拓荒，從“一張白紙”到世界領(lǐng)先
——專訪中國存儲系統(tǒng)先行者、中國工程院院士鄭緯民

◎本刊特約記者◎陸金路

他是中國工程院院士；

他是清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授；

他實(shí)現(xiàn)了中國存儲系統(tǒng)從“一張白紙”到世界領(lǐng)先的突破；而今70多歲的他依舊踐行著“為祖國健康工作50年的”誓言……

清華·為祖國健康工作50年

初見鄭院士，看著他走路時矯健的步伐、談起專業(yè)來激情澎湃的樣子，你很難想象這是一位70多歲的老人。

說起清華大學(xué)，鄭緯民院士印象最深的還是時任校長蔣南翔先生對學(xué)生提出的那句口號：“為祖國健康工作50年”。鄭緯民院士始終記得這句承諾，記得清華大學(xué)對他的培養(yǎng)。從1970年畢業(yè)到如今，他已經(jīng)為祖國健康工作51年了，但在他看來這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

科研的道路不會一帆風(fēng)順，在這個過程中，鄭緯民院士始終把清華大學(xué)的校訓(xùn)記在心里——“自強(qiáng)不息，厚德載物”。作為我國網(wǎng)絡(luò)存儲領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，他一直強(qiáng)調(diào)搞科研要自立自強(qiáng)，要做自主可控的產(chǎn)品。“要做有用的人，有用的事，先進(jìn)的事”他始終把這句話掛在嘴邊。

20年前，在存儲領(lǐng)域有個叫網(wǎng)絡(luò)存儲器的東西，它并不是簡單意義上的硬盤。這個設(shè)備有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在當(dāng)時情況下，我們自己還不會做這個東西，就只能依靠購買外國產(chǎn)品。日本、美國的幾家公司看中了我國當(dāng)時無法生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)存儲器的現(xiàn)狀，把價(jià)格定得很高，甚至比主機(jī)賣的還要貴。為了打破這一現(xiàn)狀，鄭緯民院士和團(tuán)隊(duì)暗下決心：一定要做一個自主可控的有知識產(chǎn)權(quán)的網(wǎng)絡(luò)存儲器！

拓荒·從一張白紙到世界領(lǐng)先

在存儲系統(tǒng)領(lǐng)域，中國曾是“一張白紙”。1965年，當(dāng)鄭緯民考入清華大學(xué)自動控制系的時候，算法、存儲、系統(tǒng)等基礎(chǔ)理論研究，國內(nèi)還比較落后，沒有人能準(zhǔn)確判斷中國計(jì)算機(jī)事業(yè)將會怎樣。2016年，鄭緯民院士和團(tuán)隊(duì)獲得了“戈登·貝爾獎”，這個獎項(xiàng)曾被譽(yù)為世界超級計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的“諾貝爾獎”，鄭緯民院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了我國高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用成果在該獎項(xiàng)上零的突破。從1965年到2016年，這51年的漫長時光里，鄭緯民院士一直在路上。

提起獲得“戈登·貝爾”獎的往事，這位70多歲老人眼里的“光”更亮了。2016年，鄭緯民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做了一個天氣預(yù)報(bào)的軟件，這個“千萬核可擴(kuò)展大氣動力學(xué)全隱式模擬”聯(lián)合成果獲得“戈登·貝爾”獎，實(shí)現(xiàn)了我國在此大獎上零的突破。2017年，清華團(tuán)隊(duì)再次借助“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)，成功設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高可擴(kuò)展性的非線性地震模擬軟件，再次斬獲“戈登·貝爾”獎。兩次獲獎，鄭緯民院士及其團(tuán)隊(duì)付出的努力不言而喻。

51年的時間，鄭緯民院士在和團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的過程中，遇到過不少“卡脖子”的事情，但在鄭緯民院士的心里一直明白，人家國外要卡你脖子，最主要的原因還是因?yàn)槲覈谶@方面不行?？ú豢ú弊?，關(guān)鍵看自己。就像網(wǎng)絡(luò)存儲器一樣，當(dāng)我們自己掌握這門技術(shù)，我們自己會做了，國外就卡不了脖子了。因此，鄭緯民院士一直在想辦法提高我國這方面的技術(shù)水平，不管是計(jì)算機(jī)芯片也好、軟件也好、應(yīng)用也好……當(dāng)我們能做好，國外就沒有辦法制約我們了。

冷門·獨(dú)行者的孤獨(dú)

鄭緯民院士所處的領(lǐng)域——計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，在之前很多年都不是熱門，甚至有些冷門，直到近年才慢慢被重視。當(dāng)整個行業(yè)醉心于研究各類復(fù)雜精巧的算法時，鄭緯民院士卻敏銳地意識到數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的廣闊發(fā)展前景。

