姚期智给中国计算机学科带来了什么

2007年07月02日 来源: 东大先声网(原载:科技日报) 浏览次数: 0

姚期智的全职回国,填补了国内计算机学科的一项空白。这不只是因为他无可争议的学术大师身份,更因为在他所从事的算法和复杂性领域,当时几乎还看不到中国国内学者的身影。姚期智带来了一个从6人增至10人的讲席教授组,他们都是国际上算法和复杂性领域最出色的华人学者。清华的计算机学科第一次集齐了理论、应用、系统结构和软件四大领域的优秀学者,这在国际上也是不多见的———

大师的课明白易懂

329日,星期四。像往常一样,姚期智走进清华大学第六教学楼二层的一间教室。950分,清华大学软件科学实验班的课照常开始。

全英文授课,全英文交流。没有国界,没有教材,没有拘束,甚至也没有台上台下、课上课下的分明界限。学生们用流利的英语提问,问题尖锐而幽默,课堂上不时响起阵阵笑声。

这样的课堂,让人很难想象,讲授的内容是艰深难懂的理论计算机科学。

大师的课就是明白易懂。一位旁听该班课程的基础科学班大二学生这样评价。由于对量子计算感兴趣,他已经旁听过一个学期的课了。

软件科学实验班的每堂课都是精心设计的。每次上课,姚期智都会精心选择生动典型的实例,将学生引入最根本的理论问题中。从清华到王府井怎么走路程最短?男女生如何选择约会对象成功率最高?教学楼里的自动售货机如何付款最划算?这些贴近学生实际生活的例子,大大激发了他们的兴趣和求知欲,更重要的是让他们体会到基本数学工具的强大威力,明白理论何所来,可向何处去。

知识面前人人平等。姚期智说,自己不会感觉到老师和学生的分别,他上课就是在与学生对话。他经常将学生们请上讲台。对于许多见所未见的问题,学生们往往能提出各种不同的解决方案,有些甚至是姚期智自己都没想到的好主意。每到这时,姚期智都会觉得自己得到了最好的回报。

有一次,姚期智在课堂上悬赏出题,25分钟内解出者请吃必胜客。令他惊喜的是,90%的学生在规定时间内作出了正确的解答。对任何一家必胜客而言,近百人的就餐队伍显得过于庞大。但姚期智信守承诺,按人数叫来外卖,奖励了每位答对的学生。

在姚期智眼中,这是一群聪明可爱的学生。从过去一年的教学、考试情况来看,班里最优秀的学生已经超过了他在国外见过的最好的本科生。但姚期智并没有因为钟爱而放松对学生的要求,恰恰相反,他的课是出了名的容量大、习题多。所有作业必须以英文完成,而且要用专门的科学论文排版软件LaTeX来写。

对于姚期智严格训练科学规范的苦心,同学们大多能够理解。在清华大学2005—2006学年春季学期对873门本科课程进行的学生问卷评估中,《理论计算机科学》课程居理论课前十位。曾担任过该课助教的博士生蔡洪旭说:这么大作业量的课还可以做到让学生都很喜欢,实在很不容易。

在姚期智的精心调教下,软件科学实验班两个年级的大多数学生已经摆脱了最初的压力与迷茫,变得活跃而自信。他们中既有工作能力极强的计算机系科协主席,也有第29ACM国际大学生程序设计竞赛金牌得主,甚至还有计算机游戏界面设计方面的专家,虽然特点不一,但都灵性十足。

从根部解决问题

除了带博士生做研究、亲自指导本科生的毕业设计外,每周还要为本科生讲4小时的课,这是姚期智为自己定下的工作量。而他在普林斯顿任教时,只是每年按惯例为本科生、研究生各上一学期的课。

2006年春天着手创办软件科学实验班时,姚期智明确表示:我们的目标并不是培养普通的计算机软件程序员,我们要培养的是具有国际水平的一流计算机人才。

回国之初,姚期智原本计划尽快构建一个培养博士生的良好机制,打造一支好的研究团队。但随后在清华的亲身感受,让他逐渐萌生了精英教育要从本科生开始的想法。姚期智在普林斯顿大学的关门弟子、目前在加州理工学院做博士后研究的张胜誉说:看到完善本科教育的重要性后,他不惜扎到最深处,从根部解决这个问题。他在本科生中开办软件科学实验班,自己一点点教起,这是很费气力的一件事。

由姚期智主导并与微软亚洲研究院沈向洋院长一起探讨,制定了软件实验班的培养方案,编写了教学计划。按照这个计划,8门高水平核心课程分别由姚期智等清华大学知名教授和来自微软亚洲研究院的高级研究人员担纲,其中由姚期智亲自主讲的《理论计算机科学》(1)(2),是国内首次开设的计算机理论课程,主要内容正是他最精通的计算机算法设计及复杂性领域。这门课特别加强了学生的计算机理论基础,为国内计算机理论教育首开先河。

8门核心课程中,有4门课程由微软亚洲研究院的高层研究人员讲授。这些研究人员活跃在计算机研究和开发领域的最前沿,他们将最新的科研进展和课题引进教学,内容丰富,信息量大,难度高,如从2006年开始开设的程序设计和算法基础操作系统两门课,在课程先进性和工程性上都有所突破,令人耳目一新。

培养方案将大四整整一年设置为实践教育和研究训练时间,地点设在微软等国际知名的大IT公司,指导教师采用双导师制,保证教学的规范和工程实践的先进。姚期智还把前来访问的国际知名学者悉数请到软件班课堂上,深入浅出地介绍他们各自专长的研究领域;与此同时,他还想办法让这个班最优秀的学生到美国前五位的大学学习、交流。

