10 月 29 日，一年一度的未來科學(xué)大獎頒獎典禮暨未來論壇年會在北京舉辦。雷鋒網(wǎng)了解到，今年的大獎頒獎典禮上，頒發(fā)了 2017 年未來科學(xué)大獎“物質(zhì)科學(xué)”獎、“生命科學(xué)”獎，并首度頒發(fā)了“數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)”獎。用四組數(shù)據(jù)來看，包括了 1 場主旨開幕全會，3 場未來科學(xué)大獎獲獎人學(xué)術(shù)報告會，14 場未來峰會論壇，共有 40 余位頂尖科學(xué)家參與，其涵蓋的范圍包括高效計算、腦科學(xué)、新能源、基因技術(shù)等話題討論。

而在計算機(jī)科學(xué)分論壇上，來自國內(nèi)外五位學(xué)術(shù)界的六位教授對未來計算進(jìn)行了探討，從不同的角度發(fā)表了他們各自的見解。

圓桌論壇的嘉賓有：

• 張曉東，俄亥俄州立大學(xué) Robert M. Critchfield 講席教授，計算機(jī)科學(xué)與工程系主任，國際計算機(jī)學(xué)會（ACM）院士，電氣電子工程師學(xué)會（IEEE）院士

• Luis CEZE，華盛頓大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程系教授

• 叢京生，美國加州大學(xué)洛杉磯校區(qū)（UCLA）計算機(jī)系校長講席教授

• 李凱，普林斯頓大學(xué) Paul & Marcia Wythes 講席教授，美國工程院院士，未來科學(xué)大獎科學(xué)委員會委員

• Margaret MARTONOSI，美國普林斯頓大學(xué) Hugh Trumbull Adams '35 教授，國際計算機(jī)學(xué)會（ACM）院士，電氣電子工程師學(xué)會（IEEE）院士

• 謝源，加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校教授，電氣電子工程師學(xué)會（IEEE）院士
  

• 周逵，紅杉資本中國基金合伙人，未來論壇理事

以下為對話內(nèi)容實(shí)錄，雷鋒網(wǎng)做了不改變原意的編輯：

張曉東：一百多年前，福特汽車公司的創(chuàng)始人福特問他自己未來的客戶，你們想要什么樣的最好交通工具，所有客戶都說我們要跑的更快的馬。如果把現(xiàn)在通用的計算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)作一匹馬的話，這個馬跑不動了，摩爾定律到頭了，這是客觀規(guī)律。

我們以前所期待的周期性計算機(jī)速度不斷地增加，現(xiàn)在慢慢截至了，給了這么多晶體管，怎么做計算機(jī)芯片，通用型的做法，可以看到很多性能和效率的狀況越來越厲害了。在微處理技術(shù)上面，我們做了一層非常深的軟件，帶來很多優(yōu)點(diǎn)，讓整個系統(tǒng)非常靈活，非常通用，但也非常低效，三個優(yōu)點(diǎn)加起來，就是我們這匹馬已經(jīng)快跑到頭了，所以要有新的出路。

在 CMOS 之內(nèi)，現(xiàn)在有很多基于 CPU 的系統(tǒng)，效率不高，但優(yōu)點(diǎn)是非常靈活，也非常通用，對于未來來講，在 CMOS 里面，能不能出現(xiàn)一種又高效，又靈活，又通用的系統(tǒng)，雖然這些現(xiàn)在是有矛盾的。量子計算能在這里面起到什么作用？

叢京生：我們實(shí)驗(yàn)室 2008 年給美國自然科學(xué)基金會寫的提案，專門要做特定領(lǐng)域的特殊計算，當(dāng)時受到啟發(fā)來看加密算法，如果用一般的 CPU 來做，有效性是 1 的話，用專業(yè)芯片來做，能提高 80-800 倍左右，專用和通用有很大的差別。在座有企業(yè)界優(yōu)秀人士，招人招一千個高中畢業(yè)生，還是招幾個專業(yè)人才，很多人選擇招專業(yè)人才，社會也是有很大分工，要想在專業(yè)里做好，招幾個非常優(yōu)秀的人才，不是招很多人，今天其實(shí)就是想做這么一個事情。

