中国科学院计算技术研究：2019科研成果年报

國斜字计算技术研定西 INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES 2019 科研成果年报 二○二○年六月 中国科学院计算技术研究所编

2019 科研成果年报 二○二○年六月 中国科学院计算技术研究所编

计算所简介 中国科学院计算技术研究所(简称计算 所)创建于1956年,是中国第一个专门从 事计算机科学技术综合性研究的学术机构。 计算所研制成功了我国第一台通用数字电子 计算机,并形成了我国高性能计算机的研发 基地,我国首枚通用CPU芯片也诞生在这里。 计算所是我国计算机事业的摇篮。伴随 着计算所的发生发展,先后为国家培养了几 百名我国最早的计算技术专业人员,在这里 工作或学习过的院士有二十余位。随着学科 与技术发展,从计算所陆续分离出中科院微电子学研究所、计算中心、软件所和网 络中心等多个研究机构,以及联想、曙光等高技术企业。六十多年来,计算所在科 学研究和科技成果等方面取得了显蓍成就。截至2019年底,计算所获得国家、院、 市、部级科技奖励232项,其中,国家级科技奖励52项(含非第一完成单位14项), 院、市、部级科技奖励181项(含非第一完成单位17项)。 计算所坚持“基础性、战略性、前瞻性”的三性原则,坚持新时期办院方针, 以“跻身国际前沿,关注国计民生,引领中国信息产业”为己任,落实“创新、求实” 的理念,力争成为世界一流的科研学术机构

计算所简介 中国科学院计算技术研究所（简称计算 所）创建于 1956 年，是中国第一个专门从 事计算机科学技术综合性研究的学术机构。 计算所研制成功了我国第一台通用数字电子 计算机，并形成了我国高性能计算机的研发 基地，我国首枚通用 CPU 芯片也诞生在这里。 计算所是我国计算机事业的摇篮。伴随 着计算所的发生发展，先后为国家培养了几 百名我国最早的计算技术专业人员，在这里 工作或学习过的院士有二十余位。随着学科 与技术发展，从计算所陆续分离出中科院微电子学研究所、计算中心、软件所和网 络中心等多个研究机构，以及联想、曙光等高技术企业。六十多年来，计算所在科 学研究和科技成果等方面取得了显著成就。截至 2019 年底，计算所获得国家、院、 市、部级科技奖励 232 项，其中，国家级科技奖励 52 项（含非第一完成单位 14 项）， 院、市、部级科技奖励 181 项（含非第一完成单位 17 项）。 计算所坚持“基础性、战略性、前瞻性”的三性原则，坚持新时期办院方针， 以“跻身国际前沿，关注国计民生，引领中国信息产业”为己任，落实“创新、求实” 的理念，力争成为世界一流的科研学术机构

目录 年度科研概况 立项课题简介 人机协同智能系统软硬件技术研究…… 面向跨媒体内容管理的智能分析与推理 神经网络处理器关键标准与验证芯片 音视频信息监测与智能分析技术研究 互联网基础行为测量与分析 运动促进健康技术平台构建与应用 生物大分子冷冻电镜数据高效能处理的关键技术 视觉数据非线性建模与度量学习 5G矢量处理器及基带芯片研究 自主可控A赋能平台及其产业化 超微智能计算机 基于国产智能芯片的大数据云平台及智能终端研究 基于互联链的跨链技术研究及示范应用 100G硅基芯片级光互连技术研究 城市交通大脑中枢超算体系架构与公交配流并行计算技术研究 12233344556 多模态医疗影像颈椎退变解析及其临床诊断与应用的研究 神经退行性疾病早期智能预警高级机器学习技术与示范应用 结题验收成果简介 云环境下的图像视頻的群体数据协同结构化表达与处理 差错容忍计算器件基础理论与方法 易编程的异构并行处理器结构 数据并行与线程并行合一的可伸缩处理器体系结构 面向气候和湍流模拟的百万量级异构众核可扩展并行算法与优化方法 9022 大数据结构与关系的度量与简约计算 Web信息检索与数据挖掘 高效通用数据中心体系结构研究 动态可配置的压缩感知成像系统

目录 年度科研概况………………………………………………………………………………………… 立项课题简介………………………………………………………………………………………… 人机协同智能系统软硬件技术研究……………………………………………………… 面向跨媒体内容管理的智能分析与推理………………………………………………… 神经网络处理器关键标准与验证芯片…………………………………………………… 音视频信息监测与智能分析技术研究…………………………………………………… 互联网基础行为测量与分析……………………………………………………………… 运动促进健康技术平台构建与应用示范………………………………………………… 生物大分子冷冻电镜数据高效能处理的关键技术……………………………………… 处理器体系结构…………………………………………………………………………… 视觉数据非线性建模与度量学习………………………………………………………… 5G 矢量处理器及基带芯片研究…………………………………………………………… 自主可控 AI 赋能平台及其产业化………………………………………………………… 超微智能计算机…………………………………………………………………………… 基于国产智能芯片的大数据云平台及智能终端研究…………………………………… 基于互联链的跨链技术研究及示范应用………………………………………………… 100G 硅基芯片级光互连技术研究……………………………………………………… 城市交通大脑中枢超算体系架构与公交配流并行计算技术研究……………………… 多模态医疗影像颈椎退变解析及其临床诊断与应用的研究…………………………… 神经退行性疾病早期智能预警高级机器学习技术与示范应用………………………… 结题验收成果简介………………………………………………………………………………… 云环境下的图像视频的群体数据协同结构化表达与处理……………………………… 差错容忍计算器件基础理论与方法……………………………………………………… 易编程的异构并行处理器结构…………………………………………………………… 数据并行与线程并行合一的可伸缩处理器体系结构…………………………………… 面向气候和湍流模拟的百万量级异构众核可扩展并行算法与优化方法……………… 大数据结构与关系的度量与简约计算…………………………………………………… Web 信息检索与数据挖掘………………………………………………………………… 高效通用数据中心体系结构研究………………………………………………………… 动态可配置的压缩感知成像系统………………………………………………………… 1 7 7 8 8 9 9 10 10 11 12 12 13 13 13 14 14 15 15 16 17 17 18 19 20 21 22 23 24 25

