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旋律中的创新之路:印度Kamakoti教授的小提琴与半导体交响曲

编译electronicsforu2024-06-27People

V. Kamakoti 教授是印度理工学院马德拉斯分校的校长,也是印度开创性的本土计算机微处理器“Shakti”背后的远见卓识的先驱,他慷慨地分享了他的非凡旅程。从他对教育和创新的坚定承诺到他对音乐和农村教育的热情,Kamakoti 教授在与 EFY 集团咨询编辑 Sudeshna Das 的对话中提供了见解并分享了他的经验。

“我于 1968 年出生在印度金奈。我的父亲是马德拉斯大学的梵文教授,来自学者家庭,母亲是家庭主妇。我的祖父母和外祖父母都住在农村。我的父亲坚信印度农村的文化丰富多彩,因此他决定让我早年生活在农村而不是城市。这种对印度文化精髓的信仰极大地影响了我的人生旅程并塑造了我的性格。” Kamakoti 教授的人生故事始于这件有趣的轶事,这个故事对他的人生道路和性格产生了深远的影响。

童年农村生活

卡马科蒂教授的童年主要在泰米尔纳德邦南部的穆迪孔丹和维斯努普拉姆村度过,他和祖父母住在那里。他亲身体验了与农业和农业实践相关的挑战,深刻理解了农村生活的艰辛。此外,他还学到了关于当地动植物重要性的宝贵一课。

“在我们村子里,农民被视为社会的基石,因为他们为每个人提供食物。如果农民停止粮食生产,无论一个人拥有多少财富,一切都将变得毫无意义。这是我在村子里成长期间学到的深刻教训之一。我认为,我父亲在我早年决定让我沉浸在乡村生活中的决定意义深远。”

回到金奈后,年轻的卡马科蒂开始了学前教育。在此期间,他是一个胆小内向的男孩,与他现在的样子截然不同,他幽默地提到。从学前班到十年级,他的求学岁月充满了乐趣,没有成为学业优异者的倾向。

他作为学校板球队的首发击球手,生活一直很顺利,直到七年级中期发生了一起事故。一名击球手用板球击中了他的眼镜,这让他的父亲担心他最终可能会头部受伤。作为回应,他的父亲拿起板球棒扔进了井里,宣称除了板球,他什么都可以做。卡马科蒂没有轻易接受这个决定,并抗议了两个月。尽管如此,他很快发现了另一项将成为终生伴侣的爱好——小提琴。他找到了一位住在他家对面的优秀小提琴老师,并开始学习拉小提琴,很快对这种乐器产生了浓厚的兴趣。

十年级是他人生的转折点。他的祖父是一名占星师,他预言他未来会在学业上出类拔萃。这一预言激励卡马科蒂加紧学习。怀着在学业上取得优异成绩的渴望,卡马科蒂考入了位于钦奈市中心麦拉波尔的著名 PS 高级中学。

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Kamakoti 教授正在演奏小提琴

承诺以印度为中心的学术道路

回想起大学时光,卡马科蒂教授回忆道:“我没能通过印度理工学院(IIT)入学考试,所以我就读于 Sri Venkateswara 工程学院。这所学院位于偏远地区,距离我家约 40 公里,公交交通有限。我很幸运能遇到像 SD Nigam 教授、Venkatesha Nayak Sujeer 教授、Raja Raja Verma 教授、Thirumalpad 教授和 N. Venkateswaran 教授这样的杰出教授,他们来自知名教育机构,在计算机架构、物理、化学和电子等学科上为我提供了宝贵的指导。”

正是在工程学院学习期间,Kamakoti 教授接触到了计算机科学和电子学领域。他详细阐述道:“在我上大学的时候,计算机科学是电子学的一个分支。我们学习了一些编程语言,比如 BASIC 和 COBOL,但我们的课程主要集中在数字和模拟电路以及计算机架构课程上。此外,在学习工程学期间,我开始探索与可重构计算的硬件实现相关的高级概念。当时,FPGA 还没有今天这么流行,我使用了一种称为可编程加法器阵列的东西。这些六边形元素就像我们今天使用的 FPGA,我参与开发了一种自重构、容错可编程阵列。我们设计了逻辑、查找表,并定义了数据路径和控制路径。这项工作促成了一种称为内置逻辑块观察器 (BILBO) 的逻辑块观察器的创建。”值得注意的是,当时还未出现互联网,因此他的所有研究和工作都严重依赖于图书馆。

