与新晋图灵奖得主的虚拟对话：十个角度来探讨科研成功之路
日前，ACM公布了2017年度的图灵奖得主。斯坦福大学的约翰·轩尼诗(John Hennessy)教授和加州大学的大卫·帕特森(David Patterson)教授获此殊荣。他们创建的系统的、量化的方法，能设计出更快、更低功耗的精简指令集(RISC)微处理器。这也是计算机体系结构领域的科学家第五次获得图灵奖。相比于前几位图灵奖得主或是家族显赫1，或是出身名门2，2017年度的两位图灵奖得主的人生轨迹更似“寒门出贵子”。轩尼诗出生于一个工程师家庭，本科就读于很多人并不了解的维拉诺瓦大学3，博士毕业于纽约大学石溪分校；而帕特森则是他家族里的第一位大学生，本硕博均毕业于加州大学洛杉矶分校(UCLA)。
“英雄不问出处”，但为何出生平凡的人能成长为英雄，还是值得一探究竟。由于我的研究方向也是计算机体系结构，经常拜读轩尼诗与帕特森的文章，多次在现场聆听他们的报告，看过他们的访谈与口述历史，也曾当面与他们交流请教过，因而对他们的成长轨迹略知一二。下面我用蒙太奇手法来进行一场虚拟对话——摘录和拼接出他们以往的报告、采访他们文章中的精彩语录（下文双引号中内容），和大家一起探究科研人生的成功之路。
一、超前教育
主持人：你们上大学时很多学校还没有计算机专业，怎么会选择这个方向？
轩尼诗：“我的父亲是一位工程师，他让我对计算机产生了好感。但让我真正对计算机感兴趣是高中时在一台分时共享的机器上用纸带编程的经历。然后，我和一位好朋友一起参加高中科学项目——设计一台tic-tac-toe机器。我们使用了决策树，不是很难。但人们看到这台机器能战胜他们时还是很吃惊⋯⋯我高中时就会一点Fortran编程了。但那时大学还没有计算机专业，我就选择了电子工程，但我对计算机的兴趣越来越浓。”[1]
帕特森：“我是我们家里第一个大学毕业生。那时我们高中开了大学数学预修课，我记得自己上了一门微积分课。我在加州大学洛杉矶分校上本科，选了数学专业。大三时有一门数学课取消了，所以我只能选一门计算机的课来算学分。那时我知道什么是计算机，但其实我并不感兴趣。我想是那门课让我对计算机产生了兴趣。”[2]
场外音：高中时代就学习编程、学习微积分，这不正是被很多国人诟病的“超前教育”吗？而从两位图灵奖得主的回答中，我们可以了解到，1960年代的美国高中教育不管是在教学理念上，还是在知识结构上，都相当领先。可见，超前教育正是发现和选拔人才的有效方式。
二、成家立业
主持人：请两位谈谈你们是怎么认识另一半的？
帕特森：“我和太太在12岁认识，16岁开始约会，19岁结婚，21岁生了第一个孩子”[7]，“我想家庭的点点滴滴是我最骄傲的时刻，这一点毫无疑问。不过，这一路走来并不容易。第一个孩子出生时，我就觉得经济上有些麻烦了，老二出生时，我感到了强烈的经济危机。心想，嗨，我要变成一个真正的男人了，要养家糊口了。”[2]
轩尼诗：“我赢得太太芳心靠的是努力工作和科学知识。17岁时，我放学后在一家食品杂货店打工当库员，盯上了也在店里打工的17岁收银员女孩。”[8]
轩尼诗太太：“（我记得）第一次约会是在高三。他拿了tic-tac-toe机器到我家，给我妈妈留下了深刻印象。” [8]
场外音：幸福美满的家庭是成功事业的基石——1966年，帕特森与太太结婚，如今已过金婚之年；1974年，轩尼诗和太太在22岁那年举行了婚礼，今年是他们结婚44周年。他们的成功离不开两位太太一生的支持。
三、最好的学生选择学术界
主持人：你们在博士毕业后为什么会选择留在学术界？
帕特森：“我太太起了非常重要的作用。当时我拿到了贝尔实验室和加州大学伯克利分校的聘书。我问太太：‘我们在学校宿舍住了很久，经济上也很紧张。你是不是想让我去公司工作好先买房？’她问道：‘如果你现在拒绝伯克利，先去公司，那以后你想改变主意还能再回伯克利吗？’我说：‘哦，这个不太可能’。‘那如果你先去伯克利，然后再跳槽到公司呢？’‘这个还是很容易的。’她说：‘那好，去伯克利！我们会穷一些，但很骄傲。’”[2]
轩尼诗：“我从一开始就决定留在学术界，所以只参加了大学的面试。实际上，斯坦福是我面试的第14所大学。”[1]
场外音：帕特森在1976年加入了加州大学伯克利分校，一呆就是40年，一直到2016年退休。轩尼诗在1977年加入了斯坦福大学，到现在也有41年了。他们都很享受在学术界教书育人、与学生们一起开展研究的生活。他们显然是当时最好的一批学生，也都选择了学术界，这种选择背后体现了社会价值观的导向。