目录 图像视频结构分析与表达 面向高性能存储的融合网络体系结构研究 可溯源科学大数据体系架构、规范及评测基准 面向M- Advanced新型基带处理共性技术研究 面向 LTE-Advanced的终端软基带技术 面向CRAN的低功耗通用处理器平台研发 科研实体年度进展 计算机体系结构国家重点实验室 微处理器研究中心 智能处理器研究中心 高性能计算机研究中心 高通量计算机研究中心 先进计算机系统研究中心 智能计算机研究中心 中科院网络数据科学与技术重点实验室 333378904 网络技术研究中心 线通信技术研究中心(移动计算与新型终端北京市重点实验室) 计算机应用研究中心 中科院智能信息处理重点实验室 泛在计算系统研究中心 前瞻研究实验室 学术活动 知识产权 学术论文 467 优博论文 学术任职

目录 图像视频结构分析与表达………………………………………………………………… 面向高性能存储的融合网络体系结构研究……………………………………………… 可溯源科学大数据体系架构、规范及评测基准………………………………………… 面向 IMT-Advanced 新型基带处理共性技术研究……………………………………… 面向 LTE-Advanced 的终端软基带技术………………………………………………… 面向 C-RAN 的低功耗通用处理器平台研发…………………………………………… 科研实体年度进展………………………………………………………………………………… 计算机体系结构国家重点实验室………………………………………………………… 微处理器研究中心………………………………………………………………………… 智能处理器研究中心……………………………………………………………………… 高性能计算机研究中心…………………………………………………………………… 高通量计算机研究中心……………………………………………………………………… 先进计算机系统研究中心………………………………………………………………… 智能计算机研究中心……………………………………………………………………… 中科院网络数据科学与技术重点实验室………………………………………………… 网络技术研究中心………………………………………………………………………… 无线通信技术研究中心（移动计算与新型终端北京市重点实验室）…………………… 计算机应用研究中心……………………………………………………………………… 中科院智能信息处理重点实验室………………………………………………………… 泛在计算系统研究中心…………………………………………………………………… 前瞻研究实验室…………………………………………………………………………… 学术活动………………………………………………………………………………………………… 知识产权………………………………………………………………………………………………… 学术论文………………………………………………………………………………………………… 优博论文………………………………………………………………………………………………… 学术任职………………………………………………………………………………………………… 26 27 28 29 30 31 32 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 47 66 77 119 122

年度科研概况 年度科研概况 、承担课题情况 端,指标均领先。研制的1位DNN处理核性能 2019年,计算所新增立项项目312项。包功耗比达到了500Tps/W;2019年发布的我国 括科技部、工信部等国家部委项目45项,其中首款云端深度学习训练芯片MLU270,入选第六 国家重点研发计划37项,包括项目主持4项 届世界互联网大会十五项“世界互联网领先科技 课题牵头12项,课题参与21项、科技部国家重成果”;推出的MLU220使得寒武纪在云、边、 点实验室仪器设备专项1项;主持或参与国家自端实现了全覆盖。中科寒武纪公司以约35亿美 然科学基金35项,其中重点项目1项、联合基元B+轮估值持续领跑国际智能芯片创业公司。 金1项、面上项目15项、青年基金13项;科学 算所发起的中国开放指令生态联盟围绕 院项目②9项,其中主持或参与中国科学院战略开源芯片举办了多场论坛活动,在深圳鹏城实验 性先导科技专项课题A类1项、C类4项、先导室发布了开源芯片敏捷设计的原型验证平台 预研1项、院STS项目5项、院双创平台1项、 SERVE,基于 SERVE平台五名国科大的本科生开 院工程实验室1项、修购专项1项、地方政府项发了教学型开源处理器芯片 COOSCA并投片 目18项、军工和安全方向项目78项、承担横向开启了国科大教学改革的“一生一芯”计划 项目96项、所创新课题11项。 集成电路团队基于近十年的研究成果开发了 面向故障诊断的EDA工具,与华为公司达成合作 二、突破处理器芯片核心技术难题 协议,为华为7nm芯片实现了可诊断设计,与 研制成功龙芯3A4000,主频1.-2.0GHz 国际上商用工具相比,诊断分辨率提高了6倍 PEC CPU2006超过20分,综合性能比上一代在华为被列入实体名单的背景下,这为解决华为 的龙芯3A3000提高1倍。龙芯宇航级CPU应7nm芯片制成的成品率难题提供了有效支撑。 用到了当年发射的第50和51颗北斗导航卫星 工业5G芯片获得中科院先导预研项目的支 龙芯3A3000当年销售超过25万颗,龙芯芯片持,于10月16日验证样片成功投片。目前,计 年销售超过50万颗 算所正联合华为牵头成立工业5G技术产业联盟, 研制的寒武纪智能芯片已经覆盖了云、边 为打破欧美对我国制造业走向高端的技术封锁提 概

