CCF容错大会扫描，软件测试、芯片安全受关注，发布芯片开源EDA框架倡议

2019 年 8 月 20 日 中国计算机学会

CCF第十八届全国容错计算学术会议于2019年8月15日-17日顺利召开。杨孟飞院士领衔9个大会报告，特邀8个前沿技术论坛共54位特邀报告热议芯片、软件、系统背后的“硬科技”，探讨破解EDA卡脖子问题新思路，500余人参加了本次大会。

8月15日-17日，由中国计算机学会(CCF)主办、中国计算机学会容错计算专业委员会、清华大学和北京启迪清云智慧能源有限公司共同承办的CCF CFTC 2019(CCF-19-TC19-01N)在北京九华山庄顺利召开。本次大会主题是“容错护航硬科技发展”，就芯片、软件、系统等领域的容错硬科技技术进行了广泛、深入的学术交流，来自学术界和工业界共计500余人参加了本次大会，会议盛况空前。

来自学术界和工业界共计500余位嘉宾参加了本次大会

大会开幕式由专委秘书长、中科院计算所韩银和研究员主持

ACM SIGDA主席Sharon Hu教授介绍和CCF容错专委的合作

会议颁发了CCF容错专委的终身成就奖并揭晓了CCF集成电路Early Career Award。国防科技大学金士尧教授和清华大学杨士元教授获得CCF容错计算专委终身成就奖，上海交通大学蒋力副教授获得CCF集成电路Early Career Award。

国防科技大学金士尧教授和清华大学杨士元教授获得CCF容错计算专委终身成就奖

（左起：李晓维、李华伟、金士尧、杨士元、靳洋）

上海交通大学蒋力副教授获得CCF集成电路Early Career Award

（左起：汪玉、陶连慧、蒋力、韩银和）

本次大会杨孟飞院士领衔50多位顶级专家学者和企业代表共同奉献了9场精彩的大会特邀报告，共计8个高水平前沿论坛，50+论坛特邀报告，深入探讨了硬件安全、开源EDA、AI加速、软件容错、存储可靠性及存储计算等热门话题。

中国空间技术研究院杨孟飞院士在大会主旨演讲中介绍了航天嵌入式软件可信性保障研究现状与进展。随着我国航天事业的快速发展，软件在航天器中的作用和地位越来越突出，软件已成为航天器最重要的组成部分之一，其可信性直接影响任务的成败，确保软件可信已成为航天任务的重大需求。杨院士结合自己团队十几年来在航天嵌入式软件可信性保障方面的研究工作，凝练了航天嵌入式软件的十大可信问题，重点讨论了面向可信要素的航天嵌入式软件可信性保障体系，针对动态时序、控制行为、程序实现等嵌入式软件关键可信问题提出了相应的保障方法，并且介绍了可信保障工具的研制及其应用等重要内容，最后对未来的航天嵌入式软件可信性保障技术体系的发展趋势进行了展望。

大会报告：中国空间技术研究院杨孟飞院士

来自新竹清华大学的黄锡瑜教授做了题为“How to Make an IC Healthy for a Long Time? ”的大会报告。物联网设备广泛应用，带来了新的测试挑战，不仅需要离线测试方法，还需要在线监控机制。黄教授介绍了家用测试芯片的监控的电路技术和监测方法，展示了物联网设备的工作温度、最坏供电电压毛刺及老化条件是如何通过设备自带的免费无线通信功能被云监控。

大会报告：新竹清华大学黄锡瑜教授

来自新竹清华大学的何宗易教授做了题为“Digital Microfluidic Biochips: Design Automation, Test, and Security Assessment”的大会报告。生物和生物化学领域许多新兴的应用可以受益于电子生物芯片的发展。何教授展示了微流控芯片的系统级综合方法，包括操作调度和资源绑定算法及物理层综合。此外，何教授还介绍了在制造和操作过程中的测试技术及其安全性问题。

