摘要：彼时，世界领域芯片风云四起。中国芯片产业在经历了四五十年的波折后，在世纪之交实现了自主芯片落地生根，一批中坚力量正在为中国芯片产业的腾飞奋楫。

他是芯片领域世界杰出科学家

也是将科研与教学

深度结合的教育探索者

2012年

他站上北京大学的讲台

致力于培养理论与实践兼美

服务于国家战略的领军人才

2016年

他组建了北大首支超算队

并带领其连续两年获得

ASC世界大学生超算竞赛冠军

2024年

他荣获北京大学教学卓越奖

他是北京大学集成电路学院教授梁云

让我们走近聆听

这十余年的燕园岁月里

梁云在教学与科研之间共振的嘹阔金声

“以科研促进教学，以教学带动科研”

01

2012年，梁云加入北京大学。

彼时，世界领域芯片风云四起。中国芯片产业在经历了四五十年的波折后，在世纪之交实现了自主芯片落地生根，一批中坚力量正在为中国芯片产业的腾飞奋楫。

“刚开始教书的时候，我相对来说重科研一些。”梁云说。身处北大，梁云敏锐地察觉到国内科研水平与国际一流高校之间存在一定差距，如何缩小这段差距成为亟待攻克的首要难题。近十年，他深耕细作，在芯片设计自动化软件（Electronic Design Automation, EDA）领域发表顶级论文100余篇，获得国家自然科学基金委杰出青年基金，获评ACM杰出科学家，梁云已在世界芯片技术的前沿领域有一席之地。

当梁云回到讲台上，与学生一同回溯EDA领域的潮汐时，豁然意识到芯片产业的发展对人才的依赖。要想打破芯片行业“卡脖子”的僵局，唯有培育出众多高端人才，为中国芯片产业的可持续发展强基赋能。

“随着教学经验的增长，我越来越觉得最好的科研应该是能够写进教科书的科研。”梁云反思道，“这些科研基础且具有普适性，是最基本的方法论。这种科研成果是可以直接搬到课堂上的。”

在教学过程中，“以科研促进教学，以教学带动科研”的教学理念在梁云心中生根发芽，枝叶渐丰。例如，在2022年开设课程中，他不断将课题组的最新科研进展融入课程，动态更新作业和项目，确保课程与行业发展同步。

集成电路学院2022级直博生肖有为参与了“高层次芯片设计”的筹备与开设，并担任助教。接受采访时，肖有为说，“这种教学模式不仅让学生接触到前沿技术，还为吸引很多学生在本科期间开始科研，形成了‘教学—科研—实践’的良性循环。”

在教学方法上，梁云注重以学生为中心，通过期末作业让学生解决开放性问题，锻炼其深入分析与实践操作能力。从计算机领域的“软件课程”，到集成电路领域的“硬件课程”，学生不仅能学到经典理论知识，还能了解当前领域面临和尝试解决的问题。

信息科学技术学院2022级本科生孙逸天对梁云的教学特色深有体会。“比如，在讲授Hardware for machine learning时，梁老师首先介绍了卡内基梅隆大学的Monica S.Lam在1987提出的结构Warp Architecture，再介绍了梁老师自己的课题组在2021年提出的TensorLib。”前者是通用处理器的关键组成部分，能显著提高计算并行度和效率。但推动计算架构成为具体的芯片结构，仍需要工程师的设计。而后者正是为了优化这一环节而生，只需输入计算表达式和期望的数据流动方向，高质量的芯片设计就能够自动生成。

“在那节课上，我理解了科研问题的重心是如何一步步转移的，并且对于同一个问题，科研的视角可以是多样的。”孙逸天说，“我在梁老师的课堂上感受到了最前沿的科研。”

从“听懂”到“会做”

02

在信息科学领域，实践操作至关重要，学生需要具备较强的软硬件应用能力和设计能力。然而，一听就会，一做就“废”，是学生们常常陷入的困境。

“有些学生学完理论，觉得自己理解了某个算法，但是等到真正着手编程的时候，他们会发现想的跟做的还是有差距。”梁云说，理想与现实的落差，实际上表明学生对知识的理解并不到位。以此为出发点，梁云在课程设置上“对症下药”，设计出一系列让学生受益匪浅的教学环节，力求解决学生在实际编程的过程中细节“卡壳”的问题。

