FPGA研究领域奠基者，北京大学高能效计算与应用中心主任丛京生 | CNCC 2017

雷锋网 AI科技评论按：由中国计算机学会（CCF）主办，福州市人民政府、福州大学承办的2017中国计算机大会（CNCC2017）将于10月26-28日在福州举行。已经注册参会的朋友们可以现场一睹大牛们的精彩报告！10月15日前线上注册缴费截止，但未注册缴费的也不要着急，您可以选择现场注册参会！

延续2016年大会的顶级嘉宾阵容，CNCC 2017 将会迎来更多国内外知名专家学者，大会特邀阵容如下:

菲尔兹奖获得者丘成桐，中国科学院院士梅宏，微软全球执行副总裁沈向洋，美国国家工程院院士丛京生，CCF会士、中科院计算所研究员陈熙霖，斯坦福大学副教授，斯坦福人工智能实验室和视觉实验室主任李飞飞，北卡罗来纳大学教堂山分校教授Dinesh Manocha，腾讯集团高级执行副总裁汤道生，今日头条副总裁、IEEE Fellow马维英，滴滴出行高级副总裁章文嵩，出门问问创始人、CEO李志飞，CCF理事、北京理工大学教授王涌天等。

继介绍哈佛大学终身教授丘成桐、微软全球执行副总裁沈向洋后，雷锋网 AI科技评论将为大家带来另一位具有广泛影响的杰出计算机科学家——美国国家工程院院士、ACM Fellow、IEEE Fellow丛京生教授，他将亲临 CNCC 2017 的大会现场并做主题演讲。

图1：丛京生教授

丛京生教授本科毕业于北京大学计算机科学与技术系，1987和1990年于美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区（UIUC）分别获得计算机科学硕士和博士学位，目前有如下诸多头衔：

• 加州大学洛杉矶校区（UCLA）计算机系和电子工程系教授

• 加州大学洛杉矶校区（UCLA）杰出校长讲席教授（Distinguished Chancellor’s Professor）

• 加州大学洛杉矶校区（UCLA）协理副教务长（Associate Vice Provost）

• 北京大学高能效计算与应用中心主任

• 北京大学信息科学技术学院客座教授

• 北京大学-UCLA理工联合研究所共同主任

学界成就

丛京生教授的研究领域包括电子设计自动化和高能效计算与应用等，共发表论文500余篇；他不仅论文高产，学术成就也同样斐然。

据 Google Scholar 的统计，丛京生教授论文的引用量超过20000次；而截至目前，丛京生教授已在多个国际学术期刊和会议上拿下10个最佳论文奖，其中包括中国计算机学会（CCF）推荐的A类国际学术期刊TCAD和A类国际学术会议HPCA。

除了多次获得最佳论文奖，丛京生教授还先后三次获得“十年最有影响力论文“的奖项，毫无疑问，这一荣誉是对学者的学术生涯的最高肯定：

2014年11月，在IEEE/ACM 计算机辅助设计国际会议（ICCAD）上，以丛京生教授为第一作者的论文《三维集成电路的一种热驱动布图算法》（A thermal-driven floorplanning algorithm for 3D ICs）获得ICCAD 2004至2014年“十年最有影响力论文奖”，该奖项旨在表彰十年来ICCAD在集成电路计算机辅助设计方向上所收录的、在研究和工业设计上最具影响力的论文。

图2：丛京生教授于2014年ICCAD上获得十年最有影响力论文奖

亚洲及南太平洋地区设计自动化会议（ASP-DAC）是集成电路设计与辅助工具研究领域国际上最具影响力的学术会议之一，受到世界范围内该研究领域专家学者的广泛重视。

2015年1月，在ASP-DAC上，丛京生教授与他曾指导的博士生Dr. Yan Zhang合作的论文（Thermal-Driven Multilevel Routing for 3-D ICs）获得近十年最有影响力论文奖。

2017年初，同样在ASP-DAC上，丛京生指导他的学生罗国杰在UCLA攻读博士学位期间所发表的第一篇论文《基于变换的三维芯片热布局方法》（Thermal-aware 3D IC placement via transformation）再次斩获十年最具影响力论文奖。

除了多篇论文拿下大奖，他还因专业成就斐然而多次获得表彰：

• 2010年，丛京生教授因在电子设计自动化领域等方面的开创性贡献获IEEE电路与系统分会年度技术成就奖，2016年，他再次获得IEEE计算机分会年度技术成就奖。

• 2017年初，丛京生教授“因通过FPGA综合算法的创新，在专用可编程逻辑领域做出的开创性贡献”，当选美国国家工程院院士。

• 2017年9月，丛京生教授获得CCF海外杰出贡献奖，该奖项旨在表彰他对中国计算机事业的贡献。

业界突破

除了在学界获得一系列奖项，丛京生教授在业界也吸引了众人的目光，他先后参与建立三个高新技术创业公司，并且这些公司都获得了不错的发展。

在今年八月的未来论坛中，丛京生教授提到了他们先后应用于业界的一系列研究成果：

21世纪初期，他们用自动编辑原理，做了一个编译系统AutoESL，从传统的软件开始生成硬件的描述语言，让可以写软件的人自动设计FPGA，大大简化了FPGA的设计难度。

据悉，AutoESL支持system C 、C等高级语言，支持多种优化方法，可以很方便生成RTL级的代码，大大提高研发速度。2011年，Xilinx正式宣布将AutoESL并入新一代的集成开发套件Vivado中。