1 年度科研概况 年度科研概况 一、承担课题情况 2019 年，计算所新增立项项目 312 项。包 括科技部、工信部等国家部委项目 45 项，其中 国家重点研发计划 37 项，包括项目主持 4 项， 课题牵头 12 项，课题参与 21 项、科技部国家重 点实验室仪器设备专项 1 项；主持或参与国家自 然科学基金 35 项，其中重点项目 1 项、联合基 金 1 项、面上项目 15 项、青年基金 13 项；科学 院项目 29 项，其中主持或参与中国科学院战略 性先导科技专项课题 A 类 1 项、C 类 4 项、先导 预研 1 项、院 STS 项目 5 项、院双创平台 1 项、 院工程实验室 1 项、修购专项 1 项、地方政府项 目 18 项、军工和安全方向项目 78 项、承担横向 项目 96 项、所创新课题 11 项。 二、突破处理器芯片核心技术难题 研制成功龙芯 3A4000，主频 1.8-2.0GHz， SPEC CPU2006 超过 20 分，综合性能比上一代 的龙芯 3A3000 提高 1 倍。龙芯宇航级 CPU 应 用到了当年发射的第 50 和 51 颗北斗导航卫星， 龙芯 3A3000 当年销售超过 25 万颗，龙芯芯片 年销售超过 50 万颗。 研制的寒武纪智能芯片已经覆盖了云、边、 端，指标均领先。研制的 1 位 DNN 处理核性能 功耗比达到了 500TOps/w；2019 年发布的我国 首款云端深度学习训练芯片 MLU270，入选第六 届世界互联网大会十五项“世界互联网领先科技 成果”；推出的 MLU220 使得寒武纪在云、边、 端实现了全覆盖。中科寒武纪公司以约 35 亿美 元 B+ 轮估值持续领跑国际智能芯片创业公司。 计算所发起的中国开放指令生态联盟围绕 开源芯片举办了多场论坛活动，在深圳鹏城实验 室发布了开源芯片敏捷设计的原型验证平台—— SERVE，基于 SERVE 平台五名国科大的本科生开 发了教学型开源处理器芯片 COOSCA 并投片， 开启了国科大教学改革的“一生一芯”计划。 集成电路团队基于近十年的研究成果开发了 面向故障诊断的 EDA 工具，与华为公司达成合作 协议，为华为 7nm 芯片实现了可诊断设计，与 国际上商用工具相比，诊断分辨率提高了 6 倍， 在华为被列入实体名单的背景下，这为解决华为 7nm 芯片制成的成品率难题提供了有效支撑。 工业 5G 芯片获得中科院先导预研项目的支 持，于 10 月 16 日验证样片成功投片。目前，计 算所正联合华为牵头成立工业5G技术产业联盟， 为打破欧美对我国制造业走向高端的技术封锁提 年 度 科 研 概 况

2019 科研成果年报 年度科研 概供支撑。工业5G产业化项目已落地昆山,双方强实时等全新计算场景开展应用示范。 况共同打造以工业5G为核心的工业智联技术产业 南京麒麟区与计算所签署了南京分所二期协 创新中心 议,支持“信息高铁”综合试验场建设,它定位 开展了8位40GHz超导ALU和12GHz超在建设一个采用我国自己技术体系的T30信息基 导CPU的单磁通量子算法、逻辑电路和物理版图础设施的综合试验科学装置。11月,“信息高铁” 设计及仿真等科研工作。已完成ALU超导芯片的科技创新综合实验平台建设通过专家论证。 流片和零下270度低温环境下的算术逻辑功能的 未来网络试验设施(CEN)项目完成初步设 验证测试,这是我国首个支持RsCV核心指令计与概算评审工作,进入正式建设阶段;已开展 的超导ALU芯片。 与信息高铁站的互联选址与技术方案设计工作, 预计2020年完成25个城市节点的部署。 三、高性能计算机多项指标勇夺世界第· 研制成功曙光7000系统,其中采用国产海五、研制了新一代大数据智能分析系统栈 光处理器和加速器的异构超算体系结构与数学库 以情报应用为抓手,突破了数据理解、知识 优化技术,机群访存优化技术,数据渗透运行时计算、关联分析、人机交互等核心技术,形成 优化技术,和互连系统优化技术,是计算所突破套人脑决策和计算机智能混合的大数据情报分析 的关键技术 系统(GoN),以及四个大数据特色处理引擎, 完成了我国首台智能超算系统的研制与部建立了面向大规模异质信息网络的大数据异质通 署,12月建成的横琴智能超算的智能算力达到联计算模式,分析能效超过国际主流商用系统1-2 1.6Eops,是国际上同期智能处理能效最高的超个数量级,系统应用到国家多个重要领域和部门, 算,也是中科院面向人工智能领域的第一个大型并获得高度好评。 基础科研装置。在珠海横琴的支持下,将进一步 扩容至全球领先的4Eops规模,全方位服务粤港六、高水平基础研究 澳大湾区的智能产业发展。 自然语言理解团队解决了序列到序列模型 在光子计算机研制方面,提出非线性到非线训练和测试时数据分布不一致的科学问题,获得 性变化的算法模型,设计了创新的光神经元体系ACL2019 Best Long Paper Award,是57年来 结构,实现了硅光子计算芯片的流片,和光子计中国单位首次获得。 算机原型系统的搭建,被选为集成硅光子院先导 集成电路团队在国际上首次提出存算一体神 B专项的亮点成果。 经网络的对抗样本在线测试方法,故障检测速度 提高10-1000倍,获得EE第37届计算机设计 四、“信息高铁”第一站正式启动 国际会议(CCD19)唯一最佳论文奖,是37 基于高通量计算技术体系打造的盐城高通量年来国内首次获得;提出DRAM访存的天然噪 数据中心完成建设,“中国信息高铁”第一站 声方法,实现了多核处理器访存时序的轻量级安 盐城站正式启动,针对万物智联时代的高并发、全防护,获得EE国际测试会议亚洲分会(C

