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龙芯总裁胡伟武:建立自主产业体系 助力网络信息安全
作者: 胡伟武 2018-04-13 12:52 【自主可控之梦】

习近平总书记在2016 年4 月19 日中央网络安全和信息化工作座谈会上的讲话,为我国以CPU 和操作系统为代表的自主基础软硬件发展指明了方向,即:我国的自主基础软硬件发展应该坚持以建立自主可控的产业体系为目标,坚持通过自主创新形成创新能力,坚持走以企业为主体的市场化道路。

坚持建立自主信息产业体系的目标

目前我国的信息产业主要建立在以Wintel(Intel 的CPU 和微软的Windows 操作系统)和“双A”(ARM CPU 和Android 操作系统)为代表的国外基础技术平台上,不仅信息产业严重受制于人,国家安全也面临威胁。

习主席指出:“互联网核心技术是我们最大的‘命门’,核心技术受制于人是我们最大的隐患。一个互联网企业即便规模再大、市值再高,如果核心元器件严重依赖外国,供应链的‘命门’掌握在别人手里,那就好比在别人的墙基上砌房子,再大再漂亮也可能经不起风雨,甚至会不堪一击。”虽然全球计算机的80% 左右在中国大陆生产,但2011 年我国电子信息产业100 强企业的利润总和是美国苹果公司的40%。2012 年我国手机和平板电脑芯片出货量达到上亿片,且世界手机企业前10 强中有一半以上是中国企业,但2012 年苹果和三星占全球手机利润的97%。2012 年3月23 日,伊朗布什尔核电站在信息系统与外部网络实现物理隔离的情况下遭到震网病毒攻击,导致20% 离心机报废。2007 年9 月,以色列轰炸了叙利亚东北部一个潜在的核设施,在此之前,叙利亚预警雷达刚好出现故障,刚开始以为是正常的随机故障,事后发现是雷达中的通用处理器后门引起的。

要改变我国目前信息产业和信息安全受制于人的局面,不能只着眼于单项技术的突破和产品市场占有率的提高,必须建立起自主可控的信息技术与产业体系,才能掌握产业发展主导权,彻底消除黑盒子,堵住安全后门,“全天候全方面感知网络安全态势”。我国应充分发挥市场和体制的优势,抓住当前IT 产业多极化发展的机遇,争取在IT 产业的多极世界中形成既开放又竞争的一极,而不仅仅成为其他极的参与者。以自主CPU 和操作系统为代表的自主基础软硬件要成为我国IT 产业体系和网络信息安全的牢固基石。

“十二五”以来,我国在有关领域进行了自主基础软硬件的替代计划,即用自主CPU 和操作系统替代国外的CPU 和操作系统。一直以来,大家对自主基础软硬件的认识是为了国家安全,即使慢一点也要用,即使贵一点也要用。通过多年的努力,自主基础软硬件在有关领域取得了很大进展,通过与应用深入融合,已经超越了“国产化替代”的内涵,形成了一套“你打你的、我打我的”的新套路。通过打通技术链,明确性能机理,在很多领域做到了在每个局部都不如国外的情况下整体装备系统性能超过国外系统,探索出了一条“应用牵引、软硬结合、系统优化、规范适用”的建立自主体系的发展道路。

“十二五”期间自主CPU 和操作系统应用试点的实践表明,判断技术是否先进性的标准不是看其跟美国人跟得紧不紧,而是看其跟应用结合得紧不紧。乞丐不能跟龙王比宝。用国外的“参照系”来对比,我们只能永远落后,必须建立起我们自己的“参照系”,才能实现“变道超车”。建立自主可控的软硬件技术体系,就能基于该体系进行持续改进,形成螺旋上升,否则在别人的技术体系中跟着升级,只能永远落后。苹果iPAD的CPU 性能比桌面CPU 性能低好几倍,但因为苹果坚持建立自主的软硬件体系,iPAD 的用户体验比桌面电脑要好。俄罗斯的CPU 技术远不如我国,但因为其坚持自成体系,很多武器装备水平超过我国。现在的信息系统冗余很多,我们只要根据“适用”的要求做好规范,完全可以像苹果一样做出集约型的优化系统。例如,某数据库应用,使用惠普X86 服务器及国外商业数据库需要50min,而使用龙芯CPU,经过2 个月的磨合,处理相同数据只需要80s。某雷达显控应用,海量目标场景下,X86 商业CPU 只能达到10fps的速率,而使用龙芯CPU,经过应用开发单位联合龙芯公司的深度优化,达到了20fps。