鄭緯民院士告訴記者，在過去，做系統(tǒng)的人相對較少，主要通過向國外購買的方式獲得，因此自己就不去做了。但是國外一旦不賣給你，該怎么辦？并且在早些時候，大家都喜歡做算法，后來發(fā)現(xiàn)互連也很重要，最近這幾年，則是以存儲為中心了。同時，隨著數(shù)字化、信息化的發(fā)展，數(shù)據(jù)量增加的非?？?，數(shù)據(jù)量也很大，這樣的數(shù)據(jù)要放在哪里？這成為了一個現(xiàn)實(shí)問題。如果把數(shù)據(jù)放在國外的存儲系統(tǒng)里，總歸是不安全的。所以，鄭緯民院士和團(tuán)隊(duì)下定決心，一定要做自己的存儲系統(tǒng)，這樣才能保證安全。雖然剛開始的時候，性能、功能會稍弱一些，但是也不要緊，我們總歸是會把它做好的。

在鄭緯民院士看來，自己專業(yè)的冷門表現(xiàn)在，學(xué)生報(bào)考博士生的時候不太喜歡到這個專業(yè)來。在他們眼里，這個專業(yè)讀起來太辛苦！要6-7年才能畢業(yè)，畢業(yè)文章也不好寫。其他偏算法類專業(yè)的博士生可能4年就畢業(yè)了，但這個專業(yè)卻要花費(fèi)更多的時間。最近幾年，情況好轉(zhuǎn)了不少。鄭緯民院士告訴記者，隨著被重視程度的提高，國內(nèi)很多公司都要做系統(tǒng)，比如華為、阿里、騰訊，都很需要系統(tǒng)專業(yè)人才。因此從鄭緯民院士組里畢業(yè)的學(xué)生很受重視和歡迎。所以，近年來到鄭緯民院士專業(yè)組的人很多。特別是近年來，從計(jì)算機(jī)系畢業(yè)最優(yōu)秀的本科生大多數(shù)選擇不出國，就留在清華大學(xué)，留在鄭緯民院士的組里，繼續(xù)為國家計(jì)算機(jī)事業(yè)攻關(guān)。說到這里，鄭緯民院士感到非常欣慰?！昂苄量啵且灿袠啡?，我們很想把這件事情做好”鄭緯民院士這樣告訴記者。

教學(xué)·鼓勵交叉研究

在教學(xué)上，鄭緯民院士一直鼓勵學(xué)生跨領(lǐng)域?qū)W習(xí)。比如，要做天氣預(yù)報(bào)軟件，怎么樣才能把天氣預(yù)報(bào)這個程序?qū)懞?？這就需要做這個程序的人既懂大氣方面的專業(yè)知識，又要懂計(jì)算機(jī)。鄭緯民院士告訴記者，清華大學(xué)在幾年前成立了一個地學(xué)中心，里面涉及了一些跟天氣預(yù)報(bào)有關(guān)的研究。當(dāng)時，鄭緯民院士找來了一位青年教師，問他有沒有興趣做交叉研究？并給這位年輕老師出了一個主意：首先把天氣預(yù)報(bào)專業(yè)本科四年的書全部讀一遍，一邊讀一邊做。這位年輕老師按照鄭緯民院士的方法，真的把那些書都找來讀了。后來，他做出來的天氣預(yù)報(bào)軟件比那些只懂計(jì)算機(jī)的人做出來的優(yōu)秀得多，現(xiàn)如今這位年輕教師已然是天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的專家了！

交叉學(xué)科，要兩者結(jié)合才能做好。學(xué)氣象的人要懂計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，學(xué)計(jì)算機(jī)的人要懂氣象專業(yè)知識。這樣才是真正意義上的學(xué)科交叉。鄭緯民院士曾經(jīng)帶過一個碩士生，他就是原搜狗公司CEO王小川。他當(dāng)時的研究方向是搜索引擎。后來，他想通過計(jì)算機(jī)做一款基因拼接軟件，當(dāng)時的他對生物學(xué)很感興趣。鄭緯民院士很鼓勵他這一想法，并且告訴他要把生物基因的書讀一遍。后來他在鄭緯民院士的鼓勵下做出了一款基因拼接軟件。

在鄭緯民院士看來，學(xué)科交叉就是深度交叉，只有做到深度交叉，才會獲得成功。在教學(xué)的道路上，他一直這樣鼓勵學(xué)生。

人才·從“0”到“1”的跨越

“鼓勵年輕人從頭做先進(jìn)的系統(tǒng)軟件”是鄭緯民院士對于人才培養(yǎng)的思考。他一直倡導(dǎo)，做系統(tǒng)軟件要從頭做。從頭并不是基于開源軟件在上面修改，而是鼓勵學(xué)生從頭寫。并且還要寫的比原來的軟件更好、更先進(jìn)。“從頭”、“先進(jìn)”這兩點(diǎn)在鄭緯民院士心中十分重要。

