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姚期智:讓清華成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中心

2013-04-29 13:42:00楊建鄴
自然與科技 2013年6期
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)科學(xué)清華計(jì)算機(jī)

楊建鄴

姚期智(1946—)是世界著名理論計(jì)算機(jī)學(xué)者,曾任普林斯頓大學(xué)William and Edna Macleen講座教授,2000年獲得計(jì)算機(jī)最高獎(jiǎng)——圖靈獎(jiǎng)。2004年,姚期智應(yīng)楊振寧和清華大學(xué)高等研究中心主任聶華桐(1935—)的邀請(qǐng),毅然辭去普林斯頓大學(xué)的講座教授職務(wù),正式加盟清華大學(xué)高等研究中心,成為清華大學(xué)的全職教授。

充滿歡樂和喜悅的奮斗之路

姚期智祖籍是湖北省孝感市孝昌縣,1946年12月24日圣誕夜出生于上海。像很多有志的學(xué)生一樣,因?yàn)槭艿綏钫駥?、李政道獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的鼓勵(lì),當(dāng)他填寫大學(xué)所學(xué)專業(yè)時(shí),選擇了物理學(xué)。當(dāng)然這并不是他出于對(duì)物理學(xué)真正地了解。后來(lái),當(dāng)他開始接觸到相對(duì)論和量子學(xué),了解了其中的意義的時(shí)候,對(duì)物理學(xué)才有了猶如醍醐灌頂?shù)母惺?。姚期智雖然是學(xué)理工科學(xué)的,但對(duì)文學(xué)的喜愛卻一直沒有放棄過,文學(xué)使他學(xué)會(huì)如何更好地與人溝通。1967年他獲得臺(tái)灣大學(xué)物理學(xué)士學(xué)位以后,當(dāng)年就進(jìn)了哈佛大學(xué),成為著名物理學(xué)家格拉肖(Sheldon Lee Glashow,1979年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主)的研究生,開始了自己的物理世界探索之旅,并順利地在1972年獲得物理學(xué)博士學(xué)位。

1970年,中國(guó)同學(xué)會(huì)組織哈佛大學(xué)男生與麻省理工學(xué)院女生野餐。正是在這次野餐中,姚期智認(rèn)識(shí)了在麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的女學(xué)生儲(chǔ)楓。她的端莊的淑女風(fēng)度,立即打動(dòng)了姚期智的心。儲(chǔ)楓也同樣喜歡這位儒雅、帥氣而又富有幽默感的姚期智。姚期智決定與儲(chǔ)楓約會(huì),第一次約會(huì)他們?nèi)チ烁栉鑴≡嚎窗爬傥鑴 短禊Z湖》。認(rèn)識(shí)一年之后,在1971年他們就走進(jìn)了婚姻的殿堂。日后,姚期智驕傲地說(shuō):“‘圖靈獎(jiǎng)和儲(chǔ)楓,是我此生的最愛?!?/p>

結(jié)婚之后,儲(chǔ)楓建議姚期智轉(zhuǎn)行研究計(jì)算機(jī),姚期智覺得她的建議很有道理。他在回憶中曾經(jīng)說(shuō):“就能力和性格而言,我更適合搞計(jì)算機(jī)。物理看重直覺,你必須推想出問題的正確答案,求證也許不嚴(yán)格??蓴?shù)學(xué),包括計(jì)算機(jī),最重要的是你必須用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理來(lái)證明這個(gè)答案。我發(fā)現(xiàn)自己的論證能力在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域更合適?!?/p>

1973年,26歲的姚期智做出了一生中的一個(gè)重要決定:放棄苦心鉆研多年的物理學(xué),轉(zhuǎn)而投向方興未艾的計(jì)算機(jī)技術(shù)。他選擇了以計(jì)算機(jī)聞名的伊利諾伊大學(xué)計(jì)算機(jī)系,再次攻讀博士學(xué)位。1975年,他獲得計(jì)算機(jī)的博士學(xué)位。姚期智和儲(chǔ)楓,有愛情的甜蜜,更有著共同的志趣和共同的事業(yè),難怪有人說(shuō)他們夫妻開的是學(xué)術(shù)“夫妻店”。

