如何破除“唯論文”?詳解伯克利“科研重工業模式”的成功經驗

2020年2月18日,教育部、科技部聯合印發了一份引起國內學術圈廣泛關注的意見書:《關於規範高等學校SCI論文相關指標使用樹立正確評價導向的若干意見》,呼籲進行科研評價時要“破除唯SCI至上”、“探索建立科學的評價體系”等。早在2018年,國家教育部等便先後發佈了“清四唯”、“清五唯”的通知,“唯論文”均首當其衝,而這次意見書的出臺再一次說明用“唯論文”等代表的舊工業“計件績效考核”模式,已經成為阻撓中國科研和學術健康發展的嚴重掣肘,一場以變革評價體系為核心的科研體制改革已經刻不容緩;同時不可避免的是,對於長久以來已經習慣了“唯論文”,乃至“四唯”、“五唯”等模式的國內諸多科研機構、學者們來說,也將遭遇到諸如此類的問題:如果不唯論文、唯SCI等,我們該如何生存與發展?該如何建立一個可持續的全新科研評價體系?


2020年春節前夕,在智源研究院的年度交流會上,智源學者、中科院計算所研究員包雲崗發表了題為《伯克利科研模式探討》的主題演講,可以為解答上述問題提供一個全新的視野。據包雲崗介紹,依託於中科院計算所的計算機體系結構國家重點實驗室曾在內部探討發展模式時,發現了一個不唯論文數量的典型模板,那便是加州大學伯克利分校計算機系。尤其是計算機系統方向,自上世紀70年代以來儘管其發表的論文數量並不突出,但伯克利通過一種“科研重工業模式”,大量投入研發真正落地應用的創新系統,孕育出了Ingres、BSD、RISC、RAID等一系列具有世界級影響力的科研成果。


在演講中,包雲崗從伯克利的RISC-V項目切入,層層剖析了伯克利的科研運作模式和價值觀,並追溯了伯克利近50年的科研歷史,探討了圖靈獎獲得者David Patterson教授總結的三條伯克利模式法則。這些內容,對於國內科研機構“破除SCI至上”的突圍之路,將提供有益的參考。下面,讓我們順著包雲崗的演講脈絡,看看伯克利究竟是如何獨闢蹊徑,將一條不“唯論文”的科研道路走得風生水起。


如何破除“唯論文”?詳解伯克利“科研重工業模式”的成功經驗

整理:常政,王煒強


如何破除“唯論文”?詳解伯克利“科研重工業模式”的成功經驗

提升科研影響力的兩種發展模式


據包雲崗介紹,關注伯克利模式緣起於2014年1月,當時中科院計算所剛獲批成立計算機體系結構國家重點實驗室(以下簡稱:國重)不久,於是針對“國重應該走什麼樣的發展模式”開展了一場內部討論。中科院計算所的傳統優勢是“做真實的系統”,其成果產出令世人印象深刻,遠到103、107、757、聯想PC系統等,近有曙光系列、龍芯等,並由此爭取到了國家重點實驗室平臺,但在當時國內科研評價“唯SCI至上”的壓力下,他們對於國重接下來的發展路徑產生了困惑。


此時,麻省理工學院Bill Freeman教授的一份報告進入了大家的視野,它“正本清源”般地梳理出了兩種提升科研影響力的研究模式(如圖1)第一種模式是通過不斷累加論文數量的過程,自然而然產生好的研究想法,從而形成相當的影響力——這種模式已被各國學者廣泛採用;

第二種模式則可遇而不可求,是通過一篇或少數文章直接產生顛覆性的影響。


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圖1:兩種不同的研究模式


這兩種模式在科研實踐中都是可行的,但很顯然第一種模式國內由於過度使用,尤其納入科研績效評價體系後已經氾濫成急功近利的“唯SCI至上”等現象;而第二種不唯論文數的發展模式,包雲崗在報告中認為非常契合中科院計算所擅長做系統的歷史優勢,這便為探索國重的未來之路帶來了理論上的信心,於是下一步的思路也就明確了:在實踐層面和國際範圍內為國重尋找到第二種發展模式的參照模板。


經過一番探索,大家將目光聚焦到了加州大學伯克利分校的計算機系。


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伯克利計算機系的輝煌:不唯論文數量論英雄


下面一系列統計數據,可以說明為什麼伯克利模式是個值得借鑑的發展模板。下圖(圖2)是2005年美國科學院針對1965年到2005年間核心信息技術發展史的剖析,它涵蓋了每一個核心技術從基礎研究到形成10億美元市場的過程。


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圖2:核心技術發展史(1965~2005)


那麼在核心信息技術的發展歷史中,產業界與學術界各自做了多少貢獻?在產業界中(如圖3),我們可以看到IBM的貢獻量最為巨大,一共貢獻了9個核心的技術,其它如Xerox、貝爾實驗室的成就也頗為不凡;而在學術界中,我們會發現伯克利貢獻了7個核心技術,接下來是MIT、斯坦福和CMU,它們分別貢獻了5個、4個和3個核心技術,由此可見伯克利在整個世界核心技術發展史中確實做出了舉足輕重的貢獻。


