主任,中国计算机学会普适计算专委会副主任、中国计算机学会系统软件专委会委员。2000年获得国防科技大学工学博士学位。主要研究方向是操作系统,并以操作系统为核心,开展普适计算、并行计算、可信计算、分布式系统等领域的研究。截至2011年12月,先后负责和参与了十余项课题的开发,包括独立申请的国家自然科学基金项目、国家高技术研究发展计划项目、北京市科技计划项目、国际合作和横向课题等以及参与的国家重大专项课题等。负责且已结题的自然科学基金项目考核为“优”,国家高技术研究发展计划项目课题结题考核取得了好的评价,部分研究优于国外同类成果。到目前为止,共发表学术论文50余篇,其中第一、二作者30余篇,SCI 收录10余篇,EI 收录20余篇;出版著作包括译著4部、编著4部。
从混沌开蒙的CP/M,到原初时期的DOS、大众情人般的Windows,再到近年来的Linux、FreeBSD等等,随着时代的发展,操作系统被赋予了越来越丰富的内涵。我们通过操作系统运行程序,管理计算机硬件资源,在日常的生活和工作中不断产生着更新更高的需求。而当我们为此或抱怨或赞叹的时候,并不知道在这看似简捷的操作系统之下隐藏的是多么艰深的研究。一直以来,陈渝的工作就是围绕这让人欢喜让人忧的操作系统而展开。
学研生涯:兴趣滋生选择
“无论学什么,兴趣总是第一位的,有兴趣才会去选择。”
正如陈渝所说,选择计算机方向就是源于他在中学时代的兴趣。在重庆育才中学读书期间,陈渝第一次见到了计算机。当他看到计算机能够下棋、演奏音乐时,立刻被它的神奇魔力所吸引,并迅速加入了计算机课外兴趣小组,开始学习编程,并用BASIC编写了迷宫类射击游戏等一系列小程序。1989年,陈渝考入位于长沙的国防科技大学计算机系。这是一所与“巨型机”、“银河”紧密相连的学校,即便是在当年,也已在研发巨型机领域的国内高校中成为当之无愧的“魁首”。报考这所学校,陈渝自然是怀着对充满神奇魅力的计算机科学与技术的无限向往。
从1989年到2000年,陈渝在国防科技大学先后拿下了工学学士、硕士和博士学位,并完成了他人生中第一次对科研方向的定位。“刚读硕士的时候,我对计算机系统结构、操作系统、编译、并行计算等偏系统的计算机方向非常感兴趣,而我的硕士导师及兰盛教授,当时在学校担任校科研部部长,对计算机系的科研方向了解得很清楚,通过向他咨询,并经他推荐,当时负责“银河”巨型机总体设计的总工程师杨学军教授将我的研究定在了计算机系统软件方向,并安排我在专门进行系统软件研究的教研室开展硕士课题的研究。”硕士毕业前,陈渝被推荐至在银河巨型机发展和人才培养方面取得突出成就的陈福接教授名下做博士研究,而陈福接教授又建议工作在科研第一线的杨学军教授作为副导师,继续指导他,进一步深入研究并行优化和编译优化等系统软件方面的科研问题。在他们的长期关怀和直接指导下,陈渝在系统软件和并行计算上打下了坚实的基础。顺利完成博士学业后,陈渝来到清华大学计算机系进行博士后研究。在中国工程院院士李三立教授的指导下,他参加了多项科研工作,其申请并负责的国家自然科学基金项目“基于内核级容错的高性能MPI关键技术的研究”,在结题中被评为“优”。目前,陈渝在清华大学计算机系软件所任教,职称是副教授,并兼任清华大学信息技术研究院操作系统与中间件中心副主任。随着科研工作的深入,他逐渐将研究方向定位为操作系统关键技术,并以操作系统为核心,扩展到系统虚拟化技术、普适计算中间件技术、并行优化技术等研究领域。
围绕这些研究方向,陈渝已先后负责和参与了十余项课题的开发,包括独立申请的国家自然科学基金项目、博士后基金项目、北京市科技计划项目、“863”项目、“985”项目、国际合作和横向课题等,以及参与的国家重大专项课题等。其中,由他负责且已结题的自然科学基金项目考核为“优”,“863”课题结题考核也取得了好的评价,部分研究优于国外同类成果。到目前为止,他共发表学术论文50余篇,其中第一、二作者30篇,SCI 收录10余篇,EI 收录20余篇;出版译著4部、编著4部。他本人也当选为中国Linux标准化工作组成员、中国计算机学会系统软件专委会委员、普适计算专委会副主任等职。
科研路上:做与时俱进的技术
谈起现在的工作重点,陈渝提到两个领域:一为多核优化,二为普适计算。“以前的计算机只有一个CPU,现在则很少有单一CPU的计算机,从巨型机、服务器、桌面系统到嵌入式系统,基于同构多核或异构多核的体系结构已经成为主流。而目前的系统软件还不能充分发挥多核系统的特点和优势。”据陈渝介绍,早在巨型机的时代,就已经有并行计算的提法,现在对并行的研究主要是为了将其从巨型机落实到桌面领域和嵌入式系统。“在这个落实的过程中,硬件发展了,软件却跟不上,这时就需要有针对性地进行多核优化。另外,在对系统级虚拟机进行优化时,也需要多核优化。”
“普适计算不是在单机中,而是在异构多机之间进行互操作的分布式系统。如何在分布式系统中去实现一个有效的计算机系统之间的互联互通互操作?这是一个很大的挑战。如今,我在普适计算领域的工作,其一依然是针对并行计算和多核处理,其二则是针对分布式系统,针对终端和服务器之间高效数据与控制交互的问题。”