四、好的研究品味
主持人：你们认为什么是好的研究？如今计算机领域的论文越来越多，你们怎么看？
帕特森：“现在计算机领域论文发表状况令人担忧。当你看到刚毕业的博士就发表了几十篇论文，给人的感觉就像是大量最小可发表单元(Least Publishable Unit, LPU)的堆积，重数量而轻质量。”[3]“研究的目标应该是追求影响力，去改变人们开展计算机科学研究与工程设计的方式。论文数量是学术界槽糕的评价指标，我推崇理查德·海明(Richard Hamming)的观点——解决重要的问题！”[4]可以用研究项目来评价。当然，“应该是完成了多少个项目，而不是启动了多少个项目”。[4]
轩尼诗：“（其实）在学术界很容易判断（研究价值）：告诉我你最重要的5~6篇论文是什么？我们应该摒弃唯论文数量的观念。一个人真正做成了什么？最终还在于影响力。看他们对工业界产生了什么影响，对其他研究人员产生了什么影响。这才是评价教授们的研究工作时真正应该关心的。”[3]
场外音：由此看来，“重数量而轻质量”并不是国内学术界特有的现象，在国际上也同样存在。这引起帕特森与轩尼诗的担忧，因为与他们那个年代的研究氛围相比，今天的学术论文“通货膨胀”现象已经非常严重。表1是他们在职业生涯早期的论文发表情况，其中1980~1985年正是他们开展RISC和MIPS处理器研究的黄金时期。轩尼诗在1982年有一个论文发表高峰，这是他加入斯坦福大学6年工作的积累。同年，他启动了MIPS项目，此后三年论文数又回归到每年1~3篇的正常状态。可以看到他们在职业生涯早期平均每年只发表约2篇论文，但这段时期的成果却让他们获得了图灵奖。对比其亲身经历，这也难怪他们会对当前追求论文数量的现状表示担忧。如何培养好的研究品味，值得每一位年轻科研人员思考。
五、与工业界密切联系
主持人：我发现你们都做了很多和工业界有关的项目，轩尼诗教授甚至还亲自创办了MIPS公司。请问你们如何看待学术界与工业界之间的关系？
轩尼诗：“在斯坦福大学有这样一种信条——和工业界的互动，不管是咨询还是其他角色，都是非常有价值的事。这不仅可以使大学对工业界产生更大的影响力，也可以让教授们对研究有更好的理解与洞察。我想这个信条是千真万确的。你想，其实班上的学生大多数不会留在学术界，即使是研究生，都会去工业界。教授们当然要讲授那些经典的基本原理，但理解甚至经历过如何应用这些原理，则会给教授们带来不可思议的价值。”[1]
帕特森：“我们是做体系结构的，有产业基础，我觉得这很关键。我们有想法，就能找到地方去试验这些想法。所以不断和工业界互动就很重要，一方面当你觉得有好想法时他们可以来检验你的想法；另一方面，他们会帮你发现研究问题，帮你确定一个问题是否重要。有趣的问题很多，但它们又有多重要呢？所以我总是从与工业界的互动中判定一个问题是否重要。”[2]此外与工业界交流对学生也有帮助，“应该多给学生机会让他们向工业界专家作报告、介绍海报，多与工业界互动” 。[4]
场外音：只有更深入地了解企业，研究人员才能获取真正的产业前沿需求，才能做出真正有价值、有影响力的研究工作，才能赢得企业的信任与尊重。近年来，国内的学术界与产业界之间的合作已经打开了局面。假以时日，相信中国必然会涌现出越来越多的高水平研究工作。
六、好教材成就影响力
主持人：你们合著的《计算机体系结构：量化研究方法》被称为体系结构界的圣经，为什么会想到写书？
轩尼诗：“因为做了MIPS后，我一直被迫努力地去思考RISC到底是怎么工作的，它的优势到底是什么。这让我们产生了想写一本书来量化解释计算机体系结构的念头。当然，这也让我做出了一些其他贡献[1]。”写出一本好书的影响力令人不可思议，“有一次我走过清华大学一个研究实验室的走廊，我太太指着一本书和我说：‘看，这里有一本你的书。为什么不给这位女孩签个名？’于是我停下来签了名。结果，不到30秒，一下子站出来五六十个学生从他们的书架上拿出书来找我签名。这时你会有一种意识——这本书会让你接触到世界上遥远的人们。”[1]
帕特森：“我们对当时的体系结构教材很不满意，这些书就像是购物手册，这是一个研究项目A，这是一台计算机B。所以，我们觉得应该写本书。” [2]“（关于）影响力，我想RISC和那本量化方法书确实改变了人们设计计算机的理念。”[1]
