而立,是時(shí)候做點(diǎn)事情了。”他了解到一種能大幅降噪的手機(jī)麥克風(fēng),便想把這項(xiàng)技術(shù)推向市場(chǎng)。“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上沒有同類產(chǎn)品,感覺很有前景。”

  可吳華強(qiáng)沒想到,等到深圳做調(diào)研時(shí),他才發(fā)現(xiàn)通常麥克風(fēng)成本只要0.5元,而自己的產(chǎn)品是0.5美元。“有的手機(jī)利潤(rùn)都不足10元,怎么可能用這么貴的配件?”對(duì)市場(chǎng)預(yù)估的不足,讓銷售走入困境。

  雖然“出師不利”,但這次創(chuàng)業(yè)讓吳華強(qiáng)體會(huì)到產(chǎn)業(yè)化的不易,為下一次“破土而出”積蓄能量。

  康奈爾讀博、硅谷工作、回國(guó)創(chuàng)業(yè)、清華任教……近20年的時(shí)間,他像踩在“風(fēng)火輪”上,沖到每個(gè)待辦事項(xiàng)前“打鉤”,而這樣的節(jié)奏還將延續(xù)。

  回看過往,他的經(jīng)歷有些“另類”,相比“按部就班”讀博、進(jìn)站、做科研的學(xué)者,他似乎有點(diǎn)“低效”。但他不這么想,正如吳華強(qiáng)所說:“無論結(jié)果如何,過程中,行動(dòng)本身就是一種饋贈(zèng)。”



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