言语之中,陈渝对“操作系统”持有很大的期待。的确,在电子产品更新换代风云迭起的时代,普通大众对于计算机操作的便捷性、高效性有了无与伦比的追求。能够为此贡献力量,陈渝甘之如饴。
近年来,针对应用程序和操作系统在多核(以及未来众核)架构下的可扩展性问题,陈渝带着学生在操作系统和系统虚拟机方面开展了深入的研究工作,发表了相关学术论文,并申请了2012年~2015年的自然科学基金“面向众核体系结构的操作系统并行优化关键技术研究”。通过深入分析当前移动互联网和云计算的特点,以普适计算为基础,他与Intel、华为等国内外的企业合作,在设备级互联互通互操作等方面开展了深入的研究。2003年~2005年,他作为核心成员曾参加了“863”课题“面向普适计算的操作系统研究”,并带着学生设计实现了支持同一软件功能模块在操作系统内外都可执行的新型运行环境,取得了专家的好评。
在面向普适计算的研究中,陈渝除了开展操作系统相关的关键技术研究外,还针对普适计算的应用特点,带着学生开展了中间件、设备互联互通关键技术以及具体应用的研究。2009年,在由史元春教授牵头的“863”重点项目“普适计算基础软硬件关键技术研究”中,陈渝负责其中的一个课题——“普适计算环境支撑系统”。“普适计算环境支撑系统”课题以研究普适计算支撑系统中的软硬件基础设施体系结构和软件集成技术为主要内容,试图建立一个包含了多项普适计算关键技术的具有良好可扩展性、伸缩性和易部署性的普适计算环境支撑系统,并使其能够在多种典型异构硬件环境上和网络环境上运行,并支持智能家居等应用示范系统的运行。在具体应用的研究中,陈渝与吕勇强博士一起,率学生在家庭和社区的远程医疗和数字健康方面开展信息化技术研究并进行具体实现,并且积极联系使用单位,相关软硬件成果已经应用在老干所和一些生活社区。
教研有方:实践出真知
“多动手,多实践,才能对操作系统有更深的体会。”如果问陈渝作为一位教师的教学原则,他一定会这样回答你。
其实,提到陈渝,很多人会想起他的另一个身份——嵌入式开源软件项目“SkyEye硬件仿真平台”创始人和主要研发人员。早在2002年初入清华大学做博士后时,陈渝就提出做一个用软件实现的嵌入式开发板硬件模拟器的构想,使其可以在模拟器上运行各种操作系统,进而实现在没有开发板的情况下学习和研究操作系统。通过对当时国际上相关项目的了解,他以armulator模拟器软件为基点,借鉴armulator的实现,提出了SkyEye项目。由于SkyEye的目标不是验证硬件逻辑,而是协助开发、调试和学习系统软件,通过SkyEye仿真集成环境,学生可以很方便地进入到嵌入式系统的软件学习和开发的广阔天地中。尤其对于缺少嵌入式硬件开发环境的用户来说,它将是一个非常有效的学习工具和开发手段。到现在,SkyEye上已可运行Linx、VxWorks以及uC/OS-II等多种嵌入式操作系统,并可以对它们进行源码级的分析和测试。作为一个很有特色的项目,SkyEye已经被华为以及国外的一些大学应用于教学、通讯、项目系统的研发,甚至航空航天领域的一些研究所也对其青眼有加。相比该项目的广泛使用,陈渝只是平静地说:“我认为计算机领域不是纯理论,它更偏重于工程和实用。”
这种经历和观点直接影响了他对教学的看法。任教于清华大学后,陈渝先后在计算机系、软件学院、交叉信息研究院等单位给学生开设了操作系统、高级操作系统、嵌入式系统等课程。在多年操作系统的教学工作中,陈渝一直坚持加强实践教学。受到麻省理工学院计算机系教授Frans Kaashoek教学思路的启发,陈渝和向勇老师一起,从2008年开始推动并设计了一个面向操作系统课程的教学操作系统——ucore,用于操作系统课的实验环节,并在课程讲解中增加操作系统的实现细节,尽量做到理论与实际之间不脱节。2010年夏季,清华大学计算机科学及技术学科开展了首次国际评估,评估委员会由七位全球著名的计算机科学家组成。评委会向学校提交了正式的书面评估,报告指出:“清华大学近年来在计算机教学方面取得的进展给评估委员会留下了深刻印象。某些核心课程(如操作系统)毫无疑问地属于世界级的现代课程,其教材、练习、配套的实验室与世界顶尖的计算机系具有可比性。授课教师对现代教学实践非常熟悉,采用了被世界级大学业已证明行之有效的计算机课程结构。”
“在操作系统领域,好的问题一般都有好的应用背景。所以首先要找到应用需求和问题再结合自己的兴趣点钻下去,才能有所建树。”对于自己的研究,陈渝这样说。在他的信条中,品德比知识更重要,兴趣比分数更重要。“做操作系统相关研究,需要去多思考,更要多实践。对于一个研究点,要经历了解硬件和应用特征、分析问题、设计编程、测试改进、总结归纳等一系列过程,经常做上半年甚至一年才能写出一两篇论文。所以做操作系统研究,不是要最聪明,而是要实在,做出什么就是什么;要踏实,才能坐得住;要有兴趣,才不会觉得枯燥。”如今,陈渝与学生和工程师一起,在他一直感兴趣的操作系统等学术领域继续开展科研和教学工作,并进一步与国内外相关领域的学者和研究人员深入合作,以期做出一些具有创新性和实用性的成果。