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圖3:產業界的技術貢獻統計(1965~2005)


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圖4 :學術界技術貢獻統計(1965~2005)


在2007年,伯克利自己也做了一次統計,盤點了其引以為傲的諸多貢獻,包括理論層面的密碼學複雜性問題,技術系統方面的Unix操作系統、Ingres(關係數據庫)等,伴隨著這些創新曆程,伯克利還孕育出了包括David Patterson、Michael Stonebraker等在內的8位圖靈獎得主。


那麼伯克利取得碩果累累的內在原因是什麼?包雲崗回憶,藉助國重在2016年進行的一次論文發表統計調研,發現了其中的端倪。當時國重統計了2006~2015十年間全球所有研究機構(包括企業)在計算機體系結構領域四大國際頂級會議(ASPLOS、HPCA、ISCA、MICRO)上發表論文的數量,結果顯示(如圖5):德州大學奧斯汀分校、威斯康辛大學曼迪遜分校和密歇根大學位列前三(分別發表了99篇、92篇和90篇);中科院計算所則共發表了19篇,位列世界第25名、亞洲第一;但令人深感意外的是,伯克利僅僅發表了18篇論文,位居中科院計算所之後。這表明伯克利在計算機體系結構領域的學術聲譽和產業影響並不是通過論文數量產生的,它肯定有一套獨特的自身評價機制和工作體系。


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圖5:2006~2015年計算機體系結構領域四大國際頂級會議發表論文的數量


隨後,伴隨著參加伯克利RISC-V社區的相關活動和研究工作,包雲崗得到了一個可以近距離觀察伯克利科研工作體系如何運展的契機。他發現,RISC-V項目自2010年啟動以來的幾年時間裡,伯克利除了沒有發表論文外,幾乎投入了全方面的工程研發和運營推廣工作。其中包括:


  • 五年投入12次流片。首先令包雲崗吃驚的是,伯克利在5年裡(2011~2015)圍繞RISC-V竟然進行了整整12次流片,這樣的流片次數和頻率遠超全世界範圍內所有其它大學。流片,就是像流水線一樣通過一系列工藝步驟製造芯片,所以12次流片,意味著伯克利做了非常大量的工程投入。
  • 成立RISC-V基金會。2015年,伯克利成立了專門的基金會推動RISC-V,目前簽約企業已經超過了300多家。
  • 成立RISC-V workshop。2015年,第一屆RISC-V workshop就吸引了來自33家企業和14所高校的144位與會者,2019年12月召開的RISC-V workshop已經吸引了超過2000人參加。
  • 巡迴演講,大力宣傳。David Patterson教授在2015年內訪問了哈佛大學、普林斯頓大學、康奈爾大學、華盛頓大學、伊利諾伊大學香檳分校、加州大學洛杉磯分校與聖塔芭芭拉分校、新加坡南洋理工大學等,深入世界各地進行了十餘場巡迴演講。
  • 科研教育,雙管齊下。2017年10月在MICRO上舉辦的“基於RISC-V的體系結構研究研討會(CARRV)”,超過了機器學習主題成為MICRO參加人數最多的研討會,並出版了基於RISC-V的教科書。

直到2016年,伯克利才“姍姍來遲”般地在國際頂級期刊上發表了第一篇關於RISC-V的總結性論文[1],包雲崗對這篇論文的評價是“開創了一個全新的方向,引領、啟發了全世界往這個方向的發展”。


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伯克利模式之魂:自由創新和集體主義


如果回溯伯克利幾十年的科研歷程,尤其是在系統領域,他們一直沿襲著RISV-V項目所表現的科研價值觀。如下圖6所示,以2017年圖靈獎得主、在RISC領域取得突出貢獻的David Patterson教授為例,他於1976年加入伯克利,但早年發表的論文寥寥無幾,其研究生涯前10年左右時間,平均每年僅2篇論文發表。作為參照,我們再看一下同為2017年圖靈獎得主、在MIPS領域成就斐然的斯坦福大學教授John L. Hennessy的論文發表情況。我們發現John L. Hennessy除了1982年將之前累積的論文作了一次清零,一年內發表了9篇以便安心投入MIPS研究之外,其研究生涯早期的論文發表頻率基本和David Patterson一樣。兩位圖靈獎得主在論文發表上的殊途同歸,從某種角度驗證了伯克利模式的科學性。


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圖6:David Patterson 和 John L. Hennessy 職業生涯早期論文發表情況


國重主任孫凝暉院士將伯克利這種不熱衷於發表論文、潛心研製系統來真正改變產業的模式稱之為“科研重工業模式”。相對應的,我們可以將快速發表大量高水平論文的模式稱之為“科研輕工業模式”。包雲崗認為,“科研重工業模式”是一種“Hard模式”,論文少、見效慢、風險高,即使在全世界範圍內願意採用這種模式的學者們也少之又少。不過在美國,至少還有伯克利在踐行,如下圖6展示了伯克利“科研重工業模式”從上世紀50年代到90年代研發的芯片或系統,那一個個閃亮的名字無不曾在全球科技產業界留下鮮明的烙印。