2 2019 科研成果年报 年 度 科 研 概 况 供支撑。工业 5G 产业化项目已落地昆山，双方 共同打造以工业 5G 为核心的工业智联技术产业 创新中心。 开 展 了 8 位 40GHz 超 导 ALU 和 12GHz 超 导 CPU 的单磁通量子算法、逻辑电路和物理版图 设计及仿真等科研工作。已完成 ALU 超导芯片的 流片和零下 270 度低温环境下的算术逻辑功能的 验证测试，这是我国首个支持 RISC-V 核心指令 的超导 ALU 芯片。 三、高性能计算机多项指标勇夺世界第一 研制成功曙光 7000 系统，其中采用国产海 光处理器和加速器的异构超算体系结构与数学库 优化技术，机群访存优化技术，数据渗透运行时 优化技术，和互连系统优化技术，是计算所突破 的关键技术。 完成了我国首台智能超算系统的研制与部 署， 12 月建成的横琴智能超算的智能算力达到 1.16Eops，是国际上同期智能处理能效最高的超 算，也是中科院面向人工智能领域的第一个大型 基础科研装置。在珠海横琴的支持下，将进一步 扩容至全球领先的 4Eops 规模，全方位服务粤港 澳大湾区的智能产业发展。 在光子计算机研制方面，提出非线性到非线 性变化的算法模型，设计了创新的光神经元体系 结构，实现了硅光子计算芯片的流片，和光子计 算机原型系统的搭建，被选为集成硅光子院先导 B 专项的亮点成果。 四、“信息高铁”第一站正式启动 基于高通量计算技术体系打造的盐城高通量 数据中心完成建设，“中国信息高铁”第一站—— 盐城站正式启动，针对万物智联时代的高并发、 强实时等全新计算场景开展应用示范。 南京麒麟区与计算所签署了南京分所二期协 议，支持“信息高铁”综合试验场建设，它定位 在建设一个采用我国自己技术体系的 IT3.0 信息基 础设施的综合试验科学装置。11 月，“信息高铁” 科技创新综合实验平台建设通过专家论证。 未来网络试验设施（CENI）项目完成初步设 计与概算评审工作，进入正式建设阶段；已开展 与信息高铁站的互联选址与技术方案设计工作， 预计 2020 年完成 25 个城市节点的部署。 五、研制了新一代大数据智能分析系统栈 以情报应用为抓手，突破了数据理解、知识 计算、关联分析、人机交互等核心技术，形成一 套人脑决策和计算机智能混合的大数据情报分析 系统（GoIN），以及四个大数据特色处理引擎， 建立了面向大规模异质信息网络的大数据异质通 联计算模式，分析能效超过国际主流商用系统 1-2 个数量级，系统应用到国家多个重要领域和部门， 并获得高度好评。 六、高水平基础研究 自然语言理解团队解决了序列到序列模型 训练和测试时数据分布不一致的科学问题，获得 ACL 2019 Best Long Paper Award，是 57 年来 中国单位首次获得。 集成电路团队在国际上首次提出存算一体神 经网络的对抗样本在线测试方法，故障检测速度 提高 10-1000 倍，获得 IEEE 第 37 届计算机设计 国际会议（ICCD’19）唯一最佳论文奖，是 37 年来国内首次获得；提出 DRAM 访存的天然噪 声方法，实现了多核处理器访存时序的轻量级安 全防护，获得 IEEE 国际测试会议亚洲分会（ITC-

年度科研概况 Asia’18)唯一最佳论文奖,是国内首次获得 编译团队针对节点崩溃恢复缺陷,它是分布 编译团队通过稀疏化的方法将现有 Android式系统中最严重的错误之一,非常难以检测,开 应用分析方法的效率提高了一个数量级以上,获发了 CrashTuner,提出了系统元信息分析方法 得ASE(CCF- A)/ACM S| GSOFT Distinguished来指导崩溃事件的注入测试,在开源 Hadoop生 Paper Award 态系统中检测到了21处此类严重缺陷 网络数据团队将图计算性能提升了1 计算机视觉团队逐渐凝练,形成了两项特色 个数量级,获得The3 Oth International研究成果,分别为:知识概念引导的视觉模型 Conference on Database and Expert和弱小数据驱动的视觉模型。围绕前者,在基 Systems Applications(DEXA)唯一最佳论文 于属性的物体表示和识别方面发表/录用了4篇 是国内首次获得。 CCF-A期刊论文,并在视觉概念库和场景图构建 新一代交联质谱鉴定搜索引擎 pLink2的方面初具特色;围绕后者,形成了“从无到有、 成果发表在 Nature Communications,。这是由弱变强、从小变大”的总体研究思路,发表 继 pLink1软件于2012年和2015年两次发表在录用CCFA论文8篇。此外,在“视觉读心术 Nature methods之后的最新进展。截至2019“食品计算”方面也形成了特色。 年末,国内外同行注册下载 pLink软件超过2200 智能感知与人机交互团队突破了开放域下的 次,应用 pLink软件分析数据发表的文章共计用户感知与理解,构建了环境无关的轻量级隐式 135篇,其中Ce/ Nature/ Science正刊文章交互;提升了小样本数据集上的跨域识别精度 23篇、子刊文章39篇。 实现自适应多模融合感知;在神经退行性和认知 詹剑锋研究员发起成立了国际标准组织障碍疾病的可解释量化理解上实现突破,相关成 nchcounci并担任主席,该组织旨在推动计果发表在CCFA类会议AAA、 ACMCH、以及 算机新型负载的定义。 BenchCounci发布的 Ubicomp上 Big Data benchmarks和 Al benchmarks被国 人体运动仿真团队在三维模型的深度几何 际学术界和工业界广泛使用或者引用,超过1000表示上,首次提出了可以表示高质量三维几何 次。基于A| benchmarks,依托A实验床Tai 细节的深度生成模型 SDM-NET,该项工作发表 组织了寒武纪、海光、RSCV、云天励飞四个赛在 ACM Transactions on Graphics上,相对 道的国际A大赛。举办了国际智能计算联邦大会、于斯坦福大学提出的片网表示方法,三维几何模 国际芯片大会和 Bench19三次国际会议,获得型的重建误差减少了80%,得到了图灵奖得主 了广泛关注。 Geoffrey Hinton的关注和引用。 构安全团队提出了一种利用CPU硬件虚 拟化部件的数据持续随机化技术,能够将关键数七、技术应用赋能各行各业 据安全地隐藏起来,可同时对抗当前无法防御的 大数据监督团队,针对权力数据化与大数据 3种攻击,同行评价为:“我相信这为防御开辟监督这一国家重大需求,基于非隐私的电子政务 了有趣的新方向 数据,针对优亲厚友、权力寻租等十种腐败现象 概