“对整个系统进行深入分析,一个应用一个应用地优化、一个特征一个特征地优化、一个像素一个像素地优化(We looked at the entire system and refined it app by app, feature by feature, pixel by pixel)”是苹果公司摆脱制约、建立自己生态的研发理念,该理念使得苹果产品可以在CPU 性能一般的情况下实现优秀的用户体验。它山之石可以攻玉,苹果公司建立自主生态的技术发展理念也契合了我国自主可控产业实践中的认知。通过打通技术链,明确性能机理,进行上下贯通、软硬结合的全系统优化,我们完全可以在局部指标不如国外产品的情况下,建设出优于国外产品的应用系统。

ARM 公司的CPU 研发人员在百人的数量级,谷歌公司Android 操作系统的研发人员也在百人的数量级,他们之所以能在 Wintel 垄断的情况下打破垄断,主要原因是他们在与应用结合过程中对产业形成了深刻的、正确的理解,并不是因为他们基础比我们好,人比我们聪明。我国的自主基础软硬件研发人员在“十二五”的应用磨合中逐步形成了对自主CPU 和操作系统的正确理解并不断深化,我们完全可以在我国方兴未艾的自主基础软硬件应用推广过程中形成自主的生态环境。

建立自主软硬件产业体系要稳扎稳打,分成3个阶段进行:第1 阶段从“十一五”开始,主要面向应用比较单一的控制类系统,如龙芯CPU 在网安、电力、交通、金融、国家安全等领域的嵌入式应用正在全面展开,并开始参与开放市场竞争。经过“十一五”和“十二五”的实践证明,自主CPU 在对软件生态要求不高的单一应用系统中是完全能够满足要求的。第2 阶段从“十二五”开始试点,结合党政军办公系统等应用,从单一应用向复杂的固定应用迈进。这些应用涉及通用操作系统、办公软件、数据库、中间件、浏览器、3D 图形、Java 等复杂的环境。虽然复杂,但有边界。通过“十二五”期间的软硬件磨合及产品升级,证明自主软硬件是能够基本满足我国信息化需求的。预计再经过“十三五”的努力,到2020 年自主软硬件完全可以满足党政军和重要行业的信息化要求。第3 阶段面向开放市场竞争并参与国外市场竞争。自主CPU 面向开放市场的条件是,通过单一及固定应用市场的开拓,在通用CPU 的市场占有率达到5% 左右,下游软硬件企业就会主动来跟自主CPU 及基础软件进行适配磨合,如游戏软件、股票软件等。这一阶段的到来预计要到2020 年后。

坚持通过自主创新打通技术链形成自主创新能力

从技术链的角度看,我国IT 产业在应用层面开发能力强,软件如办公自动化、电商、微信、搜索等,硬件如手机、PC 等;但以CPU 和操作系统为代表的基础软硬件开发能力弱。只有打通从应用程序到晶体管的技术链,掌握计算机系统的性能机理和安全机理,才能保障国家安全,支撑产业发展。例如当鼠标点击屏幕打开一个网页的过程时,如果我们不清楚浏览器、图形系统、操作系统内核等是如何协同工作的,在完成这些工作过程中指令和数据是如何在硬件系统的CPU、GPU、内存、南北桥中流动的,CPU 的微结构中取指、运算、访存等各个模块是如何配合的,那么当我们感到网页打开速度太慢时就只会抱怨CPU 太慢,殊不知苹果iPAD 中的CPU 更慢,但打开相同的网页却流畅得多。