场外音：其实写一本好教材不容易，并不是所有的教材都有如此影响力。轩尼诗与帕特森亲自从事RISC架构处理器设计的经历，让他们对体系结构有更深入的理解，这才是这本教材成功的关键。
七、学生是最大的财富
主持人：你们是如何指导学生的？
轩尼诗：“我喜欢教书，我喜欢和学生一起做研究，我真的觉得这是我生活中最美好的时刻。”[1]“在那些出色的研究成果中，我做的贡献和学生们相比是那么微不足道，他们就好像是一种神奇的放大镜。我想这也正是大学的伟大之处：学生的作用就是放大镜，真的是惊人的放大镜！”[1]
帕特森：“（加入伯克利）32年后，我进一步明确了如下目标：导师最大的财富是你指导的那些学生，而不是你发表的那些论文。我对导师的建议是，让你的学生有一个好的开始，建立令人兴奋的研究环境，帮助他们培养好的研究品味，起到表率作用，教会他们在公开场合作报告，在他们生活遇到困难时给予帮助。学生才是学术王国中真正的财富。”[5]
场外音：轩尼诗培养了10余位博士，已有两位入选美国工程院院士，还有多位ACM Fellow。帕特森在过去40年培养了36位博士4，有5位已经是ACM Fellow。值得一提的是帕特森有两位中国学生，分别是2010年毕业的现在清华大学任教的徐葳教授与2013年毕业创办了一家创业公司的谭章熹博士。
八、服务精神
主持人：你们都曾担任过一些行政职务，比如轩尼诗教授担任过系主任、工学院院长、教务长直至校长；帕特森教授担任过系主任、ACM主席等。你们如何看待行政职务？
轩尼诗：“当我正在考虑工学院院长这个职位时，当时的院长跟我说，‘这是一个服务性职务。你是在为教授和学生们服务。’这让我陷入思考。从此，我一直感觉自己在这里就是为了帮助他们成长。”[8]“工学院有超过200位教授，横跨不同的领域。（当院长期间），我能理解每一位教授正在做什么，我欣赏他们的工作。不需要姓，只根据名字，我就能知道所有的教授。”[1]
帕特森：“为学校服务，为学术同行服务，对一个人的职业生涯是非常有益的。比如，1990~1993年，我在担任计算机系主任期间设立了一个奖，后来我自己也获得了这个奖；2001~2004年，我担任加州大学伯克利分校的预算委员会成员，为全校教授争取更好的薪酬，相应的我的工资也涨了；2004~2006年，我担任ACM主席，当时美国国防部高级研究计划署(DARPA)削减了研究经费，我希望召集更多同行一起向DARPA写信抗议，但大家都担心DARPA报复，但我还是写了一篇文章发表在Science上。结果两年后，我被提名评上了美国科学院院士。我想是那篇文章让更多人知道了我。”[6]
场外音：学术生态的发展是建立在服务精神基础上的。一个有趣的现象是国外学者往往将会议程序委员会委员视为一种学术服务，是为学术同行免费作贡献的。因此，当大家收到担任程序委员会委员邀请时，往往会回复“I’m happy to serve（我很乐意服务）”。在国内则普遍把在顶级会议上担任程序委员会委员看作是一种荣誉（包括我自己也曾这样认为），认为拥有了对投稿论文“生杀予夺”的权力。在此提一个建议——年轻学者们不妨主动向自己所在领域的顶级会议的程序委员会主席毛遂自荐，表示愿意为学术社区提供审稿服务。这种观念的转变，将有利于国内学者融入国际学术界。
九、团队建设
主持人：你们的研究都是由团队一起完成的。为什么采用这种团队模式？对团队建设有什么建议？
轩尼诗： “我们发现一个困难是真的要交付和演示(MIPS)技术时，你不得不建设一支能实现完整系统的工程团队。”“(MIPS)是一个好项目，当你回想起来它真的很不可思议⋯⋯我们有一个团队，按今天设计芯片的标准是很微不足道的，但每个人的工作都非常勤奋，而且敢于尝试一些有点离谱的事情。”“我学到的最重要的事情之一就是从一开始就聘用最优秀的人。”[1]
帕特森：“回顾过去40年，当我在1976年加入加州大学伯克利分校时，还只有‘三巨头’：斯坦福大学、麻省理工学院和卡耐基梅隆大学。今天，我相信我们已经稍胜一筹，这得益于：(1)我们总在吸引和培养最优秀的年轻人；(2)我们有其他顶尖学校所不具有的、激进的‘集团作战’的科研模式；(3)我们做事的出发点是计算机系的利益最大化，而非自己方向或个人利益最大化。”[9]
场外音：在团队合作研究方面，加州大学伯克利分校具有更鲜明的特点。帕特森曾列出他在过去40年间与27个同事合作开展了12个研究项目，一共有297位学生参与。这些项目有一半在产业上成功了，但他认为更重要的是培养了大量人才——27位同事中，有11位成为了美国工程院院士；297位学生中有15位成为ACM Fellow。