3 年 度 科 研 概 况 年度科研概况 Asia’18）唯一最佳论文奖，是国内首次获得。 编译团队通过稀疏化的方法将现有 Android 应用分析方法的效率提高了一个数量级以上，获 得 ASE(CCF-A)/ACM SIGSOFT Distinguished Paper Award。 网 络 数 据 团 队 将 图 计 算 性 能 提 升 了 1-4 个 数 量 级， 获 得 The 30th International Conference on Database and Expert Systems Applications（DEXA）唯一最佳论文， 是国内首次获得。 新 一 代 交 联 质 谱 鉴 定 搜 索 引 擎 pLink 2 的 成 果 发 表 在 Nature Communications。 这 是 继 pLink 1 软件于 2012 年和 2015 年两次发表在 Nature Methods 之后的最新进展。截至 2019 年末，国内外同行注册下载 pLink 软件超过 2200 次，应用 pLink 软件分析数据发表的文章共计 135 篇， 其 中 Cell/Nature/Science 正 刊 文 章 23 篇、子刊文章 39 篇。 詹剑锋研究员发起成立了国际标准组织 BenchCouncil 并担任主席，该组织旨在推动计 算 机 新 型 负 载 的 定 义。BenchCouncil 发 布 的 Big Data benchmarks 和 AI benchmarks 被国 际学术界和工业界广泛使用或者引用，超过 1000 次。基于 AI benchmarks，依托 AI 实验床 Tai， 组织了寒武纪、海光、RISC-V、云天励飞四个赛 道的国际 AI 大赛。举办了国际智能计算联邦大会、 国际芯片大会和 Bench 19 三次国际会议，获得 了广泛关注。 内构安全团队提出了一种利用 CPU 硬件虚 拟化部件的数据持续随机化技术，能够将关键数 据安全地隐藏起来，可同时对抗当前无法防御的 3 种攻击，同行评价为：“我相信这为防御开辟 了有趣的新方向”。 编译团队针对节点崩溃恢复缺陷，它是分布 式系统中最严重的错误之一，非常难以检测，开 发了 CrashTuner，提出了系统元信息分析方法 来指导崩溃事件的注入测试，在开源 Hadoop 生 态系统中检测到了 21 处此类严重缺陷。 计算机视觉团队逐渐凝练，形成了两项特色 研究成果，分别为：知识概念引导的视觉模型， 和弱小数据驱动的视觉模型。围绕前者，在基 于属性的物体表示和识别方面发表 / 录用了 4 篇 CCF-A 期刊论文，并在视觉概念库和场景图构建 方面初具特色；围绕后者，形成了“从无到有、 由弱变强、从小变大”的总体研究思路，发表 / 录用 CCF-A 论文 8 篇。此外，在“视觉读心术”、 “食品计算”方面也形成了特色。 智能感知与人机交互团队突破了开放域下的 用户感知与理解，构建了环境无关的轻量级隐式 交互；提升了小样本数据集上的跨域识别精度， 实现自适应多模融合感知；在神经退行性和认知 障碍疾病的可解释量化理解上实现突破，相关成 果发表在 CCF A 类会议 AAAI、ACMCHI、以及 Ubicomp 上。 人体运动仿真团队在三维模型的深度几何 表示上，首次提出了可以表示高质量三维几何 细节的深度生成模型 SDM-NET，该项工作发表 在 ACM Transactions on Graphics 上， 相 对 于斯坦福大学提出的片网表示方法，三维几何模 型的重建误差减少了 80%，得到了图灵奖得主 Geoffrey Hinton 的关注和引用。 七、技术应用赋能各行各业 大数据监督团队，针对权力数据化与大数据 监督这一国家重大需求，基于非隐私的电子政务 数据，针对优亲厚友、权力寻租等十种腐败现象