今天用計算機(jī)，現(xiàn)在拿來記筆記，如果孩子們拿來做游戲，肯定有效性不夠高。希望有這樣一個計算機(jī)，拿來做醫(yī)療精準(zhǔn)計算，慢慢專業(yè)化，解微積分方程解得非常好。這個不是天方夜譚，有這種可以編程的芯片，在你辦公室書桌上，把它可以完全用專業(yè)化的芯片設(shè)計出來。

我講的芯片就是 FPGA，我們實(shí)驗(yàn)室在做。我們做了一個工作，只要寫 C 程序，就自動設(shè)置成電路，下一步連 C 程序也不用寫就把集成電路自動生成了。

有人問我的研究方向是什么？我說研究方向就是想把電路設(shè)計民主化，讓在座的每個人都可以設(shè)計自己的電路，自己的專用計算機(jī)，這是可以做到的一個事情，但就是要花若干年的努力。

李凱：現(xiàn)在我們還在探索，從現(xiàn)在到將來這個區(qū)間應(yīng)該怎么做？可能明顯的方向就是比較專業(yè)化，現(xiàn)在不僅在計算方面已經(jīng)專業(yè)化了，其實(shí)在很多軟件設(shè)計已經(jīng)開始專業(yè)化了，為以后專業(yè)化做準(zhǔn)備。比如現(xiàn)在在大的數(shù)據(jù)中心里，很多存儲系統(tǒng)都已經(jīng)專業(yè)化了，F(xiàn)acebook 存圖像的存儲器有一種設(shè)計法，存視頻有一種設(shè)計法，存一般的數(shù)據(jù)有一種設(shè)計法，做純金融的數(shù)據(jù)有另外一種設(shè)計法，都是不一樣的，現(xiàn)在大家已經(jīng)專業(yè)化了。

數(shù)據(jù)輸入輸出方面是有困難的，我們現(xiàn)在講大數(shù)據(jù)，以后設(shè)計軟件、設(shè)計算法有可能就會向這個方向走。如果真正做好，各個方面從算法到軟件硬件都需要，我們已經(jīng)向這個方向走了，尤其大型數(shù)據(jù)已經(jīng)開始專業(yè)化了，所以可以看到以后可能做很多事情都要專業(yè)化。

張曉東：能不能講一下主流的量子計算在未來的發(fā)展是什么樣的？

Margaret MARTONOSI：我們大多數(shù)人都不會覺得量子計算機(jī)在未來代替現(xiàn)在大家所使用的計算機(jī)，而是它是會在這種專門的領(lǐng)域方面有更多發(fā)展。當(dāng)然我們還有很多的工作需要做，要識別出有哪些領(lǐng)域能夠讓我們在不同層次、不同范圍之內(nèi)去使用量子計算機(jī)，這是一個挑戰(zhàn)。我非常同意之前周逵教授所講的，就是我們面對的主要挑戰(zhàn)就是儲存，我們?nèi)绾未_保計算機(jī)的能力，要確保在不同的層次上的儲存需求能夠滿足，這是一些主要的挑戰(zhàn)。

謝源：在專用和通用之間，有很多的討論，但是也會有一個平衡的地方，PC 機(jī)時代，CPU 是通用計算， GPU 一開始是作為圖形計算的專用硬件，發(fā)展過程當(dāng)中，看到 GPU 開始用于 GPGPU，這兩者之間利用大量的并行性，做特定的存儲，比如 AI 的存儲，本身并不是圖形計算的一部分，但是充分可以利用 GPU 大量的并行性幫助 AI 的存儲。AMD 新的架構(gòu)是 APU，是 CPU 和 GPU 結(jié)合在一起。

周逵：我們投資的這些創(chuàng)業(yè)公司，他們提出做通用芯片不夠他們的用處。舉兩個例子，有一個是在人臉識別、視頻監(jiān)控環(huán)節(jié)，希望有更專用的芯片，提高更好性能。比特幣運(yùn)算環(huán)節(jié)，創(chuàng)業(yè)者說要做一個適合他們應(yīng)用的專用芯片。兩個已經(jīng)到應(yīng)用，已經(jīng)要做這個事情。