信息技術(shù)極大地改變著社會(huì)生活,同時(shí)它又涉及如何保密的問題。因?yàn)榧词怪挥袃扇酥g的聯(lián)系,而且即使使用只有雙方通曉的暗語(yǔ),也存在泄密的可能。信息的安全,是姚期智研究的重要方向,后來(lái)他在這方面取得了舉世矚目的成就。

如果他沒有轉(zhuǎn)行而繼續(xù)留在物理學(xué)的世界里,很有可能他不會(huì)獲得如此大的成就。

在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里游刃有余,碩果累累

姚期智在學(xué)術(shù)領(lǐng)域里研究范圍非常寬廣,不斷向數(shù)據(jù)組織、基于復(fù)雜性的偽隨機(jī)數(shù)生成理論、密碼學(xué)、通信復(fù)雜性乃至量子通信和計(jì)算等多個(gè)尖端科研領(lǐng)域發(fā)起沖擊。早在上世紀(jì)70年代末以前,密碼學(xué)尚屬政府研究范疇,隨著社會(huì)的發(fā)展,人們感到密碼學(xué)在未來(lái)商業(yè)行為中會(huì)越來(lái)越頻繁地使用。怎樣在通信上使用一種保密的方法?怎樣用計(jì)算理論解決密碼學(xué)上的問題?這成為當(dāng)時(shí)誕生的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。姚期智就是從那個(gè)時(shí)候開始做這方面的研究工作的。

事實(shí)上,他在計(jì)算機(jī)極其廣泛的領(lǐng)域里都做出了巨大而獨(dú)到的貢獻(xiàn)。他所發(fā)表的近百篇學(xué)術(shù)論文,幾乎涵蓋了計(jì)算復(fù)雜性的所有方面?,F(xiàn)在姚期智已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)理論方面國(guó)際上公認(rèn)的最拔尖的學(xué)者、世界級(jí)大師。

變化迅猛的計(jì)算機(jī)進(jìn)展,其變化之迅速簡(jiǎn)直使人目不暇接,一般人會(huì)在這樣迅猛變化的面前不知所措,慌了手腳,但姚期智卻反而對(duì)此驚喜不已。他說(shuō):“做研究的人也是不同的,每個(gè)人做事的方式也不一樣。我比較喜歡新奇的東西,有新的方向我就喜歡去看一看,試一試。”“我喜歡做這類事情,怎樣把一個(gè)東西變成一個(gè)問題,然后再去解決它?!?/p>

他還認(rèn)為:集中精力攻自己喜愛的方向,才可能在那個(gè)方向上獲得經(jīng)驗(yàn)和直覺。這樣你在某一段時(shí)間里可能會(huì)非常專注于自己研究的領(lǐng)域,而沒有時(shí)間兼顧其他。姚期智認(rèn)為,這沒有什么關(guān)系,研究本身就會(huì)帶你走出困境:

“年輕的時(shí)候我認(rèn)為我現(xiàn)在做的東西是世界上最重要的,別的事情都不值得做。從某種意義上講這也是一件好事,你認(rèn)為有意義,你才會(huì)有那么大的興趣和那么大的投入。當(dāng)你在你的領(lǐng)域研究鉆研得比較深了以后,慢慢地你的視野會(huì)比較大一點(diǎn),你會(huì)知道你的研究在世界上充當(dāng)一個(gè)怎樣的角色。你會(huì)覺得自己所取得的成就,只是在這個(gè)世界上做出了一點(diǎn)小小的貢獻(xiàn)?!?/p>

姚期智還有一個(gè)重要的體會(huì)是,閱讀是緩解壓力的主要手段之一。讓他感到驚喜的是,這種隨便翻一翻的閱讀方式,對(duì)他的研究視野產(chǎn)生了重要影響。

細(xì)節(jié)決定成敗——對(duì)待科學(xué)研究也是如此

如何對(duì)待挫折和失敗,是研究工作中一件非常重要的事情。因?yàn)樘幚聿缓茫蜁?huì)退縮,或者繼續(xù)蠻干,這樣的話結(jié)果就只可能是徹底失敗。姚期智的經(jīng)驗(yàn)是:最開始不知道做不成功是由于自己太笨,還是因?yàn)閱栴}太難。當(dāng)自己一再失敗的時(shí)候,他會(huì)問自己還會(huì)不會(huì)做出成功的事情來(lái)。過一兩年他會(huì)對(duì)自己有所了解,有所了解以后會(huì)比較容易一點(diǎn)……每一個(gè)人由于性格不同,選擇問題和處理問題的方法也會(huì)不太一樣。他的原則是在選擇課題的時(shí)候,不能選擇超過自己能力太大的課題,不能野心太大,要量力而行,但也不要選擇太容易的問題,最好選擇比自己的能力稍稍高一點(diǎn)的問題進(jìn)行研究。當(dāng)自己的能力得到培養(yǎng)以后,再選擇更難一點(diǎn)的課題進(jìn)行研究。