IT 产业的技术链可以大致分成应用程序、操作系统、以CPU 为核心的硬件系统、晶体管等层次,其中操作系统中的应用程序编程接口 (application programming interface, API) 的核心模块和芯片中的CPU 微结构是从应用程序到晶体管的“关键路径”,是决定性能、成本、安全的主要因素,这些核心模块一定要自主掌握。典型的API 环境包括图形交互的QT 环境、桌面B/S 架构的浏览器环境、服务器端的Java OpenJDK 环境等。行业内的应用系统大多是基于这些国际通用API 编程环境发展起来的。我国用上述API 环境编程的工程师数以百万计,但几乎没有研制Java 虚拟机、浏览器的Java Script 引擎、QT 环境的队伍。我国的芯片研制也主要用国外的核心IP,如ARM 的CPU核、Imagination 的GPU 核以及Synopsys 的各类接口IP“攒”出芯片来。用国外核心模块“攒”芯片和系统,自己不掌握这些核心模块的内部细节,技术链没有贯通,性能机理和安全机理不清楚,必然导致“操的是白粉的心,卖的是白菜的价”,必然引起安全隐患。

习主席指出:“要尽快在核心技术上取得突破。要有决心、恒心、重心,树立顽强拼搏、刻苦攻关的志气,坚定不移实施创新驱动发展战略,抓住基础技术、通用技术、非对称技术、前沿技术、颠覆性技术,把更多人力物力财力投向核心技术研发,集合精锐力量,作出战略性安排。我国网信领域广大企业家、专家学者、科技人员要树立这个雄心壮志。”我国改革开放几十年取得重大成就的同时,也导致从上到下包括领导、专家、企业、公众等心中形成了2 个根深蒂固的认识:一是产生急躁情绪,不愿意做长期积累的创新工作,希望快速成功,对自主创新前进道路上的困难和问题缺少耐心;二是对自主创新信心不足,相信国外的东西比自己的好。以我国CPU 发展为例,有关部门对自主CPU 发展的长期性和艰巨性认识不足,稍微碰到困难和挫折就得出自主研发CPU 不行的结论,改走引进国外技术的道路。对于自主CPU 研发投入亿元人民币的经费都困难,而对于引进外国的CPU 却舍得几十亿元甚至上百亿元的投入。

针对自主CPU 取得的进展,境外各种CPU如IBM、AMD、威盛等通过各种包装,疏通种种关系,通过与国内企业合资或技术授权的方式,穿上“马甲”,把原来的产品换个标签,摇身一变成为自主CPU。有关地方和部门凭着良好的愿望,希望我国发展CPU 和操作系统在有国外授权的源代码基础上走“引进消化吸收再创新”的道路。事实上,包括CPU 和操作系统在内的基础软硬件是超复杂系统,超复杂系统是消化吸收不了的,即使是自己设计也不是一蹴而就的,需要长期演进才能把握得住。就像人的大脑是个超复杂系统,只有经过长期进化形成,即使把人的大脑切开来看得清清楚楚,也消化吸收不了,更设计不出来。没有形成技术能力取得部分代码的“灰盒子”取代“黑盒子”解决不了安全问题。用钱买不来技术,用市场也换不来技术,只有在与应用结合的自主创新实践中才能形成核心技术能力,这是经过几十年的实践证明了的。过去不行,现在不管如何包装也还是不行。

守卫领土安全的是“听党指挥”的枪杆子,守卫信息安全的是“听党指挥”的技术能力。自主能力是安全可控的保障,只有通过自主研发的实践才能形成自主技术能力。坚持自主创新要发扬愚公移山精神,搬掉国家安全受制于人和产业发展受制于人的两座大山;要有“板凳坐得十年冷,文章不写一句空”的恒心和决心,不能“懒惰取巧依赖外力”。想靠外国人帮我们建立自主可控的信息产业体系,和抗战初期蒋介石想依靠美国人打日本鬼子一样,是不可能的。只有在自主创新实践中不断发现问题,在解决问题过程中不断提高能力,才能保障国家安全和支撑产业发展。