Luis CEZE：我們并不能僅僅找到一個比較好的算法就可以了，或者找到更好的發(fā)展，深度學(xué)習(xí)和 AI 方面，我們也是比較幸運(yùn)的，在這個設(shè)計過程當(dāng)中，能夠看到還是有一些規(guī)律的，所以我們能夠看到有很多創(chuàng)業(yè)公司在這個方面做得比較好，他們有這種特殊用途的芯片可以使用的。

現(xiàn)在儲存當(dāng)中有非常多的圖像和視頻，儲存已經(jīng)是世界上面臨的比較大的問題，我們應(yīng)該有專門系統(tǒng)專門儲存這些圖象和視頻，還有 flash 也是能夠進(jìn)行儲存的方法，但是視頻和圖像，需要我們有更多的這些數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)幫助我們設(shè)計特殊的儲存方法。

張曉東：現(xiàn)在業(yè)界有很多存儲系統(tǒng)進(jìn)展，SSD 被廣泛應(yīng)用了。我們看到未來的磁盤是非常平的，沒有存儲系統(tǒng)，非常大，非常平的。未來的這種操作系統(tǒng)和磁盤之間的關(guān)系是什么樣的？DNA 存儲系統(tǒng)在主流的存儲系統(tǒng)當(dāng)中起到什么作用？

李凱：我的想法是，根據(jù)用戶場景和用戶的要求來定，做技術(shù)的想要把性能往前推，但是設(shè)計的時候，需要考慮用的要求，我們做一個產(chǎn)品，對于用戶的要求比較更敏感一些。要是把銀行里面的信息放在那的話，首先不希望你的信息有變化，如果一個信息變了，正變成負(fù)的話，肯定有問題。

另外希望你的信息，如果有地震，如果有大的災(zāi)害發(fā)生的話，有人把銀行炸了，信息不會丟掉，信息必須存在別的地方。DNA 存儲現(xiàn)在需要把試管寄到遠(yuǎn)去，傳遞這種信息。老一代系統(tǒng)，比如金融界，它的信息放在本地數(shù)據(jù)中心，后端實(shí)際上有人把這個數(shù)據(jù)放到存儲器上，運(yùn)到遠(yuǎn)處，然后放到遠(yuǎn)處，已經(jīng)有這種服務(wù)了。

即使現(xiàn)在放在云端，大家覺得好像我把數(shù)據(jù)放在云端里面，到什么地方都可以存取，可是你不知道，挪很多數(shù)據(jù)到云端是很困難的，帶寬并不是在這條線上，帶寬的增加實(shí)際上如果看一下歷史，1980 年左右，第一個產(chǎn)品出來，本地網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時是千萬 btns 每秒，十年以后增加十倍，每次都是十年，摩爾帶寬每十年增加十倍，不是每四年，數(shù)據(jù)增加情況下，必須用別的辦法設(shè)計。

大數(shù)據(jù)放在磁盤上，并不是用帶寬傳過去，如果傳過去有可能需要一個月，用快遞的話，一天就可以傳過去。在這種用途情況下必須有，而且現(xiàn)在這種帶寬，手機(jī)上的數(shù)據(jù)要傳到云端，都跟存儲能力中間的 gap 越來越大了。   

Luis CEZE：這幾點(diǎn)很有意思，就是可能說整個系統(tǒng)的改變，從帶寬到現(xiàn)在對于計算的這些討論，確實(shí)是有很多改變，我們也可以把帶寬加到非常大，然后能夠應(yīng)用到非常大的應(yīng)用里面，再回到存儲方面，，怎么能夠更好地在一個計算系統(tǒng)里面容納，這個在系統(tǒng)設(shè)計里面是非常有意思的話題。

Margaret MARTONOSI：我們絕大多數(shù)對話都是關(guān)于數(shù)據(jù)，或者是非常靜態(tài)的這些東西，事實(shí)上還有很多的數(shù)據(jù)是動態(tài)的，比如物聯(lián)網(wǎng)，或者無人駕駛，都會在世界各地有這樣的動態(tài)數(shù)據(jù)，怎么分析這種動態(tài)數(shù)據(jù)，怎么應(yīng)用，這個是很重要的，怎么能夠讓網(wǎng)絡(luò)更加具有敏捷性，也是一個挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在也有很多的這種數(shù)據(jù)在云上面，所以怎么能夠去計算這些數(shù)據(jù)，或者是存儲也好，這些方面一旦引入這種互聯(lián)網(wǎng)，還有很多傳感設(shè)備的話，就有很多這種需求。 