大会报告：新竹清华大学何宗易教授

8月16日上午，来自华中科技大学的金海教授做了题为“高效能图计算机设计的挑战与实践”的大会报告。图计算是大数据时代最具挑战的研究工作。除了大量图算法相关的研究工作外，目前从体系结构角度研究高效图计算的研究在业界逐渐得到关注，是一个热点问题。金教授从现有计算机体系结构处理图计算时面临的挑战出发，讨论了图计算固有的运行特征和计算需求，分析了当前图计系统不同层次暴露出的三大科学问题，提出了解决高效图计算所必须的研究方向和工作。最后介绍了其团队在高效图计算加速系统方面的研究进展。

大会报告：华中科技大学金海教授

来自香港中文大学的吕荣聪教授做了题为“软件工程智能化与智能软件工程化”的大会报告。软件工程和人工智能自诞生以来，就有着迥然不同的发展路径。时至今日，随着人工智能技术和软件工程在各个领域的飞速发展，它们在各方面取得了广泛的交集，应运而生的智能化软件工程正在成为一个新兴的研究方向。吕教授将人工智能和软件可靠性工程进行了有机结合，针对需求分析自动化，代码分析自动化，测试自动化，以及故障诊断自动化，进行一系列的探讨。吕教授详细解释了各种数据方向上的研究难点，并介绍其团队利用这些数据对于软工自动化的最新进展。

大会报告：香港中文大学吕荣聪教授

来自阿里巴巴的云智能系统架构师陈义全做了题为“云计算基础设施的可靠计算”的大会报告。云计算已成为社会不可或缺的基础设施，其可靠性直接影响人们的生活。随着数据中心的成长和业务规模迅速扩大，架构复杂性呈数量级增长，都将产生非预期的数据交互，降低云计算的可靠性。作为云计算基础设施核心组成，服务器硬件数量已达到百万台，报告针对如何保障和提升大规模硬件系统可靠性，建议从硬件设计、测试、生产、运营等环节保障质量、可靠性、QoS，同时需要业务与硬件密切结合，保障业务SLA，最终实现可靠计算。

大会报告：阿里巴巴云智能系统架构师陈义全

来自清华大学的汪玉教授做了题为“Fault Tolerant Neural Network Design for Hardware”的大会报告。可靠性和安全性是神经网络在硬件部署中的重要课题。一方面，潜力巨大的存算一体新器件往往带有极高的计算误差，而传统器件在卫星等特殊应用中受到辐照影响也会产生硬件故障，此类不可靠硬件会使神经网络性能极具退化。另一方面，针对硬件的注入攻击和反向工程等，对于神经网络的安全应用和知识产权保护也构成了显著威胁。汪教授团队围绕考虑硬件的神经网络可靠和安全设计方面进行了初步的探索。首先，针对神经网络可靠性设计，提出了自动化容错网络结构搜索+注错训练的神经网络容错设计框架。其次，在硬件架构设计方面，提出了独立冗余列及可重构冗余结构，可容忍不同类型的错误分布并降低冗余硬件开销。最后，针对神经网络安全性设计，提出了一种基于稀疏快速梯度的加密方式和运行时加密调度的策略。

大会报告：清华大学汪玉教授

来自北京大学的罗国杰教授做了题为“OpenBELT：开源 EDA 端到端框架的设想”的大会报告。电子设计自动化（EDA）数字设计流程，通过若干步骤完成自系统级硬件描述至版图数据的自动设计。开源开放的完整EDA数字流程，不仅有利于EDA专家快速评估先进算法对全流程结果的影响，也降低芯片设计专家和半导体工艺专家开发定制EDA流程的门槛、快速探索新兴设计方法和新兴工艺。然而，当前开源的EDA代码，要么是孤立的点工具、要么是集成过时算法的流程，无法满足前沿研究和先进生产的需求。EDA流程和工具开发的难度在于对开发者兼备领域知识（硬件设计和制造工艺）、算法设计、以及计算系统各方面技能的需求，限制了EDA算法和工具开发者的快速增长。罗教授提出了解决以上问题的开源EDA端到端框架OpenBELT的设想，解决开源工具的完整性和质量问题，吸收和开拓最先进的算法和技术。

