点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:探前沿算法 解应用难题
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

探前沿算法 解应用难题

来源:人民日报2021-11-23 09:51

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  摘得国际EDA竞赛冠军,华中科技大学计算机学院90后团队——

  探前沿算法 解应用难题(科技自立自强·青年科学家)

  

  吕志鹏教授(中)及其团队成员。资料图片

  核心阅读

  不久前,在计算机辅助设计国际会议上,华中科技大学计算机学院吕志鹏教授团队摘得电子设计自动化布局布线算法竞赛全球冠军。这支年轻的团队专注于应用型研究,希望打通算法研究从实验室到企业的“最后一公里”,把科研成果写在祖国的大地上。

  华中科技大学计算机学院人工智能与优化研究所里,研一学生罗灿辉紧张地坐在电脑前,每隔一会儿就点击鼠标、刷新网页。突然,网页更新了,计算机辅助设计国际会议(ICCAD)电子设计自动化(EDA)布局布线算法竞赛第一名的名单里,赫然出现了他们团队的名字:罗灿辉、梁镜湖、谢振轩、苏宙行、吕志鹏。“我太激动了,第一时间和团队分享了这个好消息。”罗灿辉说。

  罗灿辉所在团队成员的平均年龄才24岁,除了指导老师吕志鹏教授外,全都是90后。今年是他们首次参加ICCAD竞赛,如此年轻的团队,能从12个国家和地区的137支队伍中脱颖而出,吕志鹏却很平静:“我们的目标远不止于此。从事EDA研究,不是为了发论文或得大奖,而是要为具体的工业应用服务,要把科研成果写在祖国的大地上。”

  夺冠离不开深厚积淀

  EDA就是利用计算机辅助设计软件,来完成芯片的功能设计、综合、验证等流程的设计方式。EDA布局布线设计是其中重要一环。就像装修房子,要让各种家具家电、电线网络布局在最合适的地方,做到既美观又节省空间,还能完美互联互通,需要一个最优的“施工图”。芯片等精密器件只有指甲盖大小,却要加载百亿个单元,相互联结的线路更复杂,只能通过算法去设计最优“施工图”。

  EDA是电子设计的基石产业,在精密制造领域,更是精密器件生产、加工和测试的基础。“可以说,掌握了最优的EDA,就有了高端工业领域的主导权。”吕志鹏说。

  EDA的基础就是算法。这个年轻团队的夺冠,离不开研究所在算法领域40余年的积淀。上世纪80年代,华中科技大学计算机学院成立人工智能与优化研究所,第一任所长黄文奇成为国内最早关注算法研究的专家之一。“早期阶段研究所更侧重于纯理论研究,而且专注于解决NP难问题。” 吕志鹏介绍。NP难问题,是世界七大数学难题之一。在算法领域,通俗地说,NP难问题是指那些具有极高计算复杂度、没有“标准答案”的非确定性问题。

  没有标准答案、标准路径,如何解题?黄文奇提出了拟人拟物的算法思路,并被传承至今。“拟人拟物就是用自然界和人类社会的一些设计和布局智慧来解决数学算法问题。”吕志鹏说。这种算法的灵感来自一次挤公交车的经历。当时,黄文奇接到一个研究课题,需要将一个大圆进行机械加工,在其中打一些大小不等的圆形孔,打完孔之后的大圆重心要和原来的大圆接近。如何实现?黄文奇苦思冥想,而看似满员的公交车却一次又一次挤进新乘客的场景,让他灵光一闪。他把挤公交的场景等价为一个物理演化模型,经过多次算法演练,最终找到了大圆打孔问题的最优解决办法。

  解决企业实际应用难题

  每家医院都有很多护士,但护士的层级、专业各不相同,医院护士不能断档,还要保障护士应有的休息时间……如何通过算法,让每家医院都能迅速找到最优的排班方案?留学期间,吕志鹏就参加了一次这样的算法竞赛并获得第三名的好成绩。让他惊奇的是,竞赛成果立刻被运用到了各大医院中。

  “在国外,从护士排班到快递物流、城市规划设计等都有算法的应用,很多企业会把算法跟工业紧密结合。我国经济高速发展,数字化转型深入推进,我们更应该将科研与产业发展紧密结合起来。”吕志鹏说。2011年担任研究所所长后,他便致力于科研的应用化转型。

  机会不期而至。2011年毕业季,一家企业到华科招聘,面试官与一名求职的研究生交谈时,聊起研究生正在参与的一个课题,恰好是企业亟待破解的难题。面试一结束,面试官立即请研究生带他去见课题负责人吕志鹏,代表企业提出了合作科研攻关的意向。

  “这是我们团队做的第一个应用型项目,虽然并没有太多经济收益,但是我们觉得很值,这标志着我们团队正式将算法研究应用于实业。”吕志鹏说。一年半后,他们拿出了一个优化方案,大幅降低了企业生产成本。迈出第一步后,研究所的应用型研究越来越顺畅。从实验室到企业,他们设计的算法被应用于快递物流、电子器件、智慧城市建设等诸多领域。