周逵：在端上面，手機(jī)變得這么小，存儲的進(jìn)步是最重要的進(jìn)步之一，但是上面的需求永遠(yuǎn)覺得存儲量不夠，經(jīng)常裝一些視頻就裝滿了，這是肯定碰到的需求。存儲永遠(yuǎn)占成本很大的一部分，這兩個是呼喚新技術(shù)。DNA 存儲真是推開了一扇窗戶。

每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都是歷史產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總和，都是形成整個社會云端智慧，數(shù)據(jù)都會集中在云端，對云端的存儲能力需求和傳輸、運(yùn)算的速度要求更大。我覺得這方面存儲的進(jìn)步可能對于未來生活會產(chǎn)生巨大的變化。

叢京生：存儲跟計算可以融合在一起，海量數(shù)據(jù)要存起來，如果小規(guī)模存儲，能夠存取非?？斓脑?，可以取代計算，我們小時候要學(xué)完加法學(xué)乘法，背九九表，7×8 不用再算了，背下來了，有沒有老師讓你背兩位數(shù)九九表，比較難背，100×100 乘起來一萬個數(shù)，腦子里擱不下，擱得下的存取非常慢。有一個神奇的芯片 FPGA，可以不同地變化功能，把你想要的函數(shù)值存在里面，所以是很有意思的一個事情。

我們 2013 年寫了一篇論文，以后還是希望有可能更多地關(guān)注，計算不要算了，多設(shè)一些九九表，吧這些值都存起來，當(dāng)然不能所有的值都存，這樣太貴，存一些固定的重要的值，可以很快的算出來。

當(dāng)我是小學(xué)生的時候，為了算得快，不但把九九表背下，關(guān)鍵乘法背下來，所有的平方都知道，比如 14×14，15×15，有了這些關(guān)鍵，來 14×16，我也可以很快算出來，死記硬背不是壞事，非常好，死記硬背下來以后算得非?？?，把這些問題答案背下來，中間這些答案從中組合起來，這其實(shí)是一個很巧妙的想法。

謝源老師跟我有一個很大的合作，現(xiàn)在還沒有正式宣布，希望把存儲和計算完全融合在一起，這樣其實(shí)就像人腦一樣，確實(shí)是也看不出哪里是管存儲，哪里是管計算，非常緊密地融合在一起。   

張曉東： 集成電路世界里還有很多事情要做。下面一個課題談?wù)劤?CMOS，會不會以后變得超越 CMOS 系統(tǒng)能夠包含多少應(yīng)用，是在 CMOS 世界里不能做的。CMOS 和超越 CMOS 之間，會不會需要搭一個橋梁？

Luis CEZE：我不覺得 CMOS 會消失，肯定會有 CMOS 在這里面會發(fā)揮作用，怎么用正確的技術(shù)應(yīng)用在正確的領(lǐng)域里，我們需要很多這種團(tuán)隊進(jìn)行研究，我相信會有很多，比如像現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室也好，包括其他各種領(lǐng)域的科學(xué)家，可以去再進(jìn)一步研究，我們也可以互相交流，然后尋找一些可能性。

其實(shí)也有很多很有意思的一些發(fā)現(xiàn)，比如 DNA 測序器，納米孔測試器可以看到非常小的細(xì)節(jié)，分子和 CMOS 之間聯(lián)系非常有意思。

叢京生：什么是 CMOS，是 CMOS 晶體管的簡稱，什么是晶體管，原則上就是一個開關(guān)，關(guān)上就傳輸數(shù)據(jù)，打開了就不能傳輸數(shù)據(jù)，跟物理房間里開關(guān)完全一樣。造晶體管造的不夠好，有一類開關(guān)傳 0 傳的好，傳 1 傳的不好，有的傳 1 好，傳 0 不好，設(shè)計開關(guān)里兩個晶體管，傳 1 的時候用傳 1 比較好的開關(guān)，傳 0 的時候用傳 0 比較好的開關(guān)。這么一對開關(guān)，用它做計算，現(xiàn)在是最可靠，而且集成度最高的一個技術(shù)。這是摩爾定律為什么走了二三十年，還有十年左右的周期，如果不能往下走了，還有很多問題。Luis CEZE 講了有意思的工作，DNA 是不是能存儲，有很多這種可能的。

