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专访复旦大学韩军教授:携手阿里探索产教融合下的高校课程改革与人才培养

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摘要:随着中国信息技术飞速的发展,云计算、AI、5G等创新技术被更多地运用到教育手段变革、教育资源共享之中。阿里云提出的“飞天加速计划”也在后疫情时代,通过云力量帮助中国高校培养新一批创新人才。

五子棋是一种典型的两人对弈的纯策略型棋类游戏。在线五子棋游戏大厅内,一位网友正目不转睛盯住屏幕,专心迎战对方的每一步。屏幕那一端的对手不容小觑,速度和策略都透露出成熟和老道。如果他知道,对面这位用户并不是一个真实的人,而AI五子棋,是否有信心一举获胜呢?

事实上,这个AI五子棋是复旦大学微电子学院研究生课堂的学习成果。把五子棋算法做成一个软硬件协同方案挂在阿里平头哥无剑SoC平台,打造成一个五子棋“机器人”。

“这位同学通过我们的课程接触了阿里无剑SoC平台半年左右,便萌生出要做一款AI五子棋的想法。接下来的实现过程非常快且比想象中顺利,从想法到落地用了一个多月的时间就做了出来。最终完成的这个机器本身会下五子棋,可以接到电脑上进行对弈,也可以接到网上和游戏玩家进行对战。” 复旦大学韩军老师如是说。

自2006年留校任教以来,韩军教授了十余年《计算机体系结构》等课程,也是《嵌入式处理器与芯片系统设计》课程主要设计者。

2020年底,国家批准设立了集成电路科学与工程一级学科,同时推出产教融合的政策,指引全国高校通过创新方式培养集成电路产业所需要的创新人才。

韩军借助阿里平头哥RISC-V开源架构,正式在基础理论环节基于RISC-V 指令集讲授体系结构与处理器设计原理,开启了产教融合促进教学改革的第一课。

01 复旦教改探索产教融合新模式 为集成电路产业储备人才

和ARM技术体系同源的RISC-V十年前诞生在加州大学伯克莱分校的校园里,不同于ARM架构的收费授权模式和X86架构的封闭模式,RISC-V采用了开源模式。凭借其技术优势和开源的商业模式,RISC-V在十年内甚至有可能成为CPU技术的主流方向。

中国工程院院士倪光南也曾呼吁行业积极拥抱RISC-V开源芯片新潮流,充分利用开源模式,协同世界开发者共同推进开源RISC-V的发展。他强调,我国可适当聚焦RISC-V架构发展芯片产业,抓住快速发展中国芯片产业的机遇,将芯片业发展主动权牢牢掌握在自己手中。长三角是我国重要的芯片产业带,聚集了很多芯片设计企业,其中,就包括阿里的平头哥。

“我们的初衷是要紧跟产业前沿,为产业急需的CPU、SoC设计这方面建设高水平的课程、教材体系,助力产业人才的储备,促进产业能更快更高水平的发展。”韩军说。

“作为行业龙头,阿里可以有效牵引高校的研究和教学,阿里有很多开源项目,例如开源玄铁,对产学合作协同育人非常大的帮助。同时,阿里云平台和系统等网络资源,对教学环境的改善、教学手段的提升都有很大的帮助。”韩军进一步分享。

02 赋能高校课程改革 阿里云将实践资源带进课堂

传统的计算机体系结构、CPU设计等课程中理论多一些,而实践和实验相对比较少。随着阿里平头哥开源了玄铁系列的处理器以及无剑的SoC平台,高校课堂终于迎来了这些非常好的教学资源。

“有了平头哥,我们终于有机会把课堂中所欠缺的实验和实践这部分建设起来,学生就可以真正做到理论联系实际,这对他们知识体系的掌握非常有帮助。”韩军一语中的在阿里平头哥无剑SoC平台搭建的基础环境上,开发者可自定义各种功能和方案,上手很快。当教师快速教会学生如何搭建SoC平台后,学生可以自由发挥想象力,开启软硬件协同设计、挂载IP,以及面向应用去实现自主开发。

