——记北京大学信息科学技术学院特聘研究员罗国杰

　　本刊记者  卫婷婷
　　
　　
　　

　　
　　“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开。”在到处都弥漫着生机与春意的四月里，正是人们放飞希望、展望未来的好时节。就在4月19日，北京大学也迎来了科研中的一抹春色。第42届国际大学生程序设计竞赛（ACM-ICPC或ICPC）全球总决赛在北京大学落下帷幕，经过激烈角逐后，北京大学代表队在140支队伍中脱颖而出，获得了全球第三、亚洲第一的好成绩。同时这也是北京大学代表队在2014年获得金牌第三名的突破性成绩后，再次夺金。
　　赛场中，密切关注比赛状况的指导老师罗国杰，在听到结果后终于长舒一口气，领奖台上的他也笑得格外灿烂。
　　被誉为“计算机程序设计领域奥林匹克”的国际大学生程序设计竞赛是一项考验学生编写程序、分析和解决问题能力的国际竞赛，从1970年第一届举办开始，在经过40多年的发展后，它已经成为全球最具影响力的大学生程序设计竞赛。“这是一个展示学生创新能力与团队精神于一体的计算机领域的舞台，参与竞赛更是一种为校争夺荣誉的体现。”从2012年开始，北京大学信息科学技术学院特聘研究员罗国杰就担任北京大学ACM竞赛的教练员，负责选拔、指导与培训学生等相关工作，这次北京大学作为东道主，自己的学生又能够获得这样的好成绩，罗国杰甚是欣慰。多年来，他一直在努力探索计算机领域的奥秘，并在电子设计自动化、基于FPGA及新型器件的异构计算以及医学图像分析算法等方向上，演绎出多彩的科研人生。
　　

“芯”路历程

　　如果要问罗国杰对什么感兴趣，也许他能想到的只有计算机了。2001年，一心向往北京大学浓厚学术氛围的罗国杰，如愿来到北京大学计算机系，经过本科4年的学习，他对计算机领域的基础知识已经有了系统的了解。但计算机仿佛是个无底洞，越接触就会越被它自身的魅力所吸引。于是，在老师的建议下，也为了继续探索计算机领域里更深层的秘密，2005年一毕业，罗国杰便远赴美国加州大学洛杉矶校区学习，并相继获得了硕士与博士学位。
　　“本科期间主要重点集中于学习书本知识，在硕士及博士期间则在书本中的基础知识之外，对计算机进行了更深入的研究。”罗国杰表示。在国外求学期间，他专注于三维芯片布局和布图等方面的研究，试图在后摩尔定律时代进一步提高芯片的集成度和性能。
　　他提到，要想提高芯片集成度和性能，当时面临着几个急需解决的难题。新的制造工艺和新的集成技术是一方面；另一方面，即便有了可以应用的工艺技术，但面对规模日益庞大的电路系统，又该如何对芯片的升级实现有效的设计呢？“这就涉及到设计自动化的问题。”罗国杰说道，但当时缺乏的正是面向大规模三维芯片设计的自动化布局方法。
　　罗国杰并不气馁，他针对硅通孔（TSV）三维芯片布局设计算法进行了开创性的工作。他表示，与传统二维芯片相比，三维芯片具有提高集成度、缩短时延、降低功耗、支持异构集成等优势，那么能否将二维芯片的不利条件转化为有利条件呢？为此，罗国杰利用三维折叠的理念，提出将二维布局转换为三维布局的算法以及降低TSV数目和温度的优化技术。罗国杰将成果发表在《基于变换的三维芯片热布局方法》这一论文中，并获得第22届亚洲及南太平洋电子设计自动化会议(ASP-DAC)十年最具影响力论文奖，近年来，成果陆续被大多数关于三维芯片物理设计的后继工作所引用。
　　

为计算加速

　　在罗国杰心中，除了科研工作，他还想将学到的知识不断传递下去。“可能是受到导师的影响，我觉得如果能重回学校，成为一名教师，维护学生对知识的好奇心和热情是很有意义的一件事。”2011年，博士毕业前夕，正值罗国杰的母校北京大学高能效计算与应用中心成立不久，借此机会，罗国杰毅然决定回国，来到高能效计算与应用中心任职。
　　回到熟悉的校园，罗国杰来不及怀念过去，就立即投入到了下一阶段的研究中。定制化和专门化是后摩尔定律时代提高计算性能的另一手段，他面向FPGA可重构计算的设计自动化算法进行了深入研究。FPGA，也就是现场可编程门阵列，作为一种可重构电路，既能面向应用或领域的特点实现计算的定制化，又能克服专用集成电路灵活性不足的缺点。
　　如果想要定制化地完成计算任务，就需要使用可重构逻辑，但长期阻碍任务完成的关键就在于其开发效率的低下，尽管高层次综合在一定程度上缓解了此问题，但漫长的后端综合时间所带来的问题仍然很严重。“所以一定要为计算加速！”罗国杰补充道。他带领团队迎难而上，面向FPGA可重构逻辑的后端综合工具链，从并行化、参数调节等多个角度分别展开了加速方法的相关研究，取得了后端工具计算速度上的全新突破。在当时很长一段时间内，罗国杰在研究中获得的后端算法计算速度都在国内该领域中保持着最快的纪录。
　　一直以来，罗国杰都是真正踏下心来做科研的，同时也练就了他温和沉稳的性格，这点在他与学生交流与沟通中表现得淋漓尽致。在与学生交流中，罗国杰极其有耐心，也时常会就一些自己关注的热点问题与学生沟通，及时了解学生想法，以便更好地对学生的科学研究进行指导。在他看来，学生的成功，就是自己的成功。“只要看到学生的成长，我就已经很满足了。”罗国杰笑谈道。
　　此外，已经指导学生参与6年的ACM竞赛，罗国杰有了自己的一些心得体会，对未来的参赛题目与比赛形式也有自己的看法。他认为，ACM竞赛在北京大学的影响绝不会随着比赛的结束而结束，目前，学校希望以比赛为契机，在学科的基础教育上做出更多努力。罗国杰提到，可以通过改进比赛题目或形式，将教育界、科研界、产业界联系起来，在教育和科技之间架一座桥梁，将双方在各个领域内需要的新兴基础技能都集中体现在比赛过程中，这样一来，能够更好地培养和选拔出高层次的人才。
　　吾生也有涯，而知也无涯。在罗国杰看来，计算机领域里的学问是无穷无尽的，更是值得他用一生去探寻的。未来，无论是在科研还是教学上的工作，他都会始终如一，有条不紊地进行，为自己交出一份满意的答卷。