回顾自己的大学时光,他还分享了自己在此期间做出的承诺。“在大学期间,我有幸见到了我的古鲁吉,Kanchi Kamakoti Peetam Sri Chandrashekarendra Saraswati 的阿查里亚。他建议我留在印度,通过我的工作为国家做出贡献。我庄严发誓,我不会出国,不会获得护照,也不会离开印度。我决心留在印度,献身于为国家服务。因此,我在这里继续攻读博士学位,直到今天,我还没有护照。”

利用音乐节奏来记忆有机化学公式

在学校和大学期间,卡马科蒂教授开始广泛尝试卡纳提克音乐和小提琴。他甚至开发出一种独特的方法,利用音乐节奏来记忆复杂的有机化学公式。他回忆道:“我记得自己曾经为一些复杂的有机化学公式而苦苦挣扎。当时,我把它们用数学转化为类似于音乐的方程式,并借助音乐节奏来记忆它们。回想起来,这种创造性的记忆方法非常有效。无论做什么,找到自己喜欢的东西,你就会自然而然地热爱并全身心投入到你的行动中。”

卡马科蒂教授还有幸与传奇歌手、印度宝力奖获得者、已故 MS Subbulakshmi 建立了亲密的关系,他非常喜爱这位著名歌手。

由于他的父亲正在协助 MS Subbulakshmi 学习梵语,Kamakoti 教授有机会参与她的许多录音,包括《Balaji Pancharatna》和其他几部作品。

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在传奇歌手M.S. Subbulakshmi的住所——1992-1996 年左右

组建硅片处理器验证团队

获得理学学士学位后,Kamakoti 教授在 GATE 考试中表现出色,获得了印度理工学院坎普尔分校和印度理工学院马德拉斯分校的录取通知书。出于对研究的热情,他选择留在钦奈,继续他的学术之旅,在印度理工学院马德拉斯分校计算机科学与工程系获得硕士(研究)和博士学位。1994 年,他获得了博士学位。他的专业包括图论、计算几何、计算机架构、信息安全和 VLSI 设计。

在加入母校之前,Kamakoti 教授曾完成过两次博士后工作,一次是在班加罗尔印度科学研究所的超级计算机教育与研究中心,另一次是在钦奈数学科学研究所。他深情地回忆起这段时光,说道:“在这段时间里,我有机会与有成就的人交流,这要感谢我的父亲,他是一位备受尊敬的印度逻辑学家、吠檀多学者和哲学家。他曾担任马德拉斯大学梵文系教授和系主任,他的人脉广泛,包括杰出的教师和思想领袖。”

他于 1997 年结婚。他的妻子来自一个教育背景良好的家庭,与他一样致力于教育。她的家人于 1960 年创办了一所学校,为大约 600 名农村儿童提供服务,而 Kamakoti 教授的曾祖父于 1914 年创办了一所学校,有 1200 多名学生。如今,他们的家人继续指导学校,为数千名贫困线以下的儿童提供教育,这是他们坚定致力于的使命。

卡马科蒂教授和妻子的婚姻不仅仅是两个人的结合,更是他们家族教育传统的融合。在卡马科蒂教授担任学校校长后的几年里,这种对教育的共同承诺变得更加重要。他的目标是在不降低入学标准的情况下为来自农村的孩子提供高质量的教育,这是他一直在追求的使命。

1998 年,卡玛科蒂教授和他的妻子在萨拉斯瓦蒂女神节那天迎来了他们的女儿,他们给她取名为 Bharathi,这是萨拉斯瓦蒂的另一个名字——印度教的知识、智慧、音乐、艺术和学习女神。

卡马科蒂教授的职业生涯继续发展。他搬回钦奈,离父母更近,并在数学科学研究所 (IMSc) 担任博士后。在此期间,他从事理论计算机科学研究,发表了大量论文,并获得了宝贵的见解。他还在 IMSc 建立了一个小型超级计算机集群,这为他提供了构建和维护此类系统的实践经验。

这段时期标志着他职业生涯的转折点,当时他收到了 ATI Technologies 的工作邀请,这是一家在钦奈设立办事处的硅谷公司。他回忆道:“他们给我的薪水是以前的 10 倍。这是一份丰厚的待遇。”

