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

  • 我把节气唱给你听|春分:盈香满袖万物苏

  • 江苏:系统布局 机器人产业“加速跑”

独家策划

推荐阅读
“遥感是人们在距离和感官上的延伸,是认知地球、探查资源、监测环境的重要技术手段。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、湖南省科学技术协会、中南大学、光明网联合承办。
2026-03-20 09:42
每年春季,花粉过敏会给不少人带来困扰。该检测试剂盒采用微量血清特异性洋白蜡花粉过敏原IgE定量检测,用以辅助诊断,成为目前用于花粉症精准诊断的主要方法。
2026-03-20 09:39
3月18日,记者从新疆电力交易中心有限公司获悉,自2010年启动“疆电外送”以来,新疆累计外送新能源电量已达3043.6亿千瓦时,约占总外送电量的三成。
2026-03-20 09:39
吕小康:从现实语义上看,情感AI既指能够识别、理解、模拟和响应人类情感的人工智能技术,也指基于这类技术设计和开发的情感智能体。吕小康:为引导青年群体健康使用情感AI,还需要进一步加强协同治理,培育积极有益的陪伴型人工智能应用环境。
2026-03-20 09:36
据3月17日农情调度,全国早稻育秧已三成半,同比略快。据介绍,北方冬小麦当前的田管重点是继续促进弱苗转化升级,抓好病虫防控,防范春旱、倒春寒、干热风等灾害。“近日国家启动投放1000余万吨氮磷及复合肥储备,作为国家化肥储备重要承储主体,全国供销合作社系统农资企业积极按要求将储备化肥及时集中投放市场,稳定市场价格。
2026-03-20 09:36
小时候我们背过一句话:万物由原子组成。这一路走来,从质子的异常,到夸克模型的提出,再到量子色动力学和标准模型的建立,人类把物质拆解到了17种基本粒子的层级。曾获国家六部委回国人员成就奖、德国洪堡研究奖、吴有训物理奖、中国科学院优秀研究生导师奖。
2026-03-20 09:35
吴晓民(右一)团队在野外工作。藏羚羊曾广泛分布于高原全境,其漫长的演化史与复杂的种群波动,始终是全球动物保护与演化生物学领域关注的焦点。研究团队还通过生态位模拟,锁定了藏羚羊的生命庇护所——青藏高原北部的可可西里、羌塘高原等区域。
2026-03-19 10:11
通知明确,各城市群应优先选择具备条件的燃料电池汽车、绿色氨醇、氢基化工原料替代、氢冶金以及掺氢燃烧等应用场景开展试点,积极探索氢能创新应用场景,形成“1个燃料电池汽车通用场景+N个工业领域应用场景+X个创新应用场景”的氢能综合应用生态。通知要求,氢能综合应用试点以城市群为主体开展申报,城市群应立足自身资源条件,因地制宜、宜氢则氢,避免各场景一拥而上、低水平重复建设。
2026-03-19 10:10
2026中关村论坛年会将于3月25日至29日在北京举办。
2026-03-19 10:04
日前发布的《中国地热产业发展报告2025》显示,我国地热产业多元化利用格局正在形成。在地热供暖发展带动下,我国地热产业规模长期稳居世界第一。
2026-03-19 10:00
由于土豆块茎外形粗陋、埋于地下,又不见于《圣经》,一度被殖民者视为“魔鬼之根”或带毒之物。另一方面,随着城市扩张与人口增长,粮食压力加剧,土豆因高产、耐寒、适宜在小块土地种植而被人们重视。
2026-03-19 10:00
作者:刘琦 仇焕广(分别系中国人民大学助理教授,辽宁大学党委常委、副校长)  今年《政府工作报告》提出,“推进先进适用农机装备研发应用,打通农业科技推广‘最后一公里’”。
2026-03-19 09:59
为此,生态环境法典针对重点流域、重要生态单元设置专门规范,明确长江、黄河等重点区域一体化保护要求,建立协同机制。生态环境法典第三编第六章“生态退化的预防和治理”,整合水土保持法、防沙治沙法的有关规定,分为水土保持、防沙治沙两节。
2026-03-18 09:38
“‘两弹一星’不是孤立的科技突破,而是面向国家需求‘从0到1’的科技创新。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、安徽省科学技术协会、安徽农业大学、光明网联合承办。
2026-03-18 09:27
对于1型糖尿病患者而言,胰腺中那些负责分泌胰岛素、调节血糖的胰岛β细胞,被自身免疫系统错误地当成了“入侵者”,日复一日地遭受攻击,直至彻底损毁。这3个病例,分别代表中国乃至全球再生医学领域的3个“首次”——世界首例自体、中国首例异体、世界首例青少年再生胰岛移植治疗1型糖尿病。
2026-03-18 09:27
记者3月17日从国家能源局获悉,2026年1至2月,全社会用电量累计16546亿千瓦时,同比增长6.1%。从分产业用电看,第一产业用电量223亿千瓦时,同比增长7.4%;第二产业用电量10279亿千瓦时,同比增长6.3%,其中,工业用电量同比增长6.4%,高技术及装备制造业用电量同比增长10.6%;第三产业用电量3231亿千瓦时,同比增长8.3%,其中,充换电服务业、互联网数据服务业用电量增速分别达到55.1%、46.2%。
2026-03-18 09:26
当前,以家庭农场、农民合作社、龙头企业为代表的新型农业经营主体已成为“强农兴村”的中坚力量,发展成效显著。夯实联农带农长效机制,还需构建多层次、可落地的政策环境,让农业经营主体有动力、有能力、有底气带动小农户共同增收。
2026-03-18 09:26
在成都温江区,骑行爱好者李先生沿着北林绿道前行,穿梭在虫鸣鸟叫、淡淡花香之中。”  一幅幅充满生机的新春图景,正是成都加快建设践行新发展理念的公园城市示范区的生动注脚。
2026-03-18 09:26
分享几个故事,一起走进地球科学的世界。
2026-03-16 18:39
工业和信息化部、财政部、国家发展改革委日前印发《关于开展氢能综合应用试点工作的通知》。通知提出,通过城市群试点,将氢能应用场景由燃料电池汽车向交通、工业等具备条件的多元领域拓展。
2026-03-17 09:35
加载更多