来源：改革网作者：旭亮时间：2025-10-18
从实验室到技术大规模商用进程，从操作系统到国内领先的RISC-V芯片，上海交通大学人工智能学院助理教授、博士生导师冯二虎，带领青年科技团队，始终把研究重心聚焦于构建全国产化、高安全性的软硬件协同计算体系，牢牢把握RISC-V芯片在安全机制等方面存在的大量空白与机遇，大胆创新，扎实攻关，在国际上率先提出了基于开源RISC-V架构的可信执行环境系统：“蓬莱”。相关成果应用在开源鸿蒙和开源欧拉等国产操作系统，服务于上亿RISC-V芯片，落地在华为、阿里、字节等真实的商业场景中。该项创新性核心理论成果，发表于SOSP、OSDI、ISCA、ASPLOS、 HPCA等操作系统领域国际顶级会议，获得了国内外同行的广泛认可，为国产芯片的安全能力构建提供了关键的理论与技术支撑。
面对缺“芯”少“魂”困境，就要选择有意义有难度的研究方向
成立不久的上海交大人工智能学院，教职团队平均年龄仅35岁，每一位青年教师和科技人员，始终牢记“国家所需，交大责任”，认真耕耘，很有冲劲，在操作系统、光子芯片、人工智能等关键领域实现一系列突破，从技术跟跑到产业领跑，从实验室研究到大规模应用，逐步扭转被动局面。冯二虎团队正是这样一支年轻而有冲劲的科研力量。
2017年，冯二虎正式开始涉足科研一线，他秉承了交大求实创新的精神，把自己的研究方向瞄准了芯片和操作系统这一高科技领域。50多年来，操作系统一直为欧美垄断，国产芯片发展遇到极大限制，冯二虎及其团队成员，以不服输的勇气，一头扎入其中，一干就是八年。
“那时候，有很多热门的研究方向，出成果快。但是，我想做一些真正能够帮助国家解决科技‘卡脖子’问题的工作，哪怕只是非常微小的一点进步。”回忆起当初选择科研方向，冯二虎还记忆犹新。
芯片和操作系统研究，一直是计算机学科中难度较大的领域，也是冷门方向，很难做出成果。冯二虎在选择这一方向的时候，这一研究领域还没有受到广泛重视。好在他的老师们有了非常良好的开端。
2017年是操作系统研究重要之年，这一年冯二虎开始系统学习华为鸿蒙操作系统首席科学家陈海波老师及其团队开设的操作系统课程。早在十年前，陈海波团队就打破欧美在操作系统的垄断，发表了亚洲第一篇操作系统领域的顶级会议论文，在老师们的努力下，上海交大如今超越了MIT、斯坦福、伯克利等国外顶级高校，成为csranking排名中操作系统领域第一的高校。
老师们的奋斗事迹，鼓舞了冯二虎，也坚定了他的选择。冯二虎说：“从老师到学生，科研是一种传承，老师们走出了国产操作系统‘0’到‘1’的关键一步，或许就要在我们这一代，实现追赶甚至反超”。这个目标从那时起，就一直激励着他去克服之后科研路上一个又一个的挑战。
数据保护在自己手中，打造全国产化安全芯片和操作系统
2020年，冯二虎以致远荣誉直博生的身份，继续在上海交大攻读计算机博士学位。导师给了他一个非常有挑战性的课题：能不能建构一个从软件到硬件都是国产的安全系统，将个人隐私和公共机密数据保护在我们自己手中。
这看似简单的一句话，冯二虎团队熬过很多个通宵，扎实耕耘了整整五年。在充分调研国内外相关领域后，冯二虎发现RISC-V架构是一个潜在的机会。RISC-V架构的推出就是为了实现全部开源开放的芯片指令集，每一位研究者都能够向其中提交代码与方案，并且不会受到国外长臂管辖。然而，作为一个新生的架构，RISC-V远远没有x86 （电脑芯片）和ARM（手机芯片）来的成熟，很多技术都是空白，特别是在安全领域。冯二虎花了两年的时间，开发了基于开源RISC-V芯片设计的软硬件一体的安全架构：蓬莱，相关工作发表在了被誉为操作系统领域的“奥斯卡”会议OSDI上。之后，冯二虎又自主研究芯片架构设计，并先后在芯片领域的顶级会议上发表论文，实现了从CPU核心，内存与加速器全栈式软硬一体的安全架构方案，相较于国外高校与企业的方案提升了10~1000x的性能，并多次收到国内外高校、企业的邀请，进行学术分享。
科研成果从“书房”到“企业”，支撑国产芯片技术规模化商用进程
“很多学术工作，除了发表论文外，并不会对我们的实际生活产生多大影响，我想将我们的工作真正用在某些领域”。正如冯二虎说的那样，基础研究要有价值，就应该体现在对实际产业的赋能上。