回到本文开篇的AI五子棋的故事,这位同学基于以前接触过的五子棋的一些算法,进一步把它做成一个硬件,变成一个IP并挂在无剑平台上,从而让它变成一个智能机器,最终实现了像真人一样下五子棋的功能。因此,结合了个人的经历和知识结构,加上阿里提供的技术环境,就有了五子棋这个项目的最终落地。

“我觉得平头哥提供无剑这个平台,对我们有着很重要的意义。因为如果没有提供这个平台基础,基本部分没有提供,往上的创新是很难的。此外,学生通过动手实践,确实可以掌握通过无剑平台的学习,硬件IP的集成和控制方式,以及SoC的软硬件协同的工作方式。”韩军表示。

课程效果和学生反馈让他充满信心。“和传统的看书、做作业、上课考试相比,我们增加了实践和实验的过程。在有具体的实操之后,学生的课程参与度提高了,学习兴趣也提升了。此外,实践之后会产生新的问题,因此跟老师交互增多,引发进一步深入研究。此外,更有的同学把这个经验带到创新创业大赛和竞赛中去,带着新的思路和想法去施展拳脚。”

03 学生从平台学习者到平台贡献者 教师从单一教学到教师间的齐头并进

韩军介绍,原本校内的教学是由老师根据自己能找到的资源去覆盖为数不多的学生。一方面,需要老师自己想办法去配置;另一方面,课程的标准化和通用水平是较低的。后来通过在云上部署,课程实现了很大程度的标准化,资源的配置过程也更为方便。

课程的覆盖面也从单个学校、单个班级的教学,到跨地区、跨领域的产业人才培养。“从长三角到全国高校,甚至是行业学习这方面的工程师都可以去运用,所以平台的建设是非常重要的。正好阿里有云的资源,那么我们就一起来建设,把我们开发的一些实验都部署上去,这样阿里的工程师和我们的研究生都一起进行交互和优化。”韩军进一步补充道。

在对玄铁C910仿真的SMART平台的运用上,复旦的研究生和阿里云工程师一起,首先在云平台上把SMART仿真环境搭建起来,然后会进一步设计一些实验、典型的程序和案例。比如,将人工智能程序在SMART平台上跑出来,并根据实验结果进行进一步分析。这样,就形成了一个鲜活的教学案例,让学生亲自全程跑完这个实验,对这个体系结构的知识自然就有了一个非常具体的展示,并针对原本抽象的知识点和技能获得了可视化和具象的了解。

“总体而言,SMART依靠阿里平头哥提供的基础,我们才能在上面做实验、开发一些案例,并在云上部署,整个形成良性循环。”韩军对该平台的重要性给予了充分的肯定。

创新人才的培养,人才出口和人才发展是重要的检验标准。一直以来,因为产和学之间的脱节,学生进入企业之后需要以新人身份历经较长周期的培训才能够上岗,对个人职业发展不是很有利,业内将这种现象称作“两张皮”现象。

而加入阿里云“飞天加速计划”后,韩军的学生们临近毕业就变得非常抢手,也有的直接就去了阿里平头哥,入职就可以直接开展工作,不需要专门进行入门培训。韩军介绍,大多数同学都可以顺利入职互联网和芯片产业头部公司,并快速成为业务骨干。

韩军所在的微电子学院也成功申报复旦大学和上海市教学成果奖,据悉,《嵌入式处理器与芯片系统设计》这门具有产教融合特色的课程是其中的重要模块之一,发挥了关键支撑作用。借助阿里云“飞天加速计划”的契机,本次复旦大学与阿里产教融合实践顺利开花结果。

关于“飞天加速计划”:

“飞天加速计划”是阿里云2020年推出的项目,通过为全国高校师生、开发者提供免费ECS算力资源,以加速云计算的校园普及,助力培养数字新基建人才。“飞天加速计划”自发布以来,已累计输出6.4亿小时免费ECS算力,2200所高校十万余名师生因此认识了云计算,并且借助云的力量便捷地使用计算资源开发自己的应用,搭建“小而美”的云上世界,同时成就自我。

2021年,阿里云持续加码,推出“飞天加速计划2.0”,致力于在3年内提供价值15亿元的资源扶持,助力开发者应用创新,助力开发者全生命周期成长,培育数字时代的创新人才。https://developer.aliyun.com/plan/articles