姚期智說(shuō):剛開始他寫很多文章,看到的問題他都想去解決它。后來(lái)就比較聰明一點(diǎn),選擇比較難一點(diǎn)的問題進(jìn)行研究,寫的文章也會(huì)慢慢少一點(diǎn)。因?yàn)橐婚_始要培養(yǎng)自己的能力的話,就要多做一些事情,等能力夠了以后,才有資格選擇比較重要的事情去做。他的這種性格有助于增強(qiáng)自己的自信心,挖掘自己的潛能,也容易成功。

始終在著名大學(xué)執(zhí)教的姚期智,不僅堅(jiān)守著自己的成功理念,而且還把這種理念直接引入到培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際教育中。了解他的同事都知道,他帶研究生的時(shí)候,常常先出些題目給學(xué)生試一試,看學(xué)生對(duì)問題的興趣和解決問題的能力,了解他們的數(shù)學(xué)根底,看他們對(duì)自己的指導(dǎo)是否適應(yīng),然后采取最合適的方式培養(yǎng)他們。

他還認(rèn)為,學(xué)生能夠積極主動(dòng),有很強(qiáng)的獲得成就的欲望和動(dòng)機(jī)是最重要的。學(xué)生必須對(duì)自己的研究有真正的興趣。他常說(shuō):“我們這個(gè)研究領(lǐng)域比較像數(shù)學(xué),要有很大的興趣才能做出成就來(lái),像做家庭作業(yè)一樣的方式是做不出成就的。”

主持“清華大學(xué)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中心”

作為在國(guó)際一流大學(xué)長(zhǎng)期任教的教授以及在計(jì)算機(jī)理論領(lǐng)域享有世界聲譽(yù)的學(xué)者,姚期智教授很快就出任清華大學(xué)“信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室”學(xué)術(shù)委員會(huì)主任和首席科學(xué)家,立即承擔(dān)起建設(shè)世界一流的清華大學(xué)信息科學(xué)的重任,組織籌建國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

眾所周知,要想建立一流的實(shí)驗(yàn)室,必須邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名學(xué)者、大師來(lái)清華工作,并為教師和學(xué)生作學(xué)術(shù)報(bào)告。姚期智的歸來(lái)一下子就帶進(jìn)了一個(gè)開始是6人、后來(lái)迅即增至10人的“講席教授組”,他們都是國(guó)際上算法和復(fù)雜性領(lǐng)域最出色的華人學(xué)者。

伴隨著姚期智的歸來(lái),清華計(jì)算機(jī)學(xué)科國(guó)際交流的頻率和層次都達(dá)到了一個(gè)新的高度。2006年,清華計(jì)算機(jī)系有3篇論文入選理論計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域最頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議 FOCS(Symposium on Foundation of Computing Science),不僅實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)學(xué)者在該會(huì)議上“零的突破”,而且入選篇數(shù)超過了美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的“超一流”伯克利大學(xué)。更令人振奮的是, 當(dāng)年24歲的博士生陳汐與來(lái)自香港城市大學(xué)的講席教授鄧小鐵合作,出色地解決了理論計(jì)算機(jī)科學(xué)的著名難題——“二人博弈中納什均衡點(diǎn)的復(fù)雜性問題”,并因此獲得2006年度FOCS最佳論文獎(jiǎng)。

這一年,姚期智的團(tuán)隊(duì)還為國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)學(xué)者填補(bǔ)了在《美國(guó)科學(xué)院院刊》上發(fā)文的空白。

