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摘 要：世界已进入科教融合日趋紧密的大科学时代。本文在多年研究生教育管理实践的基础之上，通过研究借鉴国际先进科研机构和大学的成功经验，探索新的体制机制和管理模式，以计算机体系结构国家重点实验室为例，以建设国际一流的科研机构为目标，以科教融合、产学研结合为核心理念、提出人才培养的四项创新举措，并对两个案例分析展开论述，介绍了践行科教融合、贯穿产学研的创新人才培养实践。
关键词：科教融合；产学研结合；创新人才培养
中图分类号：TP399 文献标识码：A
Abstract：The world has already entered into the age of Big Science where the integration of science and education becomes closer and closer.This paper explores new systems，mechanisms and management modes，based on the successful experiences of advanced international institutions of scientific research and higher education.From the point of State Key Laboratory of Computer System and Architecture，this paper elaborates on innovative talents cultivation through science and education integration and industry-university-research collaboration，aiming to establish the world-class scientific institution.Four new innovative approaches of talents cultivation are proposed and two cases are analyzed and discussed.
Keywords：science and education integration；industry-university-research collaboration；innovative talents cultivation
1 引言（Introduction）
国务院做出的重大战略决策，对于提升我国教育发展水平、增强国家核心竞争力、奠定长远发展基础，具有十分重要的意义。其中培养拔尖创新人才是重要建设任务之一[1]。习近平在2013年来中科院考察工作时提出了“四个率先”的要求。强化科教融合，引领知识创新、支撑国家发展，是中科院落实习主席要求的核心命题。近年来，中科院构建以研究所为基础、以研究生为主体的教育体系，创造出一系列以科教结合和院所融合为特色的培养创新人才的新模式[2]。
本文从一个目标、两个核心理念、四项创新举措、两个案例分析展开论述，以计算机体系结构国家重点实验室（下简称“本国重”）为例，介绍了践行科教融合、贯穿产学研的创新人才培养实践。
本国重隶属于中国科学院计算技术研究所，也是中国科学院大学计算机与控制学院的重要组成部分。将科研项目与学科建设、人才培养工作有机结合起来，通过承担和完成重大科研项目和重大科技任务，提升学科水平和竞争力，是本国重较之一般大学的显著特色和优势。通过研究借鉴国际知名大学的成功经验，探索新的体制机制和管理模式，建设国际一流的科研机构。
2 以建设国际一流的科研机构为目标（Aiming to
establish the world-class scientific institution）
2003年，美国科学院的国家研究顾问团提供给美国政府决策参考的一份报告《Innovation in Information Technology》（信息产业创新）中，以1960年代为时间起点，列出了19个极具代表性的超过10亿美元的重要IT技术。图1是Berkeley的David Patterson等在报告《The Parallel Computing Landscape：A View from Berkeley 2.0》中总结的十三所大学对上述十九个重要技术产业化的贡献。这些技术中，大学的技术源头性贡献中斯坦福有四项，分别是工作站、RISC、数据挖掘和最后一公里宽带。
斯坦福大学领先的基础研究是硅谷的創新源泉，有18位图灵奖得主在斯坦福学习工作过，这一数字居全美第一。斯坦福做的最好的是毕业生创业成功者多，20世纪30年代到2010年毕业于斯坦福的14万名校友共创办了3.99万家公司，创造了540万个就业机会，每年斯坦福校友所创公司的营业总收入为2.7万亿美元。斯坦福大学是世界创业型大学的典范，校友创办了众多改变世界的公司：HP、Cisco、SUN、Netscape、Yahoo、Google、Nike等。如图1所示。
图1 十三所大学对十九个重要技术产业化的贡献
Fig.1 The contribution of 13 universities to 19 important
industrialization of new techniques
2050年，我们要做到与国际计算机学科第一名可比，对标就是斯坦福大学。所谓的斯坦福模式，概括而言就是：加强原创性基础研究，利用知识创新成果，孵化高技术公司，促进新产业形成，提升国家竞争力。本国重要学习斯坦福，就是要形成从知识，到创新，到产业、战略需求的贯通，以科教融合中心作为载体，推动创新人才培养的实现。 依托中科院计算所集成电路实验室和科研平台，把教学内容与科研紧密结合，培养了学生的创新能力。通过中关村开放实验室、首都科技条件平台、中科院仪器设备共享管理平台等，依托中科院计算所集成电路专业实验室、国科大计控学院智能硬件及硬件安全实验室（基础EDA工具平台、FPGA仿真实验环境等）等，以及实验室自主研发平台等，构成了国际一流的实验室公共科研平台，教学内容与教员承担的科研紧密结合，培养了学生的创新能力。
例如，在《VLSI测试与可测试性设计》课程的科研实践中，学生可使用一款异构多核系统芯片Godson-Dm，学习和实践分布式与多路选择器结合的测试访问机制设计。《集成电路验证》课程的科研实践中，学生可使用一款ARM v8处理器，进行基于指令模板的通用处理器约束随机指令生成，学习和实践各种功能场景的验证。《数字系统的故障诊断与容错设计》课程的科研实践中，学生可使用一款自修复处理器SRP，学习和实践利用SRP搭建无线传感网络容错节点。
