「矽谷教父」亨尼斯、谷歌工程師帕特森獲今年圖靈獎

2020-12-03 澎湃新聞
前史丹福大學校長約翰 L.亨尼斯 (John L.Hennessy，左)和加州大學伯克利分校退休教授戴維 A.帕特森 (David A.Patterson)。 ACM官網 圖

當地時間3月21日，美國計算機協會（Association for Computing Machinery, 簡稱ACM）宣布，現代計算機體系架構的兩位先鋒：前史丹福大學校長約翰 L.亨尼斯 (John L.Hennessy)和加州大學伯克利分校退休教授戴維 A.帕特森 (David A.Patterson)，因其開創性地提出計算機結構設計和評估的系統、量化方法榮獲2017年圖靈獎。

圖靈獎（A.M. Turing Award），由美國計算機協會於1966年設立，又叫「A.M. 圖靈獎」，專門獎勵那些對計算機事業作出重要貢獻的個人。其名稱取自計算機科學的先鋒、英國科學家艾倫·麥席森·圖靈（Alan M. Turing）。圖靈獎對獲獎者的要求極高，評獎程序極嚴，一般每年只獎勵一名計算機科學家，只有極少數年度有兩名在同一方向上做出貢獻的科學家同時獲獎。因此它也被稱為是計算機界的「諾貝爾獎」。圖靈獎初期獎金為20萬美元，1989年起增到25萬美元，獎金通常由計算機界的一些大企業提供（通過與ACM籤訂協議）。目前圖靈獎由Google公司贊助，獎金為100萬美元。

對於今年兩位獲獎者，ACM官網的給出的獲獎理由是：亨尼斯和帕特森對基於RISC節能處理器的貢獻有助於實現移動和物聯網革命。與此同時，他們合作撰寫的重要教科書《計算機體系結構：量化研究方法》影響了幾代工程師和計算機設計師，並在過去的25年中推動了整個行業的創新步伐。

微軟創始人比爾·蓋茨也表達了對這兩人的敬佩和讚美，他對ACM表示，「這兩位的工作已被證明是整個行業蓬勃發展的基礎。」

值得一提的是，目前，這兩位現代計算機體系架構的先鋒共同供職於谷歌的母公司Alphabet 。今年2月1日，谷歌母公司Alphabet任命亨尼斯為新任董事會主席，取代此前長期擔任這一職務的埃裡克·施密特（Eric Schmidt）。實際上，亨尼斯早在2004年，谷歌上市前幾個月就加入了谷歌董事會，迄今已有14年之久，他也被外界譽為「矽谷教父」。另外一位獲獎者帕特森，在2016年從加收大學伯克利分校退休後加入了谷歌大腦（Google brain），正式成為TPU項目團隊成員。

計算機體系結構的宗師

說到兩位獲獎者對計算機領域的貢獻，就不得不說到當今世界最主流的智能計算終端，也就是智慧型手機產品中採用的ARM架構，ARM的全稱是：Advanced RISC Machine。其中，RISC就是兩位獲獎者提出的。

RISC的中文翻譯為：精簡指令集計算機（reduced instruction set computer）。這種微處理器與之前的相比，速度更快、功耗更低。ACM的官網稱，若合計所有計算領域中的各類型RISC 處理器，全世界每年生產的超過160億個微處理器中，有99％是RISC處理器。幾乎是所有的智慧型手機、平板電腦、物聯網設備中，都有他們的技術。

帕特森在加州大學伯克利分校領導的團隊創造了RISC這個術語，他們在1982年建成並演示了第一臺RISC-1處理器。RISC-1原型擁有4.4萬個電晶體，性能超過了使用10萬個電晶體的傳統CISC設計。 亨尼斯於1984年與MIPS計算機系統公司共同開啟了史丹福大學團隊的工作。後來，伯克利團隊的工作由Sun Microsystems在其SPARC微體系結構中實現了商業化。

儘管許多計算機架構的設計師最初對RISC持懷疑態度，但MIPS和SPARC的成功，RISC設計成本低，以及研究進展增多等因素，使得RISC被廣泛接受。到20世紀90年代中期，RISC微處理器在整個行業佔據了主導地位。

計算機領域裡的「聖經」

這兩人的成就還不僅僅體現在推動計算機體系結構的商業化上。作為史丹福大學的校長和加州大學伯克利分校的教授，亨尼斯和帕特森還共同編著了計算機領域裡的經典教材：《計算機體系結構：量化研究方法》。這本書也被奉為計算機領域裡的「聖經」，影響了幾代工程師和計算機設計師。