姚期智的到來(lái),不僅為清華師生提供了與國(guó)際一流學(xué)者交流的寶貴機(jī)會(huì),更是大大提升了學(xué)術(shù)講座的水平,豐富了學(xué)院的學(xué)術(shù)氣氛。每一次只要是大師的講座,許多慕名而來(lái)的學(xué)生就會(huì)把整個(gè)講堂擠得水泄不通,而精彩的講演也讓清華學(xué)子們真正領(lǐng)略到了大師們的風(fēng)采。

姚期智還經(jīng)常告訴學(xué)生,當(dāng)今的中國(guó)正迎來(lái)史無(wú)前例的最好時(shí)代,有非凡的事業(yè)等待年輕的學(xué)子去實(shí)踐。他勉勵(lì)莘莘學(xué)子珍惜優(yōu)越的環(huán)境資源,投身把清華大學(xué)建設(shè)成世界一流大學(xué)的偉大事業(yè)中。

2007年3月29日,清華大學(xué)在姚期智的努力下成立了“清華大學(xué)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中心”(Institute for Theoretical Computer Science,ITCS)。

中心成立半月之后的4月16日~19日,理論計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中心成功主辦了“第十屆國(guó)際公鑰密碼學(xué)會(huì)議”,來(lái)自世界15個(gè)國(guó)家的學(xué)者參會(huì),姚期智擔(dān)任大會(huì)主席。這是國(guó)際密碼學(xué)研究領(lǐng)域和理論計(jì)算機(jī)研究方向的世界級(jí)盛會(huì),首次在中國(guó)召開,又恰逢該會(huì)議的十周年慶典,可謂意義深遠(yuǎn)。由于有姚期智的威望和信譽(yù),理論計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中心(ITCS)成立以后迎來(lái)了眾多的世界著名學(xué)者來(lái)訪。僅2007年5月,國(guó)外學(xué)者的訪問日程就已經(jīng)安排到了12月31日。美國(guó)兩院院士、1985年“圖靈獎(jiǎng)”得主理查德·卡普(Richard Karp,1935—),2002年“圖靈獎(jiǎng)”得主、著名密碼學(xué)家阿迪·薩默爾(Adi Shamir,1952—)……都先后出現(xiàn)在ITCS的訪問學(xué)者名單上。

姚期智回國(guó)后兩年半,不僅顯著改變了中國(guó)理論計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的研究面貌和學(xué)術(shù)水平,也在廣大華人學(xué)者和學(xué)生中產(chǎn)生了潛移默化的影響。

講席教授滕尚華注意到,現(xiàn)在有很多中國(guó)留學(xué)生回到北京,參加微軟亞洲研究院理論組的招聘面試,這在10年前是不可想象的。至于他自己,以前回國(guó)往往只呆一周左右的時(shí)間,現(xiàn)在有了姚期智的理論計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中心,他每次都會(huì)在北京呆大半個(gè)月甚至更久。他感覺到在姚期智的影響下,北京正逐漸成為理論計(jì)算機(jī)科學(xué)的中心城市之一。

講席教授組成員、香港城市大學(xué)鄧小鐵教授這樣評(píng)價(jià)姚期智的歸來(lái):

清華請(qǐng)來(lái)姚先生,同時(shí)也帶回了他在這個(gè)領(lǐng)域的影響力。從那以后,有很多知名科學(xué)家造訪清華……一些頂尖的計(jì)算機(jī)科學(xué)家說(shuō),只要姚先生在這里工作,清華將會(huì)有越來(lái)越多有天分的學(xué)生進(jìn)入理論計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域,并成為這一領(lǐng)域有影響力的人物。

如何完善世界一流計(jì)算機(jī)學(xué)科建設(shè)的整體規(guī)劃,如何吸引并留住一批頂尖人才、一個(gè)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì),在中國(guó)共同建設(shè)一流的計(jì)算機(jī)學(xué)科,是姚期智目前最關(guān)心的問題。他始終堅(jiān)信:能夠?yàn)橹袊?guó)的高等教育、為中國(guó)的科學(xué)發(fā)展出力,非常值得。

“天然的感情聯(lián)系”

軟件科學(xué)實(shí)驗(yàn)班的每堂課都是姚期智精心設(shè)計(jì)的。每次上課,姚期智都會(huì)選擇生動(dòng)典型的實(shí)例,把學(xué)生引入到最根本的理論問題中。從清華到王府井怎么走路程最短?男女生如何選擇約會(huì)對(duì)象成功率最高?教學(xué)樓里的自動(dòng)售貨機(jī)如何付款最劃算?……這些貼近學(xué)生生活的例子,大大激發(fā)了學(xué)生們的興趣和求知欲。