2019 科研成果年报 年度科研 概建立了关系图谱分析、行权痕迹分析等五元分析计算机,包括:高扩展性概念验证机、高敏捷性 况法,研发了295个模型与算法,在沈阳市的人防、试验验证机和高集成度演示验证机等3个版本 民政、社保等十个领域进行应用,发现疑似问题初步实现了基于高精度多传感数据流的模型并行 线索17余万条,五千多人因此主动交代问题 和数据并行、支持强实时条件下的目标识别、任 挽回经济损失10亿元。在雄安和深圳海关也开务规划和智能对抗等功能,初步具备在现有型号 展了大数据监督试点工作。该项工作得到中纪委装备上的原位替代能力,所支撑的装备型号已具 赵乐际书记的高度评价。 备试飞条件。完成第一款装备智能化项目立项 虚假信息检测是互联网带来的新问题。跨媒10余项预研立项。 体计算团队在这个方向深耕六年多,形成了一个 系统级的虚假信息检测平台,包括虚假文本,图八、人才、奖励、项目全面开花 像和视频的检测,以及针对军事,健康和科技等 孙凝晖当选中国工程院院士;陈熙霖当选 特定领域的系统。应用于政府监管和媒体审核两 ACM Fellow、获CCF-CV杰出成就奖;周少华 大关键领域的骨干单位,如新华社,新华网,人当选 IEEE Fellow;陈益强、范东睿和郭崎入选国 民网,安全中心等。 家重要人才项目;陈云霁获得杰青项目资助、获 第三代智能农机的创新体系建设,进入批量得青年长江学者项目支持、获得2019年腾讯科 示范验证阶段。超级拖拉机1号的小批量实测开学探索奖;山世光获得2019年腾讯科学探索奖; 展了一年时间,实现了第一台三代农机的稳定可范东睿获得中科院青年科学家奖;包云岗获得 靠运行,在此基础上,在河南、山东、湖北、江苏、CCF/ EEE CS青年科学家奖、全国“向上向善 内蒙古等地开始万亩级的试验田方案的设计工作。青年”奖;王瑞平获优青项目资助;李华伟当选 联合院内生物育种、土壤科学、遥感信息等学科中国电子学会优秀科技工作者。计算所推荐的容 方向,牵头“中科院农业科技整体解决方案”设淳铭院士入选了中科院海外评审专家;鄢贵海入 计和试验田建设工作,完成了“中科院智能农业选中科院青促会优秀会员;王卅、李亮、叶靖、 机械装备工程实验室”的筹备,联合中国一拖筹王永庆入选青促会;贺思敏牵头的交叉团队终期 备的“国家农机装备创新中心”也获得了工信部评估获得优秀,百人计划李炼终期评估良好;陈 的认定 云霁、韩银和、包云岗、郭嘉丰、郭崎、杜子东 在区块链技术科研方面,突破高通量、跨链陈晓明、沈华伟、王瑞平入选北京智源人才计划; 等关键技术,应用于央行数字货币研究所贸易金高林获得英国皇家学会牛顿高级学者基金资助 融开放平台、中央网信办新型互联网域名管理系冯洋获得 NLPCO2019青年新锐奖;王达、王 统等。获工信部区块链技术创新大赛全国总冠军 园园、李超、赵强和路航入选计算所新百星计划。 与海南生态软件园合作成立了“海南中科计算区魏道政获CCF终生成就奖,李晓维当选CCF 块链创新研究院”,作为核心团队参与“链上海南”监事长,韩银和、武成岗、孙晓明当选CCF专 项目总体方案制定。 委主任。 专项中心研制了“刀锋”系列弹载专用智能 在人才引进方面,初步形成了国家重要引进

4 2019 科研成果年报 建立了关系图谱分析、行权痕迹分析等五元分析 法，研发了 295 个模型与算法，在沈阳市的人防、 民政、社保等十个领域进行应用，发现疑似问题 线索 17 余万条，五千多人因此主动交代问题， 挽回经济损失 10 亿元。在雄安和深圳海关也开 展了大数据监督试点工作。该项工作得到中纪委 赵乐际书记的高度评价。 虚假信息检测是互联网带来的新问题。跨媒 体计算团队在这个方向深耕六年多，形成了一个 系统级的虚假信息检测平台，包括虚假文本，图 像和视频的检测，以及针对军事，健康和科技等 特定领域的系统。应用于政府监管和媒体审核两 大关键领域的骨干单位，如新华社，新华网，人 民网，安全中心等。 第三代智能农机的创新体系建设，进入批量 示范验证阶段。超级拖拉机 1 号的小批量实测开 展了一年时间，实现了第一台三代农机的稳定可 靠运行，在此基础上，在河南、山东、湖北、江苏、 内蒙古等地开始万亩级的试验田方案的设计工作。 联合院内生物育种、土壤科学、遥感信息等学科 方向，牵头“中科院农业科技整体解决方案”设 计和试验田建设工作，完成了“中科院智能农业 机械装备工程实验室”的筹备，联合中国一拖筹 备的“国家农机装备创新中心”也获得了工信部 的认定。 在区块链技术科研方面，突破高通量、跨链 等关键技术，应用于央行数字货币研究所贸易金 融开放平台、中央网信办新型互联网域名管理系 统等。获工信部区块链技术创新大赛全国总冠军， 与海南生态软件园合作成立了“海南中科计算区 块链创新研究院”，作为核心团队参与“链上海南” 项目总体方案制定。 专项中心研制了“刀锋”系列弹载专用智能 计算机，包括：高扩展性概念验证机、高敏捷性 试验验证机和高集成度演示验证机等 3 个版本， 初步实现了基于高精度多传感数据流的模型并行 和数据并行、支持强实时条件下的目标识别、任 务规划和智能对抗等功能，初步具备在现有型号 装备上的原位替代能力，所支撑的装备型号已具 备试飞条件。完成第一款装备智能化项目立项， 10 余项预研立项。 八、人才、奖励、项目全面开花 孙凝晖当选中国工程院院士；陈熙霖当选 ACM Fellow、获 CCF-CV 杰出成就奖；周少华 当选 IEEE Fellow；陈益强、范东睿和郭崎入选国 家重要人才项目；陈云霁获得杰青项目资助、获 得青年长江学者项目支持、获得 2019 年腾讯科 学探索奖；山世光获得 2019 年腾讯科学探索奖； 范东睿获得中科院青年科学家奖；包云岗获得 CCF/IEEE CS 青年科学家奖、全国“向上向善 青年”奖；王瑞平获优青项目资助；李华伟当选 中国电子学会优秀科技工作者。计算所推荐的容 淳铭院士入选了中科院海外评审专家；鄢贵海入 选中科院青促会优秀会员；王卅、李亮、叶靖、 王永庆入选青促会；贺思敏牵头的交叉团队终期 评估获得优秀，百人计划李炼终期评估良好；陈 云霁、韩银和、包云岗、郭嘉丰、郭崎、杜子东、 陈晓明、沈华伟、王瑞平入选北京智源人才计划； 高林获得英国皇家学会牛顿高级学者基金资助； 冯洋获得 NLPCC 2019 青年新锐奖；王达、王 园园、李超、赵强和路航入选计算所新百星计划。 魏道政获 CCF 终生成就奖，李晓维当选 CCF 监事长，韩银和、武成岗、孙晓明当选 CCF 专 委主任。 在人才引进方面，初步形成了国家重要引进 年 度 科 研 概 况