在大师的课堂里,在世界一流学者和高级研究人员的指导下,接受最先进的计算机理论教育和工程教育,软件班的学生很幸运。2006年秋,来自微软的教员竟然讲到了当时还未在中国上市的Vista操作系统———那时,很多相应课程的教授都还无法获得任何有关Vista的具体资料。

一次又一次零的突破

20025月,在上海、南京和北京,姚期智第一次与国内计算机领域学者进行了广泛的接触和交流。对于这一系列多少带有启蒙色彩的报告,孙晓明和张胜誉有着同样清晰的记忆。

那时他们都是清华计算机系的研究生。为了让学生一场不落地听完报告,姚期智在复旦演讲时,张胜誉的导师应明生教授甚至将组里所有人都送到了上海。这些报告第一次大范围地让国内相关领域学者、尤其是年轻人看到,国际一流学者正在进行怎样的研究工作,同时也使我们真正领略了大师的眼界和风范。

接下来的巧合也许就有了某种必然性:张胜誉作为姚期智在普林斯顿的关门弟子赴美留学,孙晓明则成为姚期智在清华指导的第一位博士生。

正是在这一次的访问中,清华学生的聪敏好学给姚期智留下了深刻的印象;次年,他欣然接受领衔组建计算机系讲席教授组的邀请;又过了一年,也就是20049月,姚期智辞去普林斯顿的终身教职,正式加盟清华大学高等研究中心,成为清华大学的全职教授。

姚期智的全职回国,填补了国内计算机学科的一项空白。这不只是因为他无可争议的学术大师身份,更因为在他所从事的算法和复杂性领域,当时几乎还看不到中国国内学者的身影。而这一领域既是美国理论计算机科学的主流方向,又是计算机界最高奖项———“图灵奖获奖人数最多的一个方向,对计算机产业界的发展具有重要的指导性意义。

姚期智带来了一个从6人增至10人的讲席教授组,他们都是国际上算法和复杂性领域最出色的华人学者。清华的计算机学科第一次集齐了理论、应用、系统结构和软件四大领域的优秀学者,这在国际上也是不多见的。

2003年到2006年,除了为各自重点负责的博士生提供学术指导和国际交流的机会,讲席教授平均每人每年会在清华呆1—2个月时间。其中,美国加利福尼亚大学计算机系教授姜涛曾用整整一年时间,为学生系统讲授一门高级算法的课程,并于2006年成为教育部第七批长江学者讲座教授。

随着姚期智的归来,清华大学计算机学科国际交流的频率和层次都达到了一个新高度。以姚期智创建的理论计算机科学研究中心(ITCS)为例,2007年国外学者的访问日程已经安排到了1231日。普林斯顿高等研究院唯一一位从事计算机科学研究的教授AviWigderson,美国两院院士、1985图灵奖得主RichardKarp,因与Rivest,Adleman共同提出RSA密码获得2002图灵奖的著名密码学家AdiShamir……这些名字都曾出现在ITCS的访问学者名单上。

在这样的学术氛围中成长起来的年轻博士生们,用后生可畏的气势做出了回报:2006年,清华计算机系有3篇论文入选与STOC(世界理论计算机领域顶级会议)并列的最顶级学术会议FOCS,不仅实现了国内学者在该会议上零的突破,入选篇数甚至超过了美国计算机科学领域的超一流大学———加州大学伯克利分校。更令人振奋的是,当年24岁的博士生陈汐与来自香港城市大学的讲席教授邓小铁合作,出色解决了理论计算机科学的著名难题———二人博弈中纳什均衡点的复杂性问题,并因此获得2006年度FOCS最佳论文奖。

这一年,姚期智组还为国内计算机学者填补了在《美国科学院院刊》上发文的空白。

在美国威斯康星州,姚期智的博士生陆品燕曾经遇到理论计算机界著名大牛、因奠定NP-Completeness理论基础获得1982图灵奖StevenCookCook告诉陆品燕,清华最初进入他的视野,是作为研究生的重要生源地之一;但是现在,他更要把清华看成一个重要的竞争对手。

2007416—19日,理论计算机科学研究中心成功主办了第十届国际公钥密码学会议(PKC07),来自世界15个国家的学者来参会,姚期智担任大会主席。这是国际密码学研究领域及理论计算机研究方向的一次世界级别的盛会,首次在中国、在清华大学召开。

姚期智回国两年半,不仅显著改变了国内理论计算机领域的研究面貌和学术水平,也在广大华人学生、学者中产生了潜移默化的影响。在姚期智的影响下,北京正逐渐成为理论计算机科学的中心城市之一。

今年329日下午,教育部部长周济、时任科技部部长徐冠华共同到清华看望姚期智,并就高水平人才引进和世界一流学科建设等问题详细征询了姚期智的意见。周济强调,姚先生全职归来并以其人格魅力带动一批人才回国发展计算机学科,堪称是一面旗帜。徐冠华也谈到,像姚期智这样的旗帜性人物回国,必然会产生一个放大效应

新闻背景

20049月,图灵奖获得者、中国科学院外籍院士姚期智教授卖掉了他在美国的房子,正式加盟清华大学高等研究中心,担任全职教授,成为清华大学引进的又一位世界级大师。

图灵奖由美国计算机学会于1966年创立,以计算机概念的创始人图灵的名字命名,是世界计算机科学领域的最高奖项,有计算机界诺贝尔奖之称。多年来,姚期智先生以其敏锐的科学思维,不断向新的学术领域发起冲击,在数据组织、基于复杂性的伪随机数生成理论、密码学、通信复杂性乃至量子通信和计算等多个尖端科研领域都做出了巨大而独到的贡献。他所发表的近百篇学术论文,几乎覆盖了计算复杂性的所有方面,是计算机理论方面国际上最拔尖的学者。

———据清华新闻网

(文 程曦卢小兵 摄影 郭海军)