大会报告：罗国杰教授

针对测试、容错、可信领域关键问题和最新研究进展，本次大会组织了8个专业前沿技术论坛，并邀请了50+学术和产业专家到会报告。

集成电路测试高峰论坛（与中国计量测试学会集成电路测试专委合办）

测试主要用于发现有缺陷的芯片，是集成电路关键技术之一，是集成电路质量的技术保证。为凝聚我国集成电路测试领域研究力量，加强该领域的学术交流，促进集成电路测试技术的发展和应用，中国计量测试学会于2018年8月14日成立了集成电路测试专业委员会。在集成电路测试专委成立一周年之际，与中国计算机学会容错计算专委会合作举办首届集成电路测试高峰论坛，论坛邀请了中科院计算所李晓维研究员、日本九州工业大学温晓青教授、新竹清华大学黄锡瑜教授、武汉大学何怡刚教授等集成电路测试领域的著名专家学者分享了学术观点和最新研究成果。

集成电路测试高峰论坛现场

第三届安全关键软件测试技术论坛

安全关键软件测试技术论坛自开办以来就是容错领域参与人数最多、影响力最大的论坛，由于抓住了军用及安全关键软件测试领域存在的技术需求和痛点问题，吸引了高校、研究所、军工企业以及测试厂商广泛参与，是学术界和企业界之间一个可以持续交流的高水平论坛。

第三届安全关键软件测试技术论坛于8月15日下午和16日下午举办，共吸引了来自中科院、南京大学、东南大学、北航、南航、北邮、南邮等40多家科研院所和来自十大军工集团的航天、航空、兵器、船舶、电科等30多家企业以及轨道交通等领域的10多家企业近200人参加。论坛由陆军工程大学黄松教授和惠战伟博士共同主持。本次论坛以智能化和实战化对安全关键软件领域软件测试带来的挑战为主要议题，邀请了14位来自不同领域的专家进行了主题报告。

第三届安全关键软件测试技术论坛

中科院软件所副总师、基础软件测评实验室主任王青研究员介绍了当前新兴的众测服务模式、关键技术以及产业化道路，重点针对安全关键软件测试领域开展众测服务可能面临的技术难题给出了解决方案，这为拓展众测应用场景、丰富安全关键软件测试技术途径提供了技术支持；陆军工程大学教授、全军军事训练软件测评中心主任、CCF容错专委副主任黄松教授介绍了如何从多角度、多层级开展面向深度学习系统的安全机理及测试验证方法的研究。从深度学习系统业务代码、深度神经网络模型、深度学习底层框架以及系统运行机制三个层次和四个视角，解决深度学习系统在安全关键领域应用中所面临的可靠性和安全性问题；南京大学教授、慕测信息科技有限公司CEO陈振宇教授介绍了如何从数据视角，丰富测试场景，构造测试用例，从而实现对智能学习系统更为全面的测试，最终为安全关键领域智能软件系统测试提供一种更为有效的手段；南京邮电大学张卫丰教授结合自主研发的软件版本、缺陷以及过程集成管理系统，介绍了业界在软件版本管理方面面临的挑战，分析了国外该类软件存在的缺陷，给出了代码仓库和持续集成在快速迭代开发中的关键技术，最后通过案例分析讲解了该系统在安全关键软件测试过程中可能的应用场景；北京航空航天大学刘畅博士针对航空这种典型安全关键领域，介绍了基于知识的需求获取和建模技术，并且结合典型案例进行了技术可行性分析；陆军工程大学惠战伟博士通过当前智能系统典型失效案例，介绍了智能学习技术应用于安全关键领域时可能面临的问题，并且分别从测试输入、测试输出和测试充分性三个视角给出了分析了面临的技术难题和可能的技术探索；航天科技集团五院502所软件检测站副主任/五院软件专家组成员高猛介绍了航天嵌入式软件整数溢出问题的形式化验证方法，提出了基于干扰变量的中断驱动程序顺序化方法，显著提高了整数溢出检测准确度；中国工程物理研究院计算机应用研究所邓霏博士针对网络化嵌入式软件，介绍了一种基于模型驱动的测试技术，并且展示了基于该技术的嵌入式测试系统，最后结合案例分析了系统在安全关键领域软件测试过程中的应用场景。