年度科研概况 人才计划、中科院百人计划、计算所新百星计划成芯片”中的一个项目;承担先导B专项“存算 三层次引进体系,启动了计算所高层次人才和特一体基础器件与系统前沿科学”中的一个项目。 别研究助理招聘。2019年,周少华研究员入选中同时还承担了其他先导专项的项目课题。 科院百人计划A,彭晓晖、何鑫和黄群通过百人 在国家重大项目争取方面,也获得了多项项 C择优支持,新引进了刘欣然正高工和专项任务目。包括:基金重大项目立项建议通过首轮答辩; 部的任治新副主任 部委智能服务器项目和智能芯片项目获批和继续 在服务科研方面,计算所OA系统于7月正支持;国家重点研发计划重大专项获批;牵头承 式上线,累计上线45个业务流程,实施了岗位担国家2030人工智能重大专项三项;国家重点 评聘、导师申请等关键应用,科研人员可以一键实验室设备与平台建设项目获批执行。 登录OA系统自助申请资源、办理事务、发布信息 查看本人成果等,大幅度提升了办事效率 九、转移转化再创佳绩 在科研奖励方面,计算所作为第一完成单位 2019年创建了苏州、郑州、杭州、济南和 的奖励包括:互联网视频流的高通量计算理论与厦门5个计算所院地合作机构,经费超7亿元 方法(张勇东等)获得了国家自然科学奖二等奖,分所经过十余年的发展,在产业引领、转型升级 深度学习处理器体系结构研究集体(陈云霁等)和人才聚集方面发挥着不可替代的作用,未来分 获得了中国科学院杰出科技成就奖,智能处理器所既是技术转移的平台,也承担计算所本部的科 团队获得了JD科学技术奖(前沿创新奖)一等奖,研任务,形成分所与计算所本部联动、共同发展 高性能虚拟化与云服务关键技术研发及产业化(赵的机制。 晓芳等)获北京市科技进步奖二等奖,蛋白质组 2019年实现知识产权转化收入455万元, 海量质谱数据深度解析关键技术及应用(贺思敏累计实现了3300万元收入;积极进行海外专利 等)获CCF科学技术奖技术发明一等奖,电子布局,获得美国专利授权5项,获得巴西专利授 政务大数据关键技术及纪检应用(方金云等)获权1项,为产业化项目进入海外市场做好P储备 CCF科学技术奖技术发明二等奖。计算所作为参 2019年计算所有8家参股公司进行了融资 与单位的奖励包括:高效能异构并行调度关键技共计融资2229亿元,其中中科晶上完成新一轮 术及应用(张云泉)获国家科技进步奖二等奖,融资2亿元,投后估值20亿元;2019年计算所 高安全低功耗嵌入式系统芯片技术及应用(章隆技术转移相关企业销售收入超百亿元,其中中科 兵等)获北京市技术发明奖一等奖,支持服务定天玑公司2019年合同收入1.22亿 制化的高性能网络功能虚拟化平台(关洪涛等) 李炼创办的中科天齐公司先后获得“国科大 获江苏信息通信行业科学技术奖一等奖、中国通杯”创新创业大赛一等奖、宁波最具投资价值企 信学会科技奖三等奖。 业“创新之星”、第八届中国创新创业大赛宁波 在先导专项项目争取方面,获得各类先导专赛区总决赛二等奖等。李晓东发起成立了伏羲智 项项目。包括:承担先导A专项“超导算机研发”库,旨在推动数字转型以缩小数字鸿沟、促进互 中的两个项目;承担先导B专项“大规模光子集联互通以弥合网络碎片。 概

5 年度科研概况 人才计划、中科院百人计划、计算所新百星计划 三层次引进体系，启动了计算所高层次人才和特 别研究助理招聘。2019 年，周少华研究员入选中 科院百人计划 A，彭晓晖、何鑫和黄群通过百人 C 择优支持，新引进了刘欣然正高工和专项任务 部的任治新副主任。 在服务科研方面，计算所 OA 系统于 7 月正 式上线，累计上线 45 个业务流程，实施了岗位 评聘、导师申请等关键应用，科研人员可以一键 登录 OA 系统自助申请资源、办理事务、发布信息、 查看本人成果等，大幅度提升了办事效率。 在科研奖励方面，计算所作为第一完成单位 的奖励包括：互联网视频流的高通量计算理论与 方法（张勇东等）获得了国家自然科学奖二等奖， 深度学习处理器体系结构研究集体（陈云霁等） 获得了中国科学院杰出科技成就奖，智能处理器 团队获得了 JD 科学技术奖（前沿创新奖）一等奖， 高性能虚拟化与云服务关键技术研发及产业化（赵 晓芳等）获北京市科技进步奖二等奖，蛋白质组 海量质谱数据深度解析关键技术及应用（贺思敏 等）获 CCF 科学技术奖技术发明一等奖，电子 政务大数据关键技术及纪检应用（方金云等）获 CCF 科学技术奖技术发明二等奖。计算所作为参 与单位的奖励包括：高效能异构并行调度关键技 术及应用（张云泉）获国家科技进步奖二等奖， 高安全低功耗嵌入式系统芯片技术及应用（章隆 兵等）获北京市技术发明奖一等奖，支持服务定 制化的高性能网络功能虚拟化平台（关洪涛等） 获江苏信息通信行业科学技术奖一等奖、中国通 信学会科技奖三等奖。 在先导专项项目争取方面，获得各类先导专 项项目。包括：承担先导 A 专项“超导算机研发” 中的两个项目；承担先导 B 专项“大规模光子集 成芯片”中的一个项目；承担先导 B 专项“存算 一体基础器件与系统前沿科学”中的一个项目。 同时还承担了其他先导专项的项目课题。 在国家重大项目争取方面，也获得了多项项 目。包括：基金重大项目立项建议通过首轮答辩； 部委智能服务器项目和智能芯片项目获批和继续 支持；国家重点研发计划重大专项获批；牵头承 担国家 2030 人工智能重大专项三项；国家重点 实验室设备与平台建设项目获批执行。 九、转移转化再创佳绩 2019 年创建了苏州、郑州、杭州、济南和 厦门 5 个计算所院地合作机构，经费超 7 亿元。 分所经过十余年的发展，在产业引领、转型升级 和人才聚集方面发挥着不可替代的作用，未来分 所既是技术转移的平台，也承担计算所本部的科 研任务，形成分所与计算所本部联动、共同发展 的机制。 2019 年实现知识产权转化收入 455 万元， 累计实现了 3300 万元收入；积极进行海外专利 布局，获得美国专利授权 5 项，获得巴西专利授 权 1 项，为产业化项目进入海外市场做好 IP 储备。 2019 年计算所有 8 家参股公司进行了融资， 共计融资 22.29 亿元，其中中科晶上完成新一轮 融资 2 亿元，投后估值 20 亿元；2019 年计算所 技术转移相关企业销售收入超百亿元，其中中科 天玑公司 2019 年合同收入 1.22 亿。 李炼创办的中科天齐公司先后获得 “国科大 杯”创新创业大赛一等奖、宁波最具投资价值企 业“创新之星”、第八届中国创新创业大赛宁波 赛区总决赛二等奖等。李晓东发起成立了伏羲智 库，旨在推动数字转型以缩小数字鸿沟、促进互 联互通以弥合网络碎片。 年 度 科 研 概 况