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圖7:50~90年代伯克利芯片和系統研究進展情況


2015年,David Patterson臨退休之際發表了一篇文章,篇幅不過290個單詞,卻對他心目中的伯克利模式做出了高度精煉的總結。由此我們可以一窺伯克利在科研組織和管理上的特色,以及它所秉承的價值觀,該文強調了三點:


  • 要吸引與培養出色的年輕人;
  • 要積極採用激進式的集團作戰模式;
  • 行事的出發點是將計算機系的利益最大化,而非自己的方向或個人利益。

首先,我們來看第一條——“培養年輕人”。包雲崗指出,伯克利早年間並不出眾,正是一幫年輕人的奮鬥使得它在70年代迅速崛起。70年代初期,排名美國高校計算機系前三甲的是麻省理工、斯坦福和卡內基梅隆,此時的伯克利計算機系還處於二流位置,甚至與康奈爾大學相比都存在一定差距。經過10年的發展,伯克利完成了P/NP、SPICE、Ingres、BSD等一些標誌性的工作,由此躋身全美Top 4的行列。伴隨期間的,是伯克利迎來了如Butler Lampson、William Kahan、Richard Karp、Chuck Thacker、Manuel Blum等一批年輕學者。包雲崗介紹說,這批年輕人當初實際上是衝著伯克利的“自由精神”而去的(編者注:伯克利是60年代美國嬉皮士、反越戰等運動的發源地,被譽為是美國最自由、包容的大學之一),結果他們發現事實並不盡人意,問題一大堆,但他們相互欣賞、相互鼓勵,能勇敢地克服問題,堅定地迎接挑戰,從而奠定了伯克利崛起的基石;到1980年代,伴隨著RISC、IEEE 754浮點標準、RAID等項目進一步鞏固了伯克利的地位,伯克利也由此吸引了更多的優秀人才,在經過實踐、已見成效的團隊價值觀和工作方式下,進入良性循環的狀態。


值得注意的是,這些年輕人們在伯克利自由、包容的創新氣氛下,在科研實踐中卻碰撞、探索出一套頗具集體主義色彩的團隊價值觀和工作模式——即David Patterson總結的第2、3條伯克利模式:激進式的集團作戰、實現計算機系利益的最大化。David Patterson本人便是這種模式的忠實踐行者,在他40多年的研究生涯裡,其主持的諸多項目都採用了集團作戰模式:如圖8所示表格的第3、4列,每個項目均由幾個教授聯合協作,並帶領著十幾個或者幾十個學生們一起完成。初看之下,這種模式似乎很難衡量每個人做出的貢獻,但David Patterson認為在這種模式下,只要是成功的項目,最終每個參與者都會受益。事實也證明了這一點,在與David Patterson合作過的27名教授中,有11個都在之後成為了美國工程院院士——這種集團作戰模式並不會稀釋每個人的貢獻。


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圖8:David A. Patterson參與項目一覽


對於這種集團作戰模式的具體管理方法, 2014年,David Patterson曾撰文總結了伯克利團隊管理的8條經驗(如圖9),內容涉及制度、學術交流、項目管理、團隊價值觀等等。


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圖9:伯克利團隊管理8條經驗


包雲崗認為,判斷一個好團隊凝聚力的標準,就是一個項目結束15年後成員們能否驕傲地在一起聚會。如圖10所示的是RISC團隊、RAID團隊、NOW團隊在15年後的聚會場景,我們從這個側面不難感受到伯克利團隊文化的魅力,亦不難感受到,David Patterson總結的三條伯克利模式,從人才培養、工作方法到價值觀等是伯克利研發經驗的精華,在一年又一年的時間沉澱中,已經形成一個越來越茁壯的正向循環。


如何破除“唯論文”?詳解伯克利“科研重工業模式”的成功經驗

圖10:伯克利團隊成員聚會


結束語


包雲崗演講結束時表示,和伯克利計算機系當年一樣,現在像北京智源人工智能研究院這樣的新型研發機構,也同樣由一大群年輕學者聚集在一起,只要能探索出真正適合自己的發展道路,同樣有希望取得一系列有影響力的成就。


聯繫近兩年來教育部、科技部多次發佈破除“唯論文”、“唯SCI至上”等方面的通知、意見書,中國的科研體制改革已是箭在弦上,而通過對伯克利模式的學習,我們體會到一個科學的評價體系、發展模式儘管未必有固定的模式,但相信它一定能包容自由創新的學術精神,能有效地促進科研團體的生存和發展、提升團隊的凝聚力和積極性,能立足於中國科技學術和產業創新的時代需求,以及能更好地孕育年輕一代學者們的茁壯成長。

參考文獻

[1]Lee, Y.,Waterman,A., Cook, H., Zimmer, B., Keller, B., Puggelli, A. ... and Chiu, P. An agile approach to building RISC-V microprocessors. IEEE Micro 36, 2 (Feb.2016), 8–20.




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