有一次,姚期智在課堂上“懸賞”出題,承諾請(qǐng)25分鐘內(nèi)解出答案者到“必勝客”吃飯。令他沒有想到和驚喜的是,90%的學(xué)生都在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得出了正確的解答。姚期智信守承諾,按人數(shù)叫來(lái)近百份外賣,獎(jiǎng)勵(lì)了每位答對(duì)的學(xué)生。那天姚期智特別高興,甚至半開玩笑地問學(xué)生:“你們以前有沒有遇到過像我這么好的老師?”

在姚期智眼中,這一群學(xué)生是那么聰明可愛。但姚期智并沒有因?yàn)檫@種特別的鐘愛而放松對(duì)學(xué)生的嚴(yán)格要求。恰恰相反,他的課是出了名的容量大、習(xí)題多,所有作業(yè)必須以英文完成,而且要用專門的科學(xué)論文排版軟件LaTeX來(lái)寫。

除了指導(dǎo)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和帶博士生做研究以外,他每周還要為本科生講4小時(shí)的課。這是姚期智為自己定下的工作量。而他在普林斯頓大學(xué)任教時(shí),每年只不過按照慣例為本科生和研究生各上一學(xué)期的課。他這種不辭辛勞的精神,明顯地顯示出他對(duì)清華本科生所寄予的厚望。2006年春天著手創(chuàng)辦軟件科學(xué)實(shí)驗(yàn)班時(shí),姚期智明確表示:

我們的目標(biāo)并不是培養(yǎng)普通的計(jì)算機(jī)軟件程序員,而是培養(yǎng)具有國(guó)際水平的一流計(jì)算機(jī)人才。

姚期智與微軟亞洲研究院沈向洋院長(zhǎng)一起探討,為軟件科學(xué)實(shí)驗(yàn)班制定培養(yǎng)方案,編寫教學(xué)計(jì)劃。按照這個(gè)計(jì)劃,8門高水平核心課程分別由姚期智等知名教授和來(lái)自微軟亞洲研究院的高級(jí)研究人員承擔(dān),其中由姚期智親自主講的《理論計(jì)算機(jī)科學(xué)》是國(guó)內(nèi)首次開設(shè)的計(jì)算機(jī)理論課程。

8門核心課程中,有4門課程由微軟亞洲研究院的高層研究人員講授,他們將最新的科研進(jìn)展和課題引進(jìn)教學(xué)。2006年秋,來(lái)自微軟的教員竟然講到了當(dāng)時(shí)還未在中國(guó)上市的Vista操作系統(tǒng)。那時(shí),很多講授類似課程的教師,都還無(wú)法獲得任何有關(guān)Vista的具體資料。

培養(yǎng)方案將大四整整一年設(shè)置為實(shí)踐教育和研究訓(xùn)練時(shí)間,地點(diǎn)在微軟等國(guó)際知名的大IT公司,采用雙導(dǎo)師制,以保證教學(xué)的規(guī)范性和工程實(shí)踐的先進(jìn)性。姚期智說(shuō):

我們要多為學(xué)生提供增加基礎(chǔ)理論知識(shí)的機(jī)會(huì),同時(shí)也要不斷豐富他們將理論用到實(shí)際方面的經(jīng)驗(yàn)。唯有具備深厚的理論基礎(chǔ)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力,他們才能適應(yīng)未來(lái)的工作環(huán)境。

對(duì)中國(guó)學(xué)生,姚期智給予了超乎尋常的愛心和耐心。他給學(xué)生買來(lái)舒適的座椅,為的是讓他們喜歡來(lái)實(shí)驗(yàn)室,坐下來(lái)好好想問題。談到在普林斯頓與在清華教學(xué)的不同,姚期智說(shuō):

“心理上的滿足感會(huì)不一樣。雖說(shuō)“科學(xué)無(wú)國(guó)界”,但是在為中國(guó)的年輕人講解知識(shí)、看到他們真正吸收了的時(shí)候,心里會(huì)有特別的感覺。我想是有一種天然的感情聯(lián)系吧?!?/p>

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