十、敢于尝试与乐观心态
主持人：我们的采访快结束了，请你们谈谈人生最大的体会？
轩尼诗：“我经常给人们的一条建议是不要胆怯。海伦·凯勒曾说‘懦弱者和勇敢者遭遇不幸的几率差不多’，我想这是对的。如果你不愿意尝试风险，就很难成功。所以每年我都鼓励学生去尝试风险，各种各样的风险。”[1]
帕特森：“如果要说最大的（人生）体会，我想是乐观吧。当然不是盲目的乐观，而是谨慎的乐观。我做过很多只有五六成把握的事情，有的甚至只有四成把握，我总是说‘去干吧，让我们先试试看再说’。这种乐观的方式对我很有效。我想如果我稍悲观一点，就不会给伯克利打电话了。当然也有很多事我没有做成，所以我说是谨慎的乐观。”[2]
场外音：事实上，这并不是两位图灵奖得主所特有的体会，其实国内年轻科研人员都具备这样的心态，但有时因为各种约束而无法发挥。也许可以创造更能容忍失败的环境，让年轻人能更勇敢地去尝试风险。
结 语
这场虚拟的对话结束了。我们试图从十个角度来探讨轩尼诗与帕特森的科研成功之路。如果把每个角度都当做一个成功因素，那么中国学者在哪些方面已经具备条件？哪些方面还有明显不足？我们尝试把答案总结在表2中（偏颇之处请读者指正），以此作为努力方向，期望中国早日涌现图灵奖级别的工作。
作者介绍：包云岗
中科院计算所研究员
CCF高级会员、CCF理事、普及工委主任、本刊编委
计算机体系结构与计算机系统性能分析
脚 注
1. 1987年图灵奖得主约翰·科克(John Cocke)父亲是杜克能源公司总裁、杜克大学校董事会成员。
2. 1963年图灵奖得主莫里斯·威尔克斯(Maurice Wilkes)毕业于剑桥大学，1999年图灵奖得主佛瑞德·布鲁克斯(Fred Brooks)毕业于哈佛大学，2009年图灵奖得主查克·萨克尔(Chuck Thacker)毕业于加州大学伯克利分校。
3. 维拉诺瓦大学是一所美国地区大学，于2017年首次进入US News的美国全国大学排名前50位。
4. 帕特森教授的学生列表https://www2.eecs.berkeley.edu/Pubs/Dissertations/Faculty/patterson.html。
参考文献
[1] Mashey J. OralHistory of John Hennessy. Computer History Museum, Sept. 20, 2007.
[2] Mashey J. OralHistory of David Patterson. Computer History Museum, Sept. 13, 2007.
[3] Patterson D. AnInterview with Stanford University President John Hennessy. Communications ofthe ACM, 3016; 59(3):40-45.
[4] Patterson D. Howto have a bad career. Talk at Google, Nov. 18, 2015.
[5] Patterson D. YourStudents are Your Legacy. Communications of the ACM, 2009, 52(3): 30-33.
[6] Patterson D. Howto Build a Bad Research Center. Communications of the ACM, 2014, 57(3): 33-36.
[7] Patterson D. MyLast Lecture: How to be a bad professor. Talk at UC Berkeley, May 6,2016.
[8] Swanson D.Favorite Son. Stanford Alumni, 2000.
[9] Brown A S. JohnHennessy: The Godfather of Silicon Valley. THE BENT OF TAU BETA PI, 2016.
[10] PattersonD. Passing the Baton, 2015.
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