通过上述课程的学习，有效提高了学生的创新能力。培养的博士生鄢贵海在IEEE ATS’10上获得博士论文竞赛冠军、在IEEE ITC’11上获得TTTC国际博士论文竞赛亚军；博士生王颖在IEEE DAC’16上获得国际低功耗图像识别竞赛冠军。
4.3 国内外导师深度协同指导
实验室一直非常注重学术交流合作，一直通过“请进来、走出去”的方式，与多家国际顶尖学术研究机构建立了深入的合作关系。申请了“先进计算机体系结构海外团队”得到了中国科学院创新团队国际合作伙伴计划支持，10多位海外知名专家“正式地”定期回国交流和指导，包括美国工程院院士李凯作为重要的技术顾问专家，还有华云生教授（University of Illinois at Urbana-Champaign）、高光荣教授（University of Delaware）、张晓东教授（Ohio State University）、游本中教授（University of Minnesota）、李致远教授（Purdue University）、沈晓卫高级研究员（IBM T.J.Watson Research Center）等时常来指导计算机体系结构基础研究和学科建设工作的开展。
通过广泛的国际学术合作，以及与顶尖学术团队之间强强联合，实验室在顶尖学术会议论文方面做到了从无到有、从有到强的转变。近年来，实验室分别与INRIA的Olivier Temam教授、EPFL的Robert Fasthuber博士、Brown University的Jeff Huang教授、University of Minnesota的Pen-Chung Yew教授、UCSB的Amirali Ghofrani教授、University of New South Wales的薛京灵教授、University of Rochester的丁晨教授等展开了深入的交流与合作，其中，陈云霁研究员和陈天石研究员与Olivier Temam教授合作的论文分别发表在了顶尖学术会议MICRO’14和ASPLOS’14上，并分别获得了该次会议的Best Paper。
同时，本国重也非常重视与国内科研团队强强联合培养人才，参与国家“2011计划”高性能计算协同创新中心，与国防科大、北京大学、中山大学、浪潮、华大基金等九家协同单位联合开设各类研究生培养课程以及暑期实践班，同时共享体系结构方向的科研平台，培养科研骨干。
4.4 引进国际化创新课程
本国重自成立以来，非常重视国际化创新课程的建设，开设了计算机系统结构先进课程Lec@CARCH（系列讲座）。通过专家集中授课、研讨交流活动、开放课题研讨合作及考察和开放日交流活动等方式，对科研人员和研究生等進行授课。此课程的讲座专家不仅有ACM/IEEE Fellow等国内外资深的专家、学者，还包括国际知名企业（如IBM、Intel等）高级研发人员，他们拥有丰富的科研及工程技术经验，长期从事计算机体系结构国际学术前沿研究，具有资深的学术底蕴和专业背景，并根据领域内技术发展的现状及未来趋势拟定不同专题，组织参与人员进行分组讨论和课堂交流。
持续聘请UCSB大学Kwang-Ting Cheng教授合作开设课程《高通量计算系统的可靠设计、验证与测试》，UT Austin大学Jacob Abraham教授合作开设课程《VLSI Testing and Design Verification》，麻省大学Sandip Kundu教授合作开设课程《Design for Manufacturability and Reliability of VLSI Circuits》，波特兰州立大学Xiaoyu Song教授合作开设课程“高性能数字系统的建模与验证”。参加授课和研讨交流的知名专家有美国马萨诸塞大学（UMASS）的知名教授Sandip Kundu，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）计算机工程系的周源源教授，瑞士EPFL计算机系的Babak Falsafi教授，宾夕法尼亚州立大学（PSU）的John （Jack） Sampson教授，来自INRIA的体系结构与编译领域的国际知名学者Krishna Palem教授和Olivier Temam教授（中科院外专千人）等。近五年，授课和研讨交流一百余次，有超过六千人次的学生参加。
此课程通过在高端计算体系结构、微体系结构、编译和编程、VLSI与容错计算、非传统体系结构等方向上邀请国内外知名专家学者集中授课和研讨交流等，使学员充分了解国际先进技术前沿，培养计算机体系结构及算法的专业能力，激发学员创新思维，有效支撑相关研究及行业应用的开展，加强行业应用人员专业知识与技能，促进科研创新成果的行业应用，带动我国计算机体系结构及算法的提升，通过产学研用的有机结合实现本领域的跨越式发展。此课程还获得人社部国家专业技术人才继续教育基地培训项目的持续资助，到目前为止，进展顺利，北京分院在官方网站上进行了专题报道。
关键词：科教融合；产学研结合；创新人才培养
中图分类号：TP399 文献标识码：A
Abstract：The world has already entered into the age of Big Science where the integration of science and education becomes closer and closer.This paper explores new systems，mechanisms and management modes，based on the successful experiences of advanced international institutions of scientific research and higher education.From the point of State Key Laboratory of Computer System and Architecture，this paper elaborates on innovative talents cultivation through science and education integration and industry-university-research collaboration，aiming to establish the world-class scientific institution.Four new innovative approaches of talents cultivation are proposed and two cases are analyzed and discussed.