第三届安全关键软件测试技术论坛

另外，论坛还邀请了6位来自不同企业部门的专家结合测试工具给出了测试技术如何落地。最后结合智能化和实战化对安全关键软件测试带来的挑战开展了论坛讨论。

第四届全国硬件安全论坛

第四届全国硬件安全论坛由湖南大学张吉良教授组织和主持。集成电路是构建安全信息系统的基石，在日常生活、军事安全等领域广泛应用，从民用智能电器到军方武器系统，小到手机、优盘，大到卫星、飞船，概莫能外。同时，集成电路还是程序与数据的载体，如果集成电路存在安全隐患，其运行的软件、存储的数据及其关联的一切，便再无安全可言。本届论坛邀请了清华大学长聘教授刘雷波和吴华强老师、中科院计算所龙芯主设计人张福新研究员、航天二院冯志华研究员、南京航空航天大学刘伟强教授、北京金融安全产业园副总经理等众多学者和企业界嘉宾做特邀报告。此外，特别邀请了美国马里兰大学屈钢教授和香港中文大学徐强教授进行Panel讨论。

本次论坛吸引了近50位学术界和企业家的同行参与。在报告环节，清华大学教授刘雷波分析了近年备受关注的CPU硬件漏洞Meltdown和Spectre，并报告了其课题组提出的能有效应对CPU硬件漏洞、木马、后门等威胁的“CPU硬件安全动态监测管控技术”，受到与会专家学者的热烈响应和广泛讨论，清华大学吴华强教授介绍其课题组在忆阻器PUF的可靠性、抗建模攻击等方面的工作，引起了与会专家的极大兴趣。龙芯主设计人张福新研究员重点介绍了龙芯3A4000处理器为提升系统安全性所引入的各种安全硬件设计。航天二院冯志华结合网络安全等级保护制度2.0国家标准和计算机芯片发展形势提出了计算机核心芯片研制思路，南京航空航天大学刘伟强教授介绍了一系列逻辑可配置PUF的电路结构和抗建模攻击的协议，北京金融安全产业园副总经理介绍了其产业园发展状况，希望发挥科研院所与企业创新的聚集放大效应，能与网络、信息、系统等安全方向的领导专家支持合作。论坛的最后是讨论环节，由中国科学院大学沈海华教授主持。讨论环节各嘉宾就硬件安全与自主可控话题发表了各自独特的见解，现场气氛活跃，提问不断。全国硬件安全论坛旨在为我国从事集成电路硬件安全的学者和企业提供重要的技术交流和合作平台。第五届全国硬件安全论坛将在西安举办，未来其影响力将进一步扩大。

第四届全国硬件安全论坛

开源EDA路线论坛与开源IP

开源EDA和开源IP路线论坛由北京大学罗国杰教授主持。目前开源的思潮和运动影响到硬件涉及领域。近年开源IPO的典型例子是广泛关注的开源RISC-V指令集及其开源微架构实现。而国际上也开始关注开源EDA的话题，例如美国qflow/OpenROAD/DATC以及印度的VSDFlow等项目。本论坛邀请了中科院计算所的研究员李华伟和解壁伟老师，福州大学陈建利教授、浙江大学卓成教授、复旦大学杨帆教授、宁波大学储著飞教授、芯来科技研发副总裁彭剑英博士、塞昉中国研发部总监马立伟博士等众多学者和企业界嘉宾做特邀报告以及Panel讨论。