加入公司后,他负责组建一个硅片处理器验证团队。在钦奈设立公司办事处并非没有挑战,包括行政和后勤问题。然而,凭借他在钦奈的根基和人脉,团队成功克服了这些障碍。

为印度打造本土 RISC-V 处理器

此时,卡马科蒂教授收到了印度科学研究所和印度理工学院马德拉斯分校的录取通知。最终,他决定加入印度理工学院马德拉斯分校。这对他来说是一个艰难的决定,他分享道:“一边是我现在的工作,每月薪水约 200,000 ,另一边是助理教授职位,每月薪水 21,000 。在此期间,我的导师不在身边,但他的教诲让我有了清晰的认识和目标感。我很感谢妻子的支持。她用我微薄的薪水管理我们的家庭。这种相互理解至关重要,让我们的房子变成了一个家。这些时刻成为我人生的关键。”

在担任教授之前,他于 2001 年至 2009 年期间参与了多个硬件验证和开发方面的重大项目,与英特尔和赛灵思等公司合作开展了多个项目。他还帮助众多学生就业,Open-Silicon 和英特尔等公司聘用了数名毕业生。

加入印度理工学院马德拉斯分校后,他踏上了 VLSI 之旅。Kamakoti 教授发起了一场活动,强调 VLSI 是一个具有巨大潜力的领域。他恢复了 VLSI 主题的 CAD,该课程之前由他所在系里的其他人负责,但已停止。他于 2001 年发起的 CS 6230 课程引起了极大兴趣,共有 70 人注册。

然而,他很快意识到需要商业工具来支持课程并创造就业机会。他回忆道:“Open-Silicon 的联合创始人 Naveed Sherwani、Satya Gupta 和 Chitra Hariharan 发挥了关键作用。我们获得了教学所需的基本工具,包括 Magma 的许可证。在当时领导 Magma 印度的 Anand Anandkumar 的帮助下,我们以超低价格获得了商业 EDA 工具。这标志着我在印度理工学院马德拉斯分校 VLSI 之旅的开始。”

印度理工学院马德拉斯分校校友的资金支持发挥了重要作用。这些资金使他能够扩大 VLSI 事业并进一步支持博士生。 “从这个不起眼的开始,我开始了在印度理工学院马德拉斯分校的 VLSI 之旅,在那里我们进行了大规模设计,甚至尝试克隆 x86 架构,因为我对 x86 指令集架构有所了解。由于复杂性,这项任务具有挑战性。在那个年代,解码器负责在快速变化的 x86 指令中找到指令边界,这是一项重大成就。”

2003 年左右,他参与并领导了印度政府电子部发起的特别人才发展计划。Kamakoti 教授与其他成员一起成立了可重构智能系统工程 Reconfigurable Intelligent Systems Engineering (RISE) ,旨在设计智能系统。

2009 年,他担任教授,这标志着一个转折点。他回忆道:“我还成为了印度理工学院马德拉斯分校联合入学考试 (JEE) 委员会的副主席,这是一次有趣的经历,尽管我之前没有通过那次考试。这段时间的一个痛苦记忆是,一名苦恼的学生在考试失败后找到我。她从安得拉邦远道而来,她的梦想破灭了。我只能告诉她,我在学术生涯中也曾遇到过类似的挫折,以此来安慰她。我向她保证,她仍然可以取得伟大的成就,幸运的是,这让她感到安心。”

2011 年,他在印度理工学院马德拉斯分校组织了印度首屈一指的 VLSI 设计会议,加强了与 VLSI 社区的联系。2012 年左右,他开始思考自己能为国家做出什么重大贡献。“我觉得我们需要超越学术追求,寻找现实世界的变革项目。APJ Abdul Kalam 博士对 2020 年印度的愿景引起了我的共鸣。他鼓励我们致力于具体的解决方案而不是抽象的概念,这激励我为国家开展一个重大项目。”他解释道。

当时,移动设备和监控摄像头的普及引起了他的注意。处理器的需求量很大。因此,他决定探索为印度打造本土处理器的可能性。“然而,开发处理器不仅仅是设计硬件。我们需要一个强大的软件堆栈和一个处理器市场。这些挑战促使我们探索开放指令集架构。”他讲述道。

最初,Kamakoti 教授及其团队成员考虑了 IBM Power,这是一种开放指令集架构。然而,加入 Open Power 联盟也带来了与预算不符的财务限制。因此,他们也评估了 SPARC,但它的传统和学习曲线对于学术环境来说并不实用。

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印度 RISC-V CPU shakti (Via: shakti.org.in)

2013 年,他们偶然发现了 RISC-V,这是加州大学伯克利分校领导的一个全新的开放指令集架构项目。这一发展激发了他们的兴趣,因为它承诺将是一个严肃、得到良好支持的计划,拥有完整的软件堆栈。一天深夜,他们决定将重点转向 RISC-V,并将该项目重新命名为 Shakti,在梵语中意为“力量”。