Keywords：science and education integration；industry-university-research collaboration；innovative talents cultivation
1 引言（Introduction）
国务院做出的重大战略决策，对于提升我国教育发展水平、增强国家核心竞争力、奠定长远发展基础，具有十分重要的意义。其中培养拔尖创新人才是重要建设任务之一[1]。习近平在2013年来中科院考察工作时提出了“四个率先”的要求。强化科教融合，引领知识创新、支撑国家发展，是中科院落实习主席要求的核心命题。近年来，中科院构建以研究所为基础、以研究生为主体的教育体系，创造出一系列以科教结合和院所融合为特色的培养创新人才的新模式[2]。
本文从一个目标、两个核心理念、四项创新举措、两个案例分析展开论述，以计算机体系结构国家重点实验室（下简称“本国重”）为例，介绍了践行科教融合、贯穿产学研的创新人才培养实践。
本国重隶属于中国科学院计算技术研究所，也是中国科学院大学计算机与控制学院的重要组成部分。将科研项目与学科建设、人才培养工作有机结合起来，通过承担和完成重大科研项目和重大科技任务，提升学科水平和竞争力，是本国重较之一般大学的显著特色和优势。通过研究借鉴国际知名大学的成功经验，探索新的体制机制和管理模式，建设国际一流的科研机构。
2 以建设国际一流的科研机构为目标（Aiming to
establish the world-class scientific institution）
2003年，美国科学院的国家研究顾问团提供给美国政府决策参考的一份报告《Innovation in Information Technology》（信息产业创新）中，以1960年代为时间起点，列出了19个极具代表性的超过10亿美元的重要IT技术。图1是Berkeley的David Patterson等在报告《The Parallel Computing Landscape：A View from Berkeley 2.0》中总结的十三所大学对上述十九个重要技术产业化的贡献。这些技术中，大学的技术源头性贡献中斯坦福有四项，分别是工作站、RISC、数据挖掘和最后一公里宽带。
斯坦福大学领先的基础研究是硅谷的創新源泉，有18位图灵奖得主在斯坦福学习工作过，这一数字居全美第一。斯坦福做的最好的是毕业生创业成功者多，20世纪30年代到2010年毕业于斯坦福的14万名校友共创办了3.99万家公司，创造了540万个就业机会，每年斯坦福校友所创公司的营业总收入为2.7万亿美元。斯坦福大学是世界创业型大学的典范，校友创办了众多改变世界的公司：HP、Cisco、SUN、Netscape、Yahoo、Google、Nike等。如图1所示。
图1 十三所大学对十九个重要技术产业化的贡献
Fig.1 The contribution of 13 universities to 19 important
industrialization of new techniques
2050年，我们要做到与国际计算机学科第一名可比，对标就是斯坦福大学。所谓的斯坦福模式，概括而言就是：加强原创性基础研究，利用知识创新成果，孵化高技术公司，促进新产业形成，提升国家竞争力。本国重要学习斯坦福，就是要形成从知识，到创新，到产业、战略需求的贯通，以科教融合中心作为载体，推动创新人才培养的实现。 依托中科院计算所集成电路实验室和科研平台，把教学内容与科研紧密结合，培养了学生的创新能力。通过中关村开放实验室、首都科技条件平台、中科院仪器设备共享管理平台等，依托中科院计算所集成电路专业实验室、国科大计控学院智能硬件及硬件安全实验室（基础EDA工具平台、FPGA仿真实验环境等）等，以及实验室自主研发平台等，构成了国际一流的实验室公共科研平台，教学内容与教员承担的科研紧密结合，培养了学生的创新能力。
例如，在《VLSI测试与可测试性设计》课程的科研实践中，学生可使用一款异构多核系统芯片Godson-Dm，学习和实践分布式与多路选择器结合的测试访问机制设计。《集成电路验证》课程的科研实践中，学生可使用一款ARM v8处理器，进行基于指令模板的通用处理器约束随机指令生成，学习和实践各种功能场景的验证。《数字系统的故障诊断与容错设计》课程的科研实践中，学生可使用一款自修复处理器SRP，学习和实践利用SRP搭建无线传感网络容错节点。
通过上述课程的学习，有效提高了学生的创新能力。培养的博士生鄢贵海在IEEE ATS’10上获得博士论文竞赛冠军、在IEEE ITC’11上获得TTTC国际博士论文竞赛亚军；博士生王颖在IEEE DAC’16上获得国际低功耗图像识别竞赛冠军。