本次论坛分为两场进行。在第一场的报告环节，中科院计算所的李华伟研究员介绍了测试综合主要的EDA技术，提供了开源测试综合工具的思路，可以通过开源逻辑综合工具出发，确定合理、可扩展的电路数据结构；福州大学的陈建利教授介绍IEEE CEDA提出的开源DATC flow，以及课题组在布局问题上10年的研究成果；浙江大学的卓成教授分析了随着工艺结点增长后集成电路设计成本的变化，并介绍了电源网设计验证的问题及挑战；复旦大学的杨帆教授分析了集成电路设计能力和制造能力之间的差距，随后介绍了高层次综合中调度、绑定和存储优化等相关算法。第一场的讨论环节，各位嘉宾对是否应该投入开源EDA流程建设发表了各自独特的见解，现场气氛活跃，听众也积极和嘉宾互相交流意见。嘉宾和听众都一致认为，开源EDA可以降低EDA的门槛，减少重复性工作，对整个领域的学术界发展非常有好处，但是如何激励和推行开源工作仍是个开放的问题。

在第二场报告环节，宁波大学的储著飞教授介绍了其课题组在多数逻辑代数综合方法上的研究成果与开源代码；芯来科技的彭剑英博士介绍了公司在RISC-V国内的教育和产业落地情况以及定制IP的需求；塞昉中国的马立伟博士介绍了公司在敏捷设计方法学的成果和开源工具；中科院计算所的解壁伟研究员分析了中国开源指令生态联盟CRVA在开源EDA方面的进展以及计划。第二场的讨论环节，各位嘉宾针对RISC-V开源生态对开源EDA和开源IP的需求，各抒己见。本次分论坛活动是OpenBELT设想的重要推动环境，希望凝聚学界和业界的智慧和力量探索开源EDA与开源IP的发展路线。

开源EDA路线论坛与开源IP论坛

AI与EDA论坛

本次论坛由复旦大学杨帆教授主持。AI在机器视觉、语音识别、自动驾驶、金融等领域获得了成功应用。AI包括机器学习方法也逐渐在EDA的众多领域应用。论坛邀请了北京华大九天软件有限公司的杨柳博士介绍了华大九天将AI应用于EDA工具的现有产品及未来布局，包括在IP库质量检查、多工艺角时序分析、蒙特卡洛分析以及单元库建模等领域的应用，并介绍了AI在EDA领域的其他潜在应用领域。邀请了香港中文大学的余备教授介绍了主动学习在电路性能帕累托前沿建模的应用以及图学习在测试点插入方面的应用。邀请清华大学喻文健教授介绍了马尔科夫过程、剪枝技术在电容提取场求解器中的应用，介绍了监督学习以及A*搜索技术在供电网络分析中的稀疏矩阵排序中的应用。邀请了北京大学林亦波教授介绍了利用现有深度学习框架高效求解物理设计布局问题，并介绍利用深度学习求解光刻仿真等问题。

AI与EDA论坛

论坛吸引了大量专家学者和企业专家参与。在讨论环节，嘉宾就AI在EDA的可能应用领域、EDA中的AI技术和计算机视觉领域AI的技术差别、EDA中的AI技术和传统技术的差异和相互关系、EDA领域如何吸引AI人才等问题展开了热烈讨论，发表了独到的见解。论坛为AI技术在EDA领域的应用提供了产学研交流的平台。

AI加速论坛

2019年ACM设计自动化大会(DAC)系统设计竞赛(SDC)的题目是面向无人机目标检测的嵌入式神经网络实现，本次竞赛，大陆高校取得了非常好的成绩，在硬件设计和软硬件协同设计上取得性能突破。本次大会专门为获奖队伍开设了AI加速论坛，来自清华大学、西安交通大学、浙江大学及上海科技大学的队伍分别展示了基于FPGA和GPU的获奖作品。此外，清华大学尹首一教授介绍了可重构计算与AI芯片。Xilinx公司的陆佳华介绍了可定制计算生态与全栈人才培养。