鄭緯民院士說，過去，中國人從0到1這件事情做的少，而在從100到110這件事上做的多。這并不是說從100到110不好，而是我們更需要從“0”到“1”這種突破。尤其是現(xiàn)在，就是“從頭做先進(jìn)軟件”的時候了！我們現(xiàn)在有這個底氣這樣說。這樣的底氣從何而來？鄭緯民院士給出答案……

鄭緯民院士和團(tuán)隊(duì)最近做了一個分布式文件系統(tǒng)，這個系統(tǒng)就是鄭緯民院士和團(tuán)隊(duì)從頭開始做的。這個文件系統(tǒng)做完后安裝在了鵬城實(shí)驗(yàn)室“鵬城云腦II”這臺機(jī)器上。值得關(guān)注的是，“鵬城云腦Ⅱ”于去年11月和今年7月接連兩期奪得IO500總榜和10節(jié)點(diǎn)榜的雙料世界冠軍。11月12日，第三屆中國超級算力大會（ChinaSC 2021）在北京舉行，會上發(fā)布了2021國際人工智能性能AIPerf500排行榜，鵬城實(shí)驗(yàn)室“鵬城云腦II”人工智能超算大科學(xué)裝置蟬聯(lián)排行榜冠軍，彰顯了其強(qiáng)大的智能算力優(yōu)勢。今年5月份，“鵬城云腦Ⅱ”還在具有較大業(yè)界影響力的“MLPerf training V1.0”基準(zhǔn)測試中取得了圖像處理領(lǐng)域模型性能第二名和自然語言處理領(lǐng)域模型性能第一名的好成績。

通過這個案例，我們就能理解為什么鄭緯民院士說“現(xiàn)在是時候從頭做先進(jìn)軟件”了。

未來·網(wǎng)絡(luò)存儲光明前景

當(dāng)前5G、大數(shù)據(jù)、人工智能等興新技術(shù)迅速發(fā)展，賦予了各行各業(yè)新的發(fā)展機(jī)遇。未來，網(wǎng)絡(luò)存儲領(lǐng)域如何發(fā)展？

在存儲系統(tǒng)方面，鄭緯民院士一直在做一個大容量、高可靠的存儲系統(tǒng)。這是因?yàn)椋鎯ο到y(tǒng)里硬盤是有壽命的，一旦硬盤損壞，里面的數(shù)據(jù)就存在丟失的風(fēng)險(xiǎn)。為此，鄭緯民院士及其團(tuán)隊(duì)特別想做的就是，硬盤損壞后，里面的數(shù)據(jù)是否可以保留下來。鄭緯民院士介紹說，要達(dá)到這個目的，通常辦法有兩個。第一個方法，在存數(shù)據(jù)的時候存三份，一份數(shù)據(jù)壞了，還有另外兩份數(shù)據(jù)，用這個辦法來保證硬盤壞了數(shù)據(jù)不會丟。但是這個辦法的不好之處在于，要多買200%的硬盤。第二個方法，用RAID 5、RAID6的方法做，這個方法的好處在，假如有5塊盤，它允許一塊盤壞，還有4塊盤是好的，就能把數(shù)據(jù)恢復(fù)出來。但是這個方法的缺點(diǎn)就在，一個盤壞了，一定要趕快把這塊盤拔出來，把一塊新的盤插進(jìn)去，這樣才能做數(shù)據(jù)恢復(fù)，如果沒有及時把壞盤拔出來，又有一塊盤壞了，那數(shù)據(jù)就丟了。這也是現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心管機(jī)器的人最怕的事。

這兩年，鄭緯民院士和團(tuán)隊(duì)做了一個叫糾刪碼的東西，糾刪碼就是為了恢復(fù)數(shù)據(jù)用的。鄭緯民院士介紹說，比如一部電影，分成32段，把每一段都存到一個硬盤里去，存進(jìn)去的同時做一個運(yùn)算，產(chǎn)生糾刪碼。32段電影存入，就產(chǎn)生了16段糾刪碼。這16段糾刪碼，就是為了恢復(fù)數(shù)據(jù)用。它的好處在于當(dāng)小于等于16塊硬盤壞掉都沒有關(guān)系，數(shù)據(jù)都能恢復(fù)出來。

鄭緯民院士的下一個目標(biāo)是：研究一款存儲系統(tǒng)，即使盤壞了，數(shù)據(jù)也不會丟；有人來偷數(shù)據(jù)，即使偷走了也沒有用。“高可靠、自維護(hù)、高安全”是鄭緯民院士對于存儲系統(tǒng)的要求，也是未來行業(yè)發(fā)展趨勢。

“做有用的人、做有用的事”是鄭緯民院士對團(tuán)隊(duì)每一位成員提出的要求，也是他終身踐行的目標(biāo)。

從“0”到“1”，中國存儲系統(tǒng)的未來到底行不行？

“我看行！”這是一位院士對中國未來計(jì)算機(jī)事業(yè)蓬勃發(fā)展的信心。