把论文写在大地上，写进大企业，写进生活中，冯二虎团队积极推动学术研究与产业实践深度融合、落地使用。他和国内领先的RISC-V芯片制造企业奕斯伟、芯来、平头哥、赛昉开展了紧密的产学研合作，将研发的芯片级安全技术以开源免费方式贡献给产业界，显著增强了国产RISC-V芯片的产品竞争力与安全可信水平，相关技术已成为应用于数亿片规模的RISC-V芯片中，有力支撑了国产芯片技术的规模化商用进程。
除了芯片，在操作系统，冯二虎团队同样以开放与赋能的心态，积极融入国产开源操作系统社区建设，与开源欧拉、开源鸿蒙等主流国产操作系统社区深度合作。合作取得成效，其研究成果为提升国产操作系统的安全性、可靠性及性能提供了核心技术支持，并因此获得国产最大服务器操作系统欧拉颁发的“2023年度优秀项目奖”，体现了产业界对其技术贡献的高度肯定，真正做到了把科研成果从“书房”落地到“企业”。
科研只有开源开放，才能逼迫自己不断进步。“中国科学院院士，我们校长丁奎岭多次说过，开源是推动开放发展、共同发展的重要路径。我不想打造一个封闭的系统，我们还是要去拥抱世界；将我的工作成为国际标准，是我最终的追求”。冯二虎怀揣这样的目标，积极参与国际社区共建，参与全球技术治理与标准建设。团队成员先后与英特尔等国际企业协同合作，共同参与制定RISC-V国际标准中的关键安全规范，包括UEFI安全启动标准和RISC-V官方固件动态隔离域技术等。这些由中国科研团队主导推动的技术标准，已成为RISC-V全球生态中不可或缺的重要组成部分，标志着我国在参与乃至引领全球基础架构技术规则制定方面迈出了坚实步伐。
抓住变革中新机遇，发现多种国际主流AI加速器中漏洞，攻关智能时代新型系统软件
2023年，ChatGPT发布，以大模型（LLM）为代表的AI浪潮彻底改变了学术界。ChatGPT打破了人们对于AI的认知，将AI从图像识别、翻译等专用领域，扩展到了通用领域。同时，模型智力、表达能力获得了数量级的提升。
冯二虎团队响应国家在AI领域的战略布局，将研究视野拓展至AI加速器与大模型系统优化这一前沿方向。面对AI算力芯片领域的新挑战，团队将AI加速器NPU作为研究重点。NPU，俗称神经网络处理器，它不同于被国外长期把控的CPU和GPU处理器，在NPU的设计与研发上，国内一些企业有着先发优势与实践经验。这两年，冯二虎团队特别重视NPU的安全与效率两大核心课题。在安全方面，团队发现存在于多种国际主流AI加速器中的底层硬件漏洞，该研究成果被苹果、高通、ADM等相关厂商确认并修复，保证了用户的数据安全，为全球AI芯片的安全防护作出了贡献。在效率方面，团队自主研发了高性能大模型推理引擎，成功实现了在主流智能手机端侧的高效部署，推动了大模型技术在终端设备上的实用化进程。展开攻关，如何高效地使用NPU，以及如何利用异构的NPU算力这三个关键问题，在操作系统和体系结构领域的顶级会议：SOSP和ISCA发表三篇论文。其中，关于NPU漏洞的研究被证实在苹果、高通、AMD等大量国外AI加速器中都存在，并得到相关芯片厂商的确认与及时修复。在提升计算效率上，冯二虎率领团队实现了LLM推理引擎，进一步推动了大模型在个人终端上的应用。
除了针对AI计算核心NPU的系列研究，冯二虎团队还致力于让大模型真正为用户做实事，让大模型从“作诗”到“做事”不断演进，更好地赋能千行百业，团队致力于推动大模型具备直接操作软硬件系统以执行复杂任务的能力。为此，研究团队完成了从高质量数据收集、模型训练优化到系统部署开发应用全栈软件技术的攻关，开发出了具备高任务完成率的智能体系系统MobiAgent。该系统的全部训练依托国产华为NPU集群完成，并在实际测试中展现出优于国际同类模型的性能，为构建完全自主可控的AI应用生态提供了重要的技术验证与示范。
AI发展异常迅猛，模型迭代甚至以月为迭代周期，如何能够持续保持我国在大模型领域不落后，是冯二虎团队这一代年轻科研探索者的使命。冯二虎团队将努力应对全球科技竞争挑战，扎根国产操作系统、芯片架构和人工智能系统升级优化等基础核心领域研究，持续深入研究，作出中国年轻科研工作者自己的贡献。