除了AutoESL，他们还开发了新的CMOST——给定程序之后，决定怎么传输数据，怎么共享内存，这样能实现极大的加速。提及设计CMOST的初衷，丛京生教授表示：他们设计AutoESL的时候，十年前的出发点是考虑让芯片的设计者不用写繁琐的硬件描述语言，只需要写软件。但是今天只满足于做计算远远不够，因为计算的时候必须把处理器、CPU和FPGA同时用到。

谈到CMOST，丛京生教授说道，“这个工作也做得很不错，不但学术界认可，我们很多工业界的朋友也想用。作为副产品，还产生了一个叫Falcon Computing的公司，致力于让云端的FPGA加速成为可能。”

图3：丛京生教授在今年八月的未来论坛上公开发表演讲

对于投身业界的初衷，北京大学校报曾这样报导过丛京生教授创业的心路历程：

在第一个公司成立时，丛京生并没有做开公司的准备，他的团队在现场可编程逻辑门阵列综合方面的研究工作在世界领先，也是当时工业界所需的技术，他向实验室的科研合作伙伴提供了论文和源代码，但是他们更需要的是持久性的技术支持，于是丛京生组建团队进行了进一步的产业开发。

可见，丛京生教授希望通过产业落地的方式实现学术理论的顺利转换。在相关采访中，丛京生教授曾经这样描述从学界到业界的转化：“产业转化是一件很好的事情，但是需要的是水到渠成。大学里的创业要建立在技术和科研的基础上，很重要的一点是要把技术专长发挥出来，要建立在基础研究上，做出一流的研究，有了产业前景自然有商业合作伙伴找上门来，让科技推动产业发展，这才是大学创业的意义。”

代表性成果

北京大学校报也报导了丛京生教授最有代表性的两项工作：

一是著名的FlowMap综合算法的提出。当时，计算大规模逻辑电路到现场可编程逻辑门阵列的时延优化映射方案曾被认为是一个NP完全问题（即多项式复杂程度的非确定性问题）。丛京生提出综合算法在多项式时间内实现了时延优化，完美地解决了这个问题，极大地提高了电路的工作速度，引起了业界的极大轰动。

二是通过高级语言C/C++实现对FPGA的编程。起初对FPGA的编程必须使用硬件描述语言实现，造成FPGA的入门开发难度大。而对于软件工程师来说，如果通过高级语言对硬件编程可以极大地提高效率，当时很多人都提出了通过高级语言实现硬件编程这个想法，但没有真正的实现，丛京生的这项研究使得这个想法从理论迈向了实践。

对于他在FPGA上的研究成果，江南大学物联网工程学院柴志雷博士表示，能把基于C/C++的FPGA应用开发技术从实验室研究提升到产品化的水平，具有革命性的意义。如果再考虑到当前摩尔定律放缓，人工智能及大数据的应用对计算系统的能力提出更高的需求，这项技术意义就更大了。“FPGA从细分市场走向大众应用必然需要大幅度降低准入门槛、提升开发效率。而C/C++相比HDL就好比当年CPU编程从汇编转移到C一样。虽然目前很多FPGA工程师更习惯HDL编程，但进入计算领域的FPGA将会迎来更多的C／C++的编程人员。”

教育贡献

除了在学界和业界不菲的成就，丛京生教授还是一名卓越的教育家，他的简历上显示，他已培养了36名博士，其中，有9名学生跟随他走上了学术的道路，在包括美国康奈尔大学、美国佐治亚理工学院、北京大学等众多著名研究型高校任教，也有学生和他一起成立了公司，其他的学生则加入了各大公司的研发机构或者从事管理工作，包括Amazon、Arista、Facebook等。

目前，由他担任主任的北京大学高能效计算与应用中心成就斐然，目前中心共有198篇论文在国际知名会议和期刊上获得发表或接收，其中91篇为中心A类及A+类论文（计算机体系结构及相关领域顶级会议、期刊论文）。除了论文外，中心目前共承担国家级、省部级项目18项，与企业合作承担项目19项。

图4：2017年8月，北京大学高能效计算与应用中心举行年度学术研讨会

对于这个中心成立的意义，北京大学计算机系李晓明教授说道，“虽然这个研究中心成立的时间不长，人数也不多，但学术产出是显著的。我以为是在中国环境下也可能办一个国际水平的小而精的学术体的样板。”

江南大学物联网工程学院柴志雷博士在与AI科技评论的交流中也表示，北大高能效中心快速拉近了国内在可重构计算领域与国外的水平，并对于吸引高水平人才的加入有直接的影响，是国内高校国际合作的一个成功范例。

总结

丛京生教授不仅在学界如FPGA等领域做出了里程碑式的贡献，并且他还将在学界的研究成果应用到业界，真正做到了产学结合，解决了大家所面临的实际问题。

北京大学计算机系李晓明教授表示，他将国际领先的研究成果转变为成功的创业实践，这是特别值得中国计算机学人学习的。

江南大学物联网工程学院柴志雷博士也这样说道，“丛老师的研究很好地体现了科研‘顶天立地’的追求。他主导的科研既有学术的领先性，又能真正解决产业存在的关键问题，这应该是所有研究人员尤其是应用研究人员的追求。”

而在今年10月26-28日举办的CNCC 2017上，大家将能在大会现场，一睹丛京生教授的风采。雷锋网 AI科技评论也将作为独家战略合作媒体，在现场为大家带来第一手报道。

大会特邀嘉宾和技术论坛详情：http://mp.weixin.qq.com/s/O5FX4JlqwyY_96d3xu77RQ

大会官网：http://cncc.ccf.org.cn/

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