CMOS 如果不能再集成的話其實(shí)還有一個可能方向，只是在兩維的芯片上不能再集成了，可以往三維走，一層一層迭代，可以用同樣的技術(shù)改革，效率也可以提升很多。

李凱：現(xiàn)在已經(jīng)很多根據(jù)用戶要求，對不同應(yīng)用設(shè)計不同的計算和存儲， 我們已經(jīng)向這個方向走了，有可能我們以后就會根據(jù)不同的新技術(shù)出現(xiàn)，比如用 DNA 存儲，那些技術(shù)存在了，可以解決哪一類的問題。剛才我提到現(xiàn)在傳輸，如果銀行存金融數(shù)據(jù)，國際標(biāo)準(zhǔn)存七年，七年以后不存了，公司里的很多數(shù)據(jù)，有的存 30 天，有的存三個月，也有的公司像硬件公司，像因特爾永遠(yuǎn)存下去，設(shè)計信息就是永遠(yuǎn)存在下去，設(shè)計不同的要求，有不同辦法，有可能以后每個人要把自己的信息傳給下一代，有可能真的需要通過 DNA 來傳，因?yàn)榭梢源娑嗌俣嗌倌辏泻芏嗖煌囊?，知道新的技術(shù)存在，有可能新的技術(shù)就會進(jìn)來，我是相信這種辦法。

Margaret MARTONOSI：我更加謹(jǐn)慎，不是更為樂觀，我覺得摩爾定律是非常了不起的定律，但是不能夠保證 50 年都是成功的，因?yàn)樵诿恳粋€階段，它的經(jīng)濟(jì)性上面，我們需要更加快速的電腦，然后還有半導(dǎo)體，需要進(jìn)一步發(fā)展，來支撐整個行業(yè)，我們都知道有一些新技術(shù)可能會替代摩爾定律，有一些可能不見得。

所以我覺得對于量子計算，我還是覺得很有希望的。可以看到很多證據(jù)是說，其實(shí)還是基于摩爾定律給出了很多這種可能性，可以讓我們?nèi)ネ度胍恍┬滦推嚕?-10 年之后的這種。我們都可以有一個設(shè)計，可能未來肯定會有一些新技術(shù)，但是現(xiàn)在還沒有到這個階段，我們?nèi)ハ胍幌氲脑?，?yīng)該還是很振奮的，但我覺得還是需要更加謹(jǐn)慎對待。  

謝源：傳統(tǒng)的 CMOS 摩爾定律其實(shí)之所以有摩爾定律，因?yàn)槊扛魞赡昃w管可以做小，可以在兩維空間里不斷把存儲體積縮小，繼續(xù)做 3D 堆疊，兩維不能繼續(xù)縮小，可以往三維空間上找，過去十多年里，我和叢老師從事的一個研究方向，就是三維集成電路設(shè)計，這個能夠幫助我們在現(xiàn)有的 CMOS 基礎(chǔ)上，能再繼續(xù)延續(xù)一段時間。   

張曉東：從投資者的角度來講，有什么想法，跟我們分享一下？

周逵：剛剛講的 CMOS，讓行業(yè)從投資到生活，已經(jīng)精彩了 50 年，這個精彩還在持續(xù)，可能 50 年、80 年、100 年，完全有可能。它推開一扇窗，電腦接近人腦，并行、立體和 DNA 的存儲邏輯，還有很多很好的機(jī)會。如果有一天，我們可能再投一個公司，說不定有這個機(jī)會，因?yàn)榛A(chǔ)科學(xué)技術(shù)突破，可能帶來巨大的創(chuàng)新和巨大的產(chǎn)業(yè)的投資機(jī)會，所以最好是一個華人公司，這樣就更來勁了。

我們特別關(guān)注技術(shù)進(jìn)步離現(xiàn)實(shí)有多遠(yuǎn)，不需要明年，是不是五年之內(nèi)、十年之內(nèi)能夠發(fā)生，我們有這個耐心，還是比較積極的。

*雷鋒網(wǎng)整理

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。