AI加速论坛的实物演示区

第二届存储容错与存储计算论坛

本次论坛由华东师范大学的石亮教授组织和主持。存储技术作为各类计算系统的核心技术已经得到广泛的研究和关注，本次论坛重点关注存储的可靠性问题和基于存储的计算技术两个核心方向。存储可靠性技术是目前存储技术发展的关键。随着存储在尺寸和密度等方面的发展，存储的可靠性越来越受关注。本次论坛邀请到山东大学教授、国家青年千人计划人才陈杰智报告了关于3D闪存的可靠性问题，东南大学蔡浩教授报告了MRAM新型存储介质的可靠性问题。另外在存储计算方面，随着冯诺依曼体系结构问题的暴露和新兴应用的出现，存内计算和近数据计算已经成为业内研究的热点。本次论坛邀请到北京航空航天大学的康旺副教授和中科院计算所的王颖研究员展开了近数据计算和新型存储介质的存内计算的报告。除此之外，将新型存储介质应用于FPGA也是一个极为关键的话题，本次论坛特别邀请到山东大学鞠雷教授进行报告讨论。

第二届存储容错与存储计算论坛

（左起：王颖、鞠雷、石亮、陈杰智、蔡浩、康旺）

本次论坛吸引到了近40位与会嘉宾的参与。在报告环节，山东大学陈杰智教授的3D闪存可靠性工作受到与会专家学者的热烈响应和广泛讨论，中科院计算所的王颖研究员介绍的认知SSD通过真实实现这一系统，引起了与会专家的极大兴趣。北京航空航天大学的康旺教授报告的自旋存内计算为新型存储技术的应用打开了新的窗口，山东大学鞠雷教授的报告将新型存储引入到FPGA，而东南大学的蔡浩教授则从MRAM的电路设计展开研究。论坛的最后是讨论环节，成为本次论坛的又一亮点。讨论环节分成两个部分，分别由陈杰智教授和康旺教授主持，国内企业人士也积极参与了讨论环节，重点讨论了未来新型存储的发展态势和存算一体化的研究问题探讨。本次论坛成功吸引了大量相关领域的专家学者参与交流讨论，为存储容错和存储计算的研讨提供了一种极为重要的交流平台。未来，我们将继续扩大论坛影响力，争取为我国在存储的容错和计算两个方面的发展提供重要的技术交流平台和合作平台。

海量计算和存储可靠性论坛

本次论坛由阿里巴巴的王式文主持。云计算和水电一样，成为整个社会的基础服务，而提升云计算的稳定性至关重要。本次论坛核心是面对海量计算和存储，如何有效、可实施的提升稳定性。本次论坛邀请同济大学教授江建慧报告了基于开源软件的云计算平台可信赖计算技术与实践，围绕基于开源软件的云计算平台，介绍云计算平台可信赖计算技术发展现状、基于日志的故障诊断、分布式多层次检查点系统、基于失效预测的软件重构、可信赖计算机制的验证等可信赖计算技术的研究和实践进展。邀请上海交通大学副教授蒋力报告了基于深度学习的海量服务器存储系统的故障预测，针对磁盘和内存故障引起服务器宕机的首要因素，利用故障预测的方式，提出了一些可行的解决方法。

同时针对企业在实际环境中遇到的问题和解决思路，邀请了阿里巴巴资深技术专家郑旭东报告了大规模下高稳定性基础云服务器的系统体系建设，从基础服务(IAAS)层的视角，报告企业是怎样系统化的提升底层基础服务的稳定性。邀请了阿里巴巴高级技术专家王式文，介绍了云计算大规模服务器硬件可靠性保障。邀请了阿里巴巴高级算法专家何诚，报告了大规模数据中心硬盘故障预测分析。邀请了Intel高级软件工程师宋有泉，介绍了内存故障处理和恢复。邀请了阿里巴巴高级技术专家陈立波，报告全球数据中心复杂场景下面向百万服务器的管理框架。

本次论坛成功吸引了大量专家学者和企业专家，针对产业界的可靠性现状和技术实践，结合学术界的创新性思维和技术，探索软硬件一体化的可靠性技术解决方案。后续将持续把本论坛发展成为国内海量计算和存储可靠性产学研交流的优秀平台。