坚持企业主体 走市场化道路

我国自主CPU 的研发源自“十五”863 计划的支持,都是从科研院所开始的,如中科院计算所的龙芯CPU、上海高性能CPU 研发中心的申威CPU、国防科大的飞腾CPU 以及北京大学的众志CPU,主要是进行技术攻关。“十一五”期间“核高基”国家重大专项把863 的成果导入产业,上升为国家战略。由于科研与产业“两张皮”的问题没有解决,产业化实践碰了壁,具体体现为“十一五”重大专项支持研发的CPU 技术指标都能圆满完成,但产业化指标均没有完成。“十二五”开始,国家全面推进自主CPU 的应用试点,以龙芯CPU 为代表的研发团队全面面向市场转型,走以企业为主体的自主创新道路,在与市场磨合过程中逐步把研发重点从论文导向调整为结合客户需求进行研发。“种瓜得瓜、种豆得豆”,经过多年的转型努力,龙芯公司2014 年、2015 年连续2 年销售收入实现50% 以上增长,2015 年首次突破亿元。

建立自主基础软硬件体系需要充分发挥我国市场和体制的双重优势,探索市场经济条件下的举国体制。发展自主软硬件需要发挥举国体制的优势,但现在的举国体制不同于“两弹一星”时代周总理、聂帅亲自领导、组织、协调的举国体制,而应该是市场经济条件下的举国体制,包括以下几个特点:一是政府引导下的企业主体机制。在有关部门的组织和领导下,在特定应用市场需求的牵引下,用户、集成商、整机厂商、CPU 企业、操作系统企业等积极参与,迅速形成产业链。二是在政府组织下通过市场法则进行优胜劣汰,帮助自主软硬件企业成长。通过联合攻关、稳定性和性能评测、小批量供应、价格等手段考验并提高有关企业的研发能力、产品化能力、成本控制能力、服务能力等,通过优胜劣汰的“丛林法则”,而不是传统的专家机制选择有竞争力的企业参加,帮助自主软硬件企业的成长。三是央企发挥初期的引领作用。在央企的引领下,大量其他商业企业跟进,迅速形成集聚。

2009 年12 月,美国《连线》杂志发表了一篇名为《人民的CPU》的文章,介绍以龙芯为代表的中国CPU 的进展。该文章开篇就写到“试想一个国家需要完全依靠从一个与之有着战事冲突或经济不稳定的国家进口某种珍贵商品,而且没有这种商品,其整个社会将被迫停顿。再试想这个国家是中国,而与之有着战事冲突的国家是美国,而该商品是 CPU”。从美国最近对我国中兴公司元器件禁运事件来看,美国确实可以通过“商品”的力量使我国的经济社会发展“停顿”。过去,国家之间的利益竞争主要依赖于国家的军事实力,在全球化的今天,企业担负着国家之间竞争的主要使命。正像对于国家来说具有强大的军队极为重要,在21 世纪,具有强大的企业对于一个国家来说是至关重要的。我们要建立自主可控的信息产业体系,保障国家安全,最终要落实到一批包括CPU、操作系统在内的自主企业的崛起上。

发展自主可控的CPU和操作系统,建立自主可控的信息产业体系是国家的需要、时代的需要,是产业发展的需要,且我们已经初步具备了相应的条件,再没有理由怀疑我们能够做成这件事。但是也应该清醒地看到发展自主可控的信息产业绝非易事,需要长时间的积累。无所作为的怀疑论和盲目乐观的速胜论都是错误的。在战略上藐视它,在战术上重视它是我国建立自主软硬件体系时应遵循的一个基本原则。我们要倍加珍惜自主软硬件通过多年的探索所取得的建立自主产业体系这条来之不易的道路,不为任何风险所惧,不为任何干扰所惑,坚定不移地走下去,直到实现我们的目标。


标签:自主可控 

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