2019 科研成果年报 年度科研概况 十、教育科普凸显计算所影响力 张科的教学论文《 Computer Organization 2019年教育领域获得多项奖励,包括:何 and Design Course with FPGA Cloud》荣获“第 昆获得“中科院院长特别奖”;刘玲获得“中科三届全国高等学校计算机教育教学青年教师优秀 院优秀博士学位论文奖”;卢文岩等8人获得“中论文一等奖”,武成岗的“程序设计基础与实践 科院院长优秀奖∷李雪琦获得吴瑞纪念基金会“吴本科课程获“北京髙校优质本科课程”项目支持 瑞奖学金”;徐冰冰获得中国互联网发展基金会计算机学院七门科研实践研讨课的设计与教学质 网络安全奖学金”;宋新航获得“中国图象图量全部被国科大评为“优秀”。陈云霁主讲的导 形学学会(CSG优秀博士学位论文奖”;张文、教班“智能计算系统”课程广受欢迎。 庞亮获得“中国中文信息学会优秀博士学位论文 计算所公众科学日活动已连续3年被央视新 奖”。张玉军获得“北京市青年教学名师”,孙闻报道,计算所被评为中科院公众科学日最佳创 晓明和周一青获得“中科院优秀导师奖”,张家意和最佳人气单位。承办中科院科普活动《科学 琳获得“中科院朱李月华优秀教师奖”。 公开课》,引导青少年学习科学方法,形成科学 2019年,国科大计算机学院第二届80名本思想。王元卓研究员荣获中国科协评选的“2019 科生毕业,其中87%以上的毕业生分别被国际年十大科学传播人物”。 知名大学和国科大计算机学院录取为研究生 7名本科毕业生获得校级优秀毕业论文,其中—十一、学术交流活动情况 篇获得“北京市优秀本科毕业论文”。计算所 算所2019年度出访340人次。其中员工 牵头承办的计算机学院“计算机科学与技术”出访为218人次,占出访总人数的64.12%;学 学科被教育部评为“2019年度国家级一流本科生出访为118人次,占出访总人数的34.71%; 专业建设点”。 赴台4人次,占1.17%。 坚持“基础性、战略性、前瞻性 的三性原则

6 2019 科研成果年报 年 度 科 研 概 况 十、教育科普凸显计算所影响力 2019 年教育领域获得多项奖励，包括：何 昆获得“中科院院长特别奖”；刘玲获得“中科 院优秀博士学位论文奖”；卢文岩等 8 人获得“中 科院院长优秀奖”；李雪琦获得吴瑞纪念基金会“吴 瑞奖学金”；徐冰冰获得中国互联网发展基金会 “网络安全奖学金”；宋新航获得“中国图象图 形学学会 (CSIG) 优秀博士学位论文奖”；张文、 庞亮获得“中国中文信息学会优秀博士学位论文 奖”。张玉军获得“北京市青年教学名师”，孙 晓明和周一青获得“中科院优秀导师奖”，张家 琳获得“中科院朱李月华优秀教师奖”。 2019 年，国科大计算机学院第二届 80 名本 科生毕业，其中 87% 以上的毕业生分别被国际 知名大学和国科大计算机学院录取为研究生， 7 名本科毕业生获得校级优秀毕业论文，其中一 篇获得“北京市优秀本科毕业论文”。计算所 牵头承办的计算机学院“计算机科学与技术” 学科被教育部评为“2019 年度国家级一流本科 专业建设点”。 张科的教学论文《Computer Organization and Design Course with FPGA Cloud》荣获“第 三届全国高等学校计算机教育教学青年教师优秀 论文一等奖”，武成岗的“程序设计基础与实践” 本科课程获“北京高校优质本科课程”项目支持， 计算机学院七门科研实践研讨课的设计与教学质 量全部被国科大评为“优秀”。陈云霁主讲的导 教班“智能计算系统”课程广受欢迎。 计算所公众科学日活动已连续 3 年被央视新 闻报道，计算所被评为中科院公众科学日最佳创 意和最佳人气单位。承办中科院科普活动《科学 公开课》，引导青少年学习科学方法，形成科学 思想。王元卓研究员荣获中国科协评选的“2019 年十大科学传播人物”。 十一、学术交流活动情况 计算所 2019 年度出访 340 人次。其中员工 出访为 218 人次，占出访总人数的 64.12%；学 生出访为 118 人次，占出访总人数的 34.71%； 赴台 4 人次，占 1.17%。 坚持“基础性、战略性、前瞻性” 的三性原则