2013 年至 2017 年期间,他们孜孜不倦地努力提高人们对 RISC-V 的认识,并让资助机构相信他们项目的重要性。许多人不熟悉 RISC-V,有些人怀疑它的可行性。然而,他们坚持不懈,决心实现自己的愿景。在此期间,他们开发了一个基本的五级流水线处理器作为学生项目的一部分,这为他们奠定了坚实的基础。

成为思想领袖

2017 年,Kamakoti 教授的团队取得了显著进展。在此期间,另一项重大进展是引入硬件描述语言 BlueSpec。BlueSpec 是一种面向规则的编程语言,旨在在设计周期的早期识别常见的设计缺陷,从而显著提高生产率。该团队于 2017 年开始使用 BlueSpec,此次转向 BlueSpec 标志着他们的 Shakti 项目进入关键时刻,该项目旨在开发印度本土CPU。该项目旨在设计和制造印度制造的微处理器,减少对外国制造微处理器的依赖,并促进半导体技术领域的自力更生。

随后,他们从印度政府电子和信息技术部获得了近 150 万美元的资助。这使他们能够在项目的第一阶段开发两款处理器。其中一款处理器采用 180 纳米工艺,在昌迪加尔的半导体实验室 (SCL) 制造。这一重大成就表明印度拥有生产功能性芯片的能力。他们继续前行,与英特尔俄勒冈工厂合作,制造了另一款采用 22 纳米工艺制造的芯片。

这两款芯片巩固了他们在业界的地位。随后,他们在SCL又生产了两款芯片,进一步确立了自己的地位。

在第二阶段,他们将重点转向安全和虚拟机管理程序模式。同时,他们发现初创公司需要在该国建立生态系统。

作为一名有远见的学者,Kamakoti 教授的使命不仅仅是创造处理器;它还包括赋予学生权力并为国家发展做出贡献。他与国家安全顾问委员会关系密切,在那里他有幸与印度总理的国家安全顾问 (NSA) Ajit Doval 和印度国家安全顾问委员会主席 PS Raghavan 一起工作。

此外,Kamakoti 教授还参与了多家金融机构的工作,在多个委员会和董事会任职,例如国家证券交易所技术常务委员会和城市联合银行董事会。金融洞察力在他担任印度理工学院马德拉斯分校校长期间发挥了重要作用。

“我非常感谢教育部委托我担任印度理工学院马德拉斯分校校长。作为一所顶尖学术机构,该机构在塑造印度教育的未来方面发挥着重要作用。他们致力于这一事业,并接受了《2020 年国家教育政策》中提出的目标。”

卡马科蒂教授团队的重点关注领域之一是提高高等教育的入学率,目前该比率为 26.2%。他们的目标是在未来十年内将其提高到 50%。为了实现这一目标,他们建立了农村互动中心,缩小城乡学生之间的差距。这些中心配备了大屏幕和互联网连接,让偏远地区的学生能够与教育工作者互动并获得学术支持。他们在泰米尔纳德邦和北方邦建立了近 100 个这样的中心,为偏远地区的学生提供支持和激励。他们的愿望是建立 100,000 个这样的中心,并积极为这一崇高的倡议寻求企业社会责任 (CSR) 支持。

卡马科蒂教授的旅程始终以对教育、创新和为国家福祉做出贡献的深切责任感为指导。作为印度理工学院马德拉斯分校的校长,他和他的团队取得了许多成就,包括开设医学院、在坦桑尼亚建立校区以及在印度理工学院马德拉斯分校开设另一个医学科学与工程学士学位课程。在谈到他为确保学院的发展所做的努力时,他承认需要将一些职责下放,以腾出更多时间进行更广泛的战略思考和规划。

“我一直认为,我不应该在行政上拖延事情。我也觉得现在我没有足够的时间去思考研究所的未来,因为行政负担太重了。因此,我必须想办法再腾出 12 个小时来思考研究所的未来。”

Kamakoti 教授最喜欢的几件事
音乐流派:印度古典音乐,包括卡纳提克音乐(Carnatic)和印度斯坦音乐(Hindustani)
音乐导演:Ilayaraja
演员:MG Ramachandran
女演员:Padmini
歌手:MS Subbulakshmi
电影:Nadodi Mannan、奥本海默 Oppenheimer、Sholay
漫画人物:丁丁历险记
漫画书:《The Castafiore Emerald》
食物:羊角豆/秋葵煎饼

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