一方面，他大胆开设全新课程。例如，他的“高层次的芯片设计”课程在国内属于首创。另一方面，他根据学生群体的共性特点，根据丰富的学术与教学经验，制定科学的培养方法。

“我们会讲授一些最新的前沿成果，”梁云说，“但我们不是直接介绍前沿论文，而是更多地去提炼共性的基础，或者方法和理论。因为我的这些课程实际上都是面向本科生的课程。把理论讲完了之后，课程内容才会延展到前沿的技术。”梁云教授解释道，作为本科生，要扎实学好基础性的方法论，才能投入前沿研究。

“本科生更多是解决问题，研究生更多是发现问题。”

在高度重视基础理论的前提下，梁云在教学设计中不断调试，力图达到理论课程与实践课程的平衡。每讲授一个topic，在常规的理论讲解课之后，梁云都会配套安排专门的lab（实践课），要求学生通过动手写程序或运用开源及商用软件进行分析。

“梁老师不仅强调理论传授，还设计了丰富的实践环节。”肖有为回忆道，助教会负责设计实践课上的练习，使实践课与对应理论课内容紧密结合，既包括基础巩固，也涵盖拓展与挑战。在辅助教学的过程中，他们受到梁云教授“理论与实践相结合”的教学方法的耳濡目染，专业能力和教学水平都得到大大提升。

如今，针对一个topic，梁云通常会将理论课与实践课的比例控制在3:1到4:1之间。这一比例根据学生的实际反馈来确定，以满足大多数学生的学习需求。对于部分需要更多实践时间的学生，他则会鼓励他们在课后自主学习。

实践与理论双管齐下、相辅相成，多年教学以来，梁云有效地激发了学生对信息科学的学习兴趣与探索热情。

梁云对教学的“上心”，也体现在课堂之外与学生相处的点滴之中。孙逸天提到：“梁老师对同学们很友善，没什么架子。”此外，孙逸天还补充道，他发现梁老师沟通的方式非常简洁高效，讨论问题都是开门见山，直击重点。

“有时候我为了找梁老师交流，会提前准备措辞。但结果通常是，我准备的措辞还没用完，问题就已经讨论完了。”

以新课，传新知

03

梁云是学生科研探索道路的引路人。而梁云自己，也从未停下探索的脚步。

从“程序设计实习”和“编译原理”，到“高层次的芯片设计”和“计算系统的建构、分析与优化”，自2012年秋加入北大以来，梁云不断开换新的课程。“我觉得开设一门课程之后，第一年到第二年是与之磨合的过程，后续三四年的教学比较成熟、稳定，再往后，可能就需要一些突破，一些改进。”梁云说。

“我希望我能够坚持下去，大概每七八年的间隔，就开设一门新的课程。”

同一学科需要兼备两类课程：一类是长期开设的经典课程，使学生对基础的理解不断深入；另一类则与最新研究成果紧密接轨，此类课程需不断推陈出新，与时俱进。

“在信息领域，技术迭代速度极快，数年前的技术对当下的参考价值有限。只有不断更新课程内容，才能让学生接触到最前沿的知识。”梁云表示。

当被问及在教学的探索中是否遇到挑战时，梁云坦率地回答：“对一门新课，制作课件、安排lab，实际上是一个既耗时又费力的过程，所以难免会出错。”梁云坦言，“但我认为，如果被学生发现了错误，没有什么可尴尬的。因为这首先说明学生将知识学明白了，学生的建议都会帮助我完善课件。”

在超算队，认识自己的无限可能

04

“世界级荣誉”“卫冕冠军”，从2016年成立至今，梁云组织创建的超算队已然成为ASC世界大学生超级计算机竞赛中的一颗闪耀的明星。

超级计算机竞赛考验的是在有限的条件下尽可能优化算法、提升性能。“当时我带了几个非常优秀的本科生，他们有着很强的参与超算竞赛的意愿，希望我能够组建参与超算竞赛的队伍。”关于超算队的搭建，梁云回忆道。

然而，在那之前，北大没有组织参与过超算竞赛。

“我就跟这些学生商量，告诉他们我们一旦去参加这个比赛，就得全身心地去投入。如果仅仅报了个名，但是不去投入的话，其实没有什么意义。”梁云说。他组建了北大首支超算队，带领队伍逐步摸索、勇闯赛场。

