首次！我国以计算机系为第一完成单位的论文登上《自然

　　。我的一些搞计算机研究的朋友知道了这个消息，都特别开心。”中国工程院院士郑纬民语气中难掩激动！

　　被郑院士点名的这篇论文，昨天晚上也就是10月14日，被《自然》刊发。这篇题为《一种类脑计算系统层次结构》（A system hierarchy for brain-inspired computing）的论文，由大学计算机科学与技术系（以下简称“计算机系”）张悠慧团队、精密仪器系（以下简称“精仪系”）施平团队与合作者共同完成，大学计算机系是第一完成单位。

　　“从除夕夜提交论文到8月上旬被接受，这个审稿时间常快的。”大学类脑计算研究中心主任、精仪系教授施平告诉记者。“受新冠肺炎疫情影响，论文的两轮修改都是由各团队通过线上紧密合作完成，我们通过和审稿人交流，针对文章实验设计回复了超过70页的反馈文件。”

　　论文首次提出“类脑计算完备性”（也称为神经形态完备性）概念——针对任意给定误差ϵ≥0和任意图灵可计算函数f(x)，如果一个计算系统可以实现函数 F(x) 使得 ‖F(x)-f(x)‖≤ϵ对所有的输入x均成立，那么该计算系统是类脑计算完备的。

　　“通俗来讲，‘完备性’可以回答系统能够完成什么、功能边界在哪里等问题。研究完备性，能为软硬件系统的解耦合、划分不同研究领域间的任务分工与接口提供理论基础。”张悠慧告诉记者。类脑计算处于起步阶段，国际上尚未形成的技术标准与方案，这一填补了完备性理论与相应系统层次结构方面的空白，利于自主掌握新型计算机系统核心技术。

　　计算机体系结构专家、华中科技大学计算机学院教授金海评价此项研究“在类脑计算系统领域做出了基础性、原创性的贡献，有利于自主掌握新型计算系统软硬件核心技术。”

　　通用计算领域有两个著名概念，一个是“图灵完备性”，另一个是“冯诺依曼体系结构”。这使得通用计算领域在软件层、编译层和硬件层都有了统一的范式，使不同层次各自发展而又可以无缝兼容。

　　梦到找不到回家的路

　　“但是，现有的类脑计算系统研究大多聚焦于如何实现具体的芯片、工具链、应用和算法的创新，忽略了从宏观和抽象层面上对计算完备性和体系结构的思考，阻碍了类脑计算软硬件的发展和互相兼容的可能性，我们一直在思考如何突破这一局面，扩展类脑计算系统的应用场景？”提起科研的初衷，张悠慧告诉记者。

　　团队针对类脑计算特性——不像通用计算注重每一个计算过程的精确而更注重结果拟合，提出了对计算过程和精度约束更低的类脑计算完备性概念，并且设计了相应的类脑计算机层次结构：图灵完备的软件模型，类脑计算完备的硬件体系结构，以及位于两者之间的编译层。通过构造性算法，任意图灵可计算函数都可以转换为类脑计算完备硬件上的模型，这意味着类脑计算系统也可以支持通用计算，极大地扩展了类脑计算系统的应用领域，也使类脑计算软硬件各自发展成为可能。

　　“一开始审稿人认同我们研究问题的意义，但是并不理解我们对于研究问题的解决思，对于是否有必要进行底层的计算理论设计，审稿人提出了质疑。”团队、计算机系博士后渠鹏说，“但是通过对整体行文逻辑、文章内容和原型实验的反复斟酌修改，以及对研究思和质疑点的一一反馈，审稿人最后认同了我们的设计。”

　　70多页的反馈文件，一次又一次的讨论、修改、迭代，了团队一步一步迎难而上的努力。“当审稿人说我们的研究明确了不同领域的分工和接口，将对类脑计算的交叉研究产生积极作用时，真的特别受鼓舞，感觉到团队研究的东西是十分有意义的，也是被类脑计算社区所认可的。”渠鹏说。