《計算機體系結構：量化研究方法》中提出了科學的新方法論，並通過向計算機架構社區傳播其中重要思想，大大提高了微處理器設計的進步速度。在這本書中，亨尼斯和帕特森鼓勵架構設計師們仔細優化自己設計的系統，以適應不同的內存和計算需求。他們的研究也促使人們將研究方向從尋求單純的性能提升轉向設計架構時考慮能耗、散熱，以及片外通信等問題。ACM官網稱，這本書具有開創性意義，因為它是第一本提供分析和科學框架的文本，為工程師和設計者評估微處理器設計的價值提供了方法和思路。

這本書1990年出版，現在英文已經更新到了第6版，中文也已更新到第5版，向一代又一代的工程師、科學家傳遞著他們二人的方法論。

攜手領獎，最大贏家是谷歌

在ACM官網公布兩位獲獎者的名單後，谷歌首席架構師、谷歌研究院的高級研究員,也是谷歌的人工智慧團隊谷歌大腦（Google Brain）的負責人傑夫·迪恩（Jeff Dean）第一時間在自己的個人推特上表示了祝賀，也恭喜了谷歌的團隊。

Jeff Dean推特截圖。 

儘管圖靈獎頒給了兩位個人，但這次圖靈獎的最大贏家顯然是谷歌。亨尼斯從今年2月份接棒施密特，成為谷歌母公司的董事長，成為各大媒體的焦點。但實際上，亨尼斯在很早之前就對谷歌有著舉足輕重的作用。

眾所周知，史丹福大學一直鼓勵「科研成果轉化」。在亨尼斯當然斯坦福校長期間，一直鼓勵學生和教授們創業、創新。他認為，創業精神是學校根基的一個重要部分。也正是如此，外界將其稱為「矽谷教父」。而兩位谷歌的創始人都是斯坦福的學生，並且早在2004年，谷歌上市前幾個月，亨尼斯就加入了谷歌董事會。

相比之下，帕特森與谷歌的淵源開始較晚，但也作用不小。帕特森在加入谷歌是已經是69歲了，但他加入谷歌后，進入了谷歌大腦團隊，並成為TPU的項目正式成員，推動和深入了谷歌TPU項目的研發。

外界對於TPU並不陌生，它是谷歌圍棋項目AlphaGo背後的「英雄」，是谷歌專為加速深層神經網絡運算能力而研發的晶片。

在去年4月一篇有75位聯合作者的論文中，谷歌團隊對TPU進行了分析：與同期的CPU和GPU相比，可以提供15-30倍的性能提升，以及30-80倍的效率（性能/瓦特）提升。今年2月份，谷歌正式將TPU全面對外開放，成為Google雲計算資源的一部分。

兩位圖靈獎最終集結谷歌，也讓外界對谷歌的未來發展充滿就期待，不知道未來的谷歌是否會在可晶片、計算機硬體方面有更多的投入和產出，正在形成完整的計算機生態。

附：ACM官網對兩位獲獎者的背景介紹

約翰 L.亨尼斯 (John L.Hennessy)，2000-2016 年擔任史丹福大學校長。他還是斯坦福 Knight-Hennessy 學者計劃的主任、思科系統公司的董事會成員、Gordon and Betty Moore 基金會董事會成員和 Alphabet 公司董事會主席。Hennessy 在維拉諾瓦大學獲得電氣工程學士學位，在紐約州立大學石溪分校獲得計算機科學碩士及博士學位。

亨尼斯獲得眾多榮譽，包括 IEEE 榮譽獎章、ACM-IEEE CS Eckert-Mauchly 獎（與 Patterson 共享）、EEE John von Neumann Medal（與帕特森共享）、Seymour Cray 計算機工程獎以及美國藝術與科學學院頒發的創始人獎（Founders Award）。亨尼斯還是 ACM 和 IEEE 會士，同時還是美國國家工程院、美國國家科學院和美國哲學院院士。

戴維 A.帕特森 (David A.Patterson)是谷歌的傑出工程師（Distinguished Engineer），也是 RISC-V Foundation 董事會副主席，他提出了一個開放、免費的指令集架構，通過開放的標準協作開啟了處理器創新的新時代。從 1976 年到 2016 年，帕特森一直擔任加州大學伯克利分校計算機科學系教授，本、碩、博均畢業於加州大學洛杉磯分校計算機科學系。

帕特森曾獲得眾多榮譽，包括 IEEEJohn von Neumann 獎章（和 Hennessy 共享）、ACM-IEEE CS Eckert-Mauchly 獎（和亨尼斯共享）、ACM Karl V. Karlstrom 傑出教育家獎等。2004 年到 2006 年，Patterson 擔任 ACM 主席。他是 ACM、AAAS、IEEE 三會會士，也被選為美國國家工程院院士、美國國家科學院院士。

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