如今，梁云和北京大学计算中心的樊春老师共同担任北大超算队教练。从成立到今天，在全球300余支高校代表队的激烈竞争中，面对清华大学、中国科技大学、台湾清华大学、美国东北大学、美国伊利诺伊大学香槟分校等老牌强队，北大超算队沉着应战，在2020年获得SCC世界大学生超算竞赛亚军，在2023到2024连续两年获ASC世界大学生超算竞赛冠军。多年来，这支队伍从无到有，逐步成长，走出了一条不平凡的发展之路。

在被问及建立超算队的动力时，梁云道：“我们国内的学生，理论基础学得扎实，但实践能力还需提升，超算竞赛是提升学生在基础软硬件方面实践能力的好机会。”自己动手搭建和操作硬件平台、深入了解底层硬件等等，都是考察学生实践能力的一环。梁云还补充道：“很多学生在比赛期间，要去听现场的技术分享，回来以后写份报告。有时候还会有人过来英文采访他们，这是很综合的能力考验。”

在辉煌的成绩背后，梁云坦白，建立超算队初期的困难超出他的想象。经验不足、经费不足，困难考验着梁云和他的队员们，却未等到他们放弃。终于，在五六年的坚持之后，北大超算队终于迎来成绩爆发。

拿到成绩是很好的事，成绩同时也“激发了更多同学对超算的兴趣”，梁云说。

“我觉得非常欣慰的一点是，我看到了越来越多的学生，他们认识到了这个领域的重要性。”

用心用力，为国育才

05

多年教学耕耘，梁云要培养的，究竟是什么样的人才？对于这个问题，梁云有明确的回答。

“能解决党和国家关心的关键性重大问题的学生；能做出创新性的、世界一流科研成果的学生。”

EDA是芯片和整个信息产业的共性基础技术。然而，美国三大EDA公司市场占垄断地位，芯片制造领域被《芯片法案》彻底撕破的“卡脖子”的现实，急需中国奋力挣脱。

EDA领域缺人，缺技术。而梁云所做的，正是用自己的科研和经验培育人，培植技术。肖有为回忆：“梁老师在我的科研道路上起到了关键作用。不管是选择研究方向，还是检索文献资源，梁老师都给予了我细致入微的指导。特别是在论文撰写阶段，他帮助我梳理逻辑、优化表达，可以说极大提升了我的论文质量。”

在肖有为的科研之路上，梁云始终保持关注，每周跟进进展，及时解答困惑并提供改进意见。肖有为说，梁云教授的教导，既帮助他提升了科研能力，也让他学会了严谨的科学态度。

“我的亲身体会是，最近这几年，我们在芯片设计自动化领域已经发生了质的飞跃。”梁云说，自己刚回国的时候，中国在这个领域顶级会议上发表的论文数只是个位数。但是十多年过去后，在这几年的会议上，中国的论文数量已经排名世界第一名。“国家重视，学校支持，我们的发展已经很快了”梁云的神情坚定而自信，“以前这方面的人才不够多，没有相关的产业。但现在我们正在积极发展集成电路产业，也在培养越来越多的人才，科技创新会不断涌现。”

自教学以来，梁云已培养近百名高性能计算、EDA方面优秀毕业学生。指导的博士生多次获得学校颁发的奖学金（校长奖学金、国家奖学金、华为奖学金等）和信息科学技术学院“学术十杰”等称号。其中，指导的2022届博士生卢丽强获北京大学/CCF体系结构优秀博士论文，并成为浙江大学信息科学领域首位以应届身份入职的助理教授/百人计划研究员；2024届博士生郑思泽获北京大学优博，北京市优秀毕业生。指导十余名本科生发表高水平论文，2024届本科生周可行以第一作者在第56届微架构国际研讨会发表论文，这是中国高校首次本科生在该芯片架构顶级会议发表论文。

在讲台与实验室耕耘、开拓，让教学科研深度融合、使理论实践并添光辉。来到北大十多年的岁月里，梁云心无旁骛，为这如今生机勃勃的领域增添籽实，助力其在中国的土地上成为一片沃野。以梁云为代表的北大人，正在这个生机勃勃的园子里拓疆立业，写下新时代中国科技自立自强的北大篇章。

文字 |陈语诺、刘旋、吴星潼

排版 |李芮迪

责编 |戴璐瑶

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来源：北京大学