4.3 国内外导师深度协同指导
实验室一直非常注重学术交流合作，一直通过“请进来、走出去”的方式，与多家国际顶尖学术研究机构建立了深入的合作关系。申请了“先进计算机体系结构海外团队”得到了中国科学院创新团队国际合作伙伴计划支持，10多位海外知名专家“正式地”定期回国交流和指导，包括美国工程院院士李凯作为重要的技术顾问专家，还有华云生教授（University of Illinois at Urbana-Champaign）、高光荣教授（University of Delaware）、张晓东教授（Ohio State University）、游本中教授（University of Minnesota）、李致远教授（Purdue University）、沈晓卫高级研究员（IBM T.J.Watson Research Center）等时常来指导计算机体系结构基础研究和学科建设工作的开展。
通过广泛的国际学术合作，以及与顶尖学术团队之间强强联合，实验室在顶尖学术会议论文方面做到了从无到有、从有到强的转变。近年来，实验室分别与INRIA的Olivier Temam教授、EPFL的Robert Fasthuber博士、Brown University的Jeff Huang教授、University of Minnesota的Pen-Chung Yew教授、UCSB的Amirali Ghofrani教授、University of New South Wales的薛京灵教授、University of Rochester的丁晨教授等展开了深入的交流与合作，其中，陈云霁研究员和陈天石研究员与Olivier Temam教授合作的论文分别发表在了顶尖学术会议MICRO’14和ASPLOS’14上，并分别获得了该次会议的Best Paper。
同时，本国重也非常重视与国内科研团队强强联合培养人才，参与国家“2011计划”高性能计算协同创新中心，与国防科大、北京大学、中山大学、浪潮、华大基金等九家协同单位联合开设各类研究生培养课程以及暑期实践班，同时共享体系结构方向的科研平台，培养科研骨干。
4.4 引进国际化创新课程
本国重自成立以来，非常重视国际化创新课程的建设，开设了计算机系统结构先进课程Lec@CARCH（系列讲座）。通过专家集中授课、研讨交流活动、开放课题研讨合作及考察和开放日交流活动等方式，对科研人员和研究生等進行授课。此课程的讲座专家不仅有ACM/IEEE Fellow等国内外资深的专家、学者，还包括国际知名企业（如IBM、Intel等）高级研发人员，他们拥有丰富的科研及工程技术经验，长期从事计算机体系结构国际学术前沿研究，具有资深的学术底蕴和专业背景，并根据领域内技术发展的现状及未来趋势拟定不同专题，组织参与人员进行分组讨论和课堂交流。
持续聘请UCSB大学Kwang-Ting Cheng教授合作开设课程《高通量计算系统的可靠设计、验证与测试》，UT Austin大学Jacob Abraham教授合作开设课程《VLSI Testing and Design Verification》，麻省大学Sandip Kundu教授合作开设课程《Design for Manufacturability and Reliability of VLSI Circuits》，波特兰州立大学Xiaoyu Song教授合作开设课程“高性能数字系统的建模与验证”。参加授课和研讨交流的知名专家有美国马萨诸塞大学（UMASS）的知名教授Sandip Kundu，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）计算机工程系的周源源教授，瑞士EPFL计算机系的Babak Falsafi教授，宾夕法尼亚州立大学（PSU）的John （Jack） Sampson教授，来自INRIA的体系结构与编译领域的国际知名学者Krishna Palem教授和Olivier Temam教授（中科院外专千人）等。近五年，授课和研讨交流一百余次，有超过六千人次的学生参加。
此课程通过在高端计算体系结构、微体系结构、编译和编程、VLSI与容错计算、非传统体系结构等方向上邀请国内外知名专家学者集中授课和研讨交流等，使学员充分了解国际先进技术前沿，培养计算机体系结构及算法的专业能力，激发学员创新思维，有效支撑相关研究及行业应用的开展，加强行业应用人员专业知识与技能，促进科研创新成果的行业应用，带动我国计算机体系结构及算法的提升，通过产学研用的有机结合实现本领域的跨越式发展。此课程还获得人社部国家专业技术人才继续教育基地培训项目的持续资助，到目前为止，进展顺利，北京分院在官方网站上进行了专题报道。