  坚持“从0到1的突破”

  算法领域的很多国际大赛,“出题人”都是业界的重要企业,所出的题目正是企业本身难以破解的技术难题。因此,以赛促练是人工智能与优化研究所的传统。吕志鹏团队此次参加的ICCAD是EDA领域历史最悠久的顶级学术会议之一。本届比赛的题目,正是当下最前沿的芯片设计中的难题,光题目打印出来就有厚厚一本,数据量极大、约束性条件极多。

  第一次接触这么难的题目,几名90后起初有点发怵。苏宙行博士根据每个人的特长优点分解任务,大家很快埋首于自己的具体问题,探索不同的解决路径。“NP难问题就是这样,没有确定答案,只能不断探索、不断失败,再不断去想新路。”研究生梁镜湖说。“锲而不舍、永不言弃”是苏宙行对队员们最深的印象。而实现“从0到1的突破”,是队员们最兴奋的时刻。经过4个月的不懈努力,在无数次试错之后,他们终于找到了一条正确的解题路线。

  尽管算法运用领域十分广泛,这次大赛却让罗灿辉等团队成员坚定了将来从事EDA研究的决心。他们深知,在许多关键技术买不来、学不来的情况下,我国更需要研究人员沉下心来,击破“卡脖子”难题。“这次大赛结果再次证明,年轻人可以扛大梁。”谈到未来,吕志鹏充满信心,“我们也希望和其他研究者分享经验,共同解决算法研究从实验室到企业的‘最后一公里’问题,为国家培养更多人才。”(记者田豆豆 吴 君)

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 辽宁营口:24小时为进出港船只破冰护航

  • 美丽中国丨冬日抚仙湖

独家策划

推荐阅读
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
年轻人享受便利的同时,关注新的变化:智能穿戴设备是否正在塑造一个充满数据和规定的生活方式?“贴身伙伴”的出现改变了生活,人们同自己身体、同生活本身的关系,是不是也在变?
2026-01-27 03:15
商业航天是培育新质生产力、建设航天强国的重要力量。面对全球商业航天竞争日趋激烈的态势,中国商业航天亟须推动产业从“政策驱动”转向“市场驱动”。
2026-01-27 09:18
云南大学研究团队日前在国际学术期刊《自然》发表了关于早期脊椎动物视觉系统演化的研究成果,首次揭示了早期脊椎动物具有4只相机型眼,
2026-01-27 02:50
黄宣谕在《当代中国史研究》2025年第6期撰文指出,1949—1958年,基于工作重心转移与科普力量分布状况,党和政府重点在大中城市开展科普工作。
2026-01-28 02:55
印度东部西孟加拉邦近期出现尼帕病毒感染病例,目前已报告5例确诊病例,其中一名患者病情危重。泰国、尼泊尔等国已在机场和边境口岸加强防疫检测。尼帕病毒是一种新出现病毒吗?它有哪些特点?为何印度暴发的尼帕病毒疫情引起多国高度关注?
2026-01-27 03:15
科学家精神在我国科技发展事业中萌芽、生成、丰富、完善,成为兼具历史传承性、文化包容性与民族独特性的精神标识,不仅教育引导各类人才矢志爱国奋斗、锐意开拓创新,更是拔尖创新人才成长的精神旗帜与动力源泉。
2026-01-27 03:15
1月26日,将迎来腊八。一些细心的公众发现,相较于前些年,今年腊八来得有些晚。
2026-01-26 09:59
据农业农村部最新发布的数据,2025年全国粮食产量达到14298亿斤,增产168亿斤,连续两年稳定在1.4万亿斤以上。
2026-01-26 09:56
试验将收集锋面不同高度、不同位置的气象数据,为深化云贵准静止锋研究、提升预报服务能力提供更全面的支撑。
2026-01-26 09:51
中国科学家在国际学术期刊《细胞》发表论文,首次系统揭示了埃博拉病毒在2018—2020年大规模流行期间的一个关键“优势”突变。
2026-01-26 09:49
这一问题在当代科技哲学与美学的交叉前沿领域日益成为争论的焦点。
2026-01-26 09:48
我国结核病防治虽成效显著,疫情持续下降,但当前形势依然严峻,防治工作任重道远。作为一名从业30多年的结核科医生,我一直专注于结核病的临床诊治与防控,从未想过自己会与结核病防治历史结缘——直到十余年前。
2026-01-23 10:13
每到冬天,许多人都会感到手脚冰凉,即使穿得很厚,也难以真正暖和起来。为什么会有这种现象?该如何有效改善?
2026-01-23 10:06
“设立教育基金是我多年的心愿,希望为学校年轻人的培养作一点贡献。”
2026-01-23 10:01
加载更多