做计算机学科的国际领跑者
2018国际大学生超级计算机竞赛颁奖现场，当组委会主席约翰·卡泽宣布，来自中国的清华大学超算团队夺冠时，团队成员们——来自清华不同年级的6名本科生激动欢呼，48小时，清华赢了。
至此，清华大学包揽了今年世界三大超算竞赛冠军，实现了继2015年后又一次“大满贯”。清华超算团队在三大国际性大学生超算竞赛中累计获11项冠军。
今年10月底，在《美国新闻与世界报道》（US News）发布的2019世界大学计算机学科排名中，清华大学成功蝉联，再居首位。
两夺高性能计算研究领域国际最高奖戈登·贝尔奖，打破该奖项设置29年来无国人获奖的空白；上世纪80年代起布局人工智能研究，研究成果大放异彩；人才培养抓主干课程、重基础、强实践；人事制度改革将教师分系列管理，激活动力……近日，记者采访了清华大学计算机系，探求该校11次获国际性大学生超算竞赛冠军背后的“独门秘籍”。
找准方向 重回领跑席
成立60年，清华计算机系战果辉煌：晶体管、电子管、集成电路……这些课本当中常见的语汇都曾是该系叱咤风云、笑傲江湖的“绝学”。过去近10年，清华计算机学科更是取得了质的飞跃。
但一度，学科的发展也陷入迷茫，甚至被外人评价“除了计算机不搞，啥都搞”。
2010年，清华大学组织对计算机学科开展首次国际评估，评估委员会给出的评价是：“清华大学要在国际上力争达到顶级水准，必须有世界一流的计算机学科，并具有在该学科某些领域内成为国际领导者的抱负。”
这一年，计算机系教授吴建平刚担任系主任，他也在思考：系里研究方向10多个，做什么的都有，但重点不突出，到底该在哪些方向领跑？
经讨论，系里公认：计算机系不做计算机不行，不做计算机系统不行。“这是建系之本”。
于是，传统优势项目高性能计算机系统被高度关注，人工智能、下一代互联网也被系里列为另两个重点努力的目标。
但手头没有高性能计算机系统的大项目，让不少教师信心不足。
大数据时代来临，国之重器应运而生。2010年以来，“天河一号”“天河二号”“神威·太湖之光”等超级计算机的惊艳亮相，刷新着人们的想象力，也让清华计算机系看到了机遇。
凭借多年积淀，计算机系主动出击，开始运营当时全球运行速度最快的“神威·太湖之光”超级计算机。“通过合作，把我们的优势发挥出来。”吴建平说，“全球最快计算机你都不摸，你怎么去赶上别人？”
这算完成了第一步。紧接着，要在这个“大块头”上做通用应用软件。
几年不懈努力。2016年，依托“神威·太湖之光”超级计算机，以清华计算机系为中坚力量的研究团队，完成了国际上首次用超过千万核对气候高速度、高精度的数值模拟，将戈登·贝尔奖收入囊中，实现该奖项29年来中国首次获奖；2017年，清华计算机系又基于数据压缩、异构任务划分等一系列创新，在国际上首次实现对唐山大地震的高分辨率模拟，再次斩获戈登·贝尔奖。
高性能计算机系统重回国际第一方阵，其他研究方向也开出绚烂之花。
“月明清影里，露冷绿樽前。赖有佳人意，依然似故年。”去年12月，一款名为“九歌”的写诗机器人在电视节目中“机智过人”，凭借对30万首诗歌的深度学习，通过两轮人类测试，圈粉无数。而在另一档益智问答节目中，名为“汪仔”的机器人也“碾压”了多名选手。这些“黑科技”都与清华大学计算机系有着密切关联，而在人工智能领域，清华已深耕40载。
“改革开放初期，（我们）看了很多英文材料，发现所有美国大学计算机系都有人工智能方向，我们决定‘先结婚，后恋爱’。”中国科学院院士、清华大学人工智能研究院院长张钹回忆说，之后，在上世纪80年代，清华计算机系成立了国内首个智能机器人实验室，发表了国内第一篇人工智能领域论文，在国内首获人工智能领域第一个国际重要奖项。上世纪90年代，又成立全国第一个与人工智能有关的国家重点实验室——“智能技术与系统”国家重点实验室。如今，清华人工智能的研究方向包括数据驱动与知识驱动相结合的深度学习，与脑科学结合的交叉学科的探索……
而历经10余年，下一代互联网也取得了快速发展：从IPv4到IPv6,再到下一代更大规模、更快、更安全的互联网平台……
回望当初的“小目标”，吴建平有些“小自豪”：“方向完全正确，成果可圈可点。”
把握本源 锻造好学生
在清华计算机系，如果要问教师“科研为什么会这么牛”，不少人回答：“学生牛。”
这里，会聚了来自全国各地的“学霸”，但有了好的原材料，如何加工出优质的人才“产品”？身处人工智能、大数据、物联网、云计算、区块链等新技术层出不穷的时代，又该培养怎样的学科人才？
“既适应时代，又不能完全随它跑。”吴建平说。在他看来，学生培养过程中，“计算机科学本质的东西必须牢牢掌握”，“知道以后，可以去适应各种新的思维，如果本质不知道的话，你连基本的判别能力都没有”。
保证本源性的东西在培养体系里突出，是清华计算机系近年来本科生培养的着力点和焦点。
而往往，本源性的课程还包含着清华培养学生的一大传统特点——强调动手能力。
“奋战三星期，做台计算机”，曾是清华大学生超算团队冠军成员，如今已读研的王邈，一直对“计算机组成原理”课的课程实验念念不忘，这也是近年来系里推动课程改革的得意之作。学生要在三星期里，做出计算机的中央处理器和部分外设，使之能够运行操作系统，实验要综合运用数字电路、软件工程等多方面知识，颇具挑战度，但可以“把计算机工作的本源搞清楚”。
这学期，吴建平又放出一个让学生们压力山大的“大招”：“网络原理”课做路由器。一个月左右，完成路由器，并且全班联成局域网。“不做路由器，根本不懂互联网原理，就会被社会上五花八门的概念左右，学生就没有定力，跟着时髦跑。”吴建平说。
重基础、强实践是计算机系人才培养的特色，而实践的底色不只停留在第一课堂，也延伸到了课外。
超算比赛即是一例。参赛过程中，学生要经历从赛前挑选机器型号，到组装、调试机器，再到赛场跑程序的全链条历练，从中真正学会分析问题、系统完整地解决问题。
写诗机器人“九歌”，是清华计算机系学生矣晓沅在读研期间完成的科创项目。而事实上，早在大二下学期，他就有机会进入导师孙茂松教授的课题组，利用人工智能对诗人的用词习惯等定量分析，完成了初版的集句诗系统。
在计算机系，，大学生研究训练计划（SRT）、学术新星计划等一系列活动的开展，都能让学生尽早接触到科研，培养学术志趣。