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华裔科学家、"图灵奖"获得者姚期智剪影(曾铁 赵谊伶) 2011/05/19

曾铁 赵谊伶

 

(一)

2000年“图灵奖”获得者、美籍华裔计算机科学家姚期智(Andrew Chi-chih Yao;英文名字安德鲁·姚),1946年12月24日出生于上海,他是目前唯一获得“图灵奖”的华人及亚洲人,目前定居北京(已获北京“绿卡”),是中国清华大学理论计算机科学研究中心全职教授和台、港多所大学客座教授以及大陆多所大学名誉教授等。

著名计算机学家姚期智幼年随父母由上海移居台湾,1967年,他获得台湾大学物理学士学位,之后赴美国深造。同年,姚期智走进了哈佛大学,在导师、著名物理学家S、L、格拉肖(1979年诺贝尔物理学奖得主)指导下学习、深造,1972年获哈佛大学物理学博士学位。次年,姚期智做出了一生中的重要决定:放弃苦心钻研多年的物理学,转而投向方兴未艾的计算机技术。他来到以计算机科学研究闻名全美的伊利诺大学研究生院继续学习;1975年,又获伊利诺大学香槟分校计算机科学博士学位。

他曾说:“就能力和性格而言,我更适合搞计算机。物理看重直觉,你必须推想出问题的正确答案,求证也许不严格。可数学,包括计算机,最重要的是你必须用严密的数学推理来证明这个答案。我发现自己的论证能力在计算机领域更合适。”他的转向、改行及结果证明,他的选择是正确的。姚期智回忆道:“我的太太是学数学的,但她在麻省理工学院攻读博士学位时,所撰写的论文是有关理论计算机方面的。那段时间,我受到她的影响,开始接触到一些理论计算机方面的问题,同时也接触到一些正在做这方面课题的研究者——可以说是一种机缘巧合,我发现自己对计算机科学居然如此有兴趣,甚至超过了对物理学本行的热衷程度,理论计算机为我打开了另一扇硕大而迷人的窗户!”那时,美国大学里,第一个计算机系的成长史不过10年时间,姚期智却执意转行研究计算机科学。如是,他教育经历的最后一段履历,定格在了1975年的第二个博士学位,并在此后近30年间,在美国各所顶尖学府中,以计算机科学相关领域为主业,从事教学与科研工作。获得计算机科学博士学位后,姚期智先后在麻省理工学院数学系(1975—1976)、斯坦福大学计算机系(1976—1981,1983—1986)、加州大学伯克利分校计算机系(1981—1983)等高校从事教学和研究;先后任助教授、教授;1986年至2004年任普林斯顿大学计算机科学系教授。姚期智有丰富的项目组织、管理经验,曾任美国国科会资助的“卓越中心”DIMACS副主任等。

姚期智的偶像是物理学家爱因斯坦和杨振宁,与后者关系很好。工作之余,他喜欢欣赏古典音乐、博览经史子集。多年来,姚期智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、密码学与通信复杂度计算理论乃至量子通信和计算等多个尖端科研领域,都做出了巨大、独到的贡献。他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,他在获图灵奖之前,就已在不同的科研领域屡获殊荣,是计算机理论方面国际上最拔尖的学者。姚期智是美国计算机协会会员、美国科学院院士、美国人文及科学院院士、中国科学院外籍院士及台湾中央研究院院士等。他获得过美国工业与应用数学学会波利亚奖,美国计算机协会算法与计算理论分会以算法设计大师克努特命名的首届克努特奖(高德纳奖)等荣誉。2005年,他获得了我国政府为在我国现代化建设中做出突出贡献的外国专家设立的“国家友谊奖”等。

因对计算理论,包括伪随机数生成、密码学与通信复杂度的诸多贡献,美国计算机协会(ACM)决定把2000年度的图灵奖(该奖是为纪念英国著名数学家、现代计算机发明者之一与“人工智能之父”阿·图灵于1966年设立的;它是美国计算机协会给在计算机领域做出重大贡献者颁发的国际性奖项,被喻为“计算机界的诺贝尔奖”;“图灵奖”对获奖者要求极高,评奖程序极严,一般每年只奖励一名计算机科学家,只有极少数年度有两名以上在同一方向上做出贡献的科学家同时获奖。目前“图灵奖”由英特尔公司以及谷歌公司赞助,奖金为250,000美元。每年,ACM要求提名人推荐本年度的图灵奖候选人,并附加一份200到500字的短文,说明被提名者为何应获奖。然后,ACM组成评选委员会对被提名者进行严格评审,并最终确定当年获奖者)授予姚期智,以奖励他对计算理论做出了诸多“根本性的、意义重大的”贡献。

姚期智夫人储枫(Francis Yao;英文名字弗朗西丝·姚)毕业于台湾大学数学系,是麻省理工学院博士,曾在美国多所大学任教,也是位知名的华裔科学家(图灵奖另一得主、电脑界祖师爷与算法大师D·E·克努特的中文名“高德纳”,是储枫于1977年克努特访问中国前起的),其母是散文作家。姚期智夫妻俩相识相知于美国,婚后他们常联名发表科研论文,可谓珠联璧合。业余时间,她喜欢读人物传记等。在获得图灵奖后,姚期智幽默地说,这一个“比较重要”的荣誉,只是他“一生中最成功的两件事之一”,而另一件事,就是娶到了太太储枫。姚期智具东方人的温良恭俭让之特性,他们夫妻的恩爱是公认的,业务上又各有绝技、出类拔萃,可谓德艺双馨的一对。2004年,储枫由美国去香港城市大学任计算机科学系系主任,也是受到了姚期智的鼓励。储枫表示,姚期智是个很有决断力的人、不喜欢拖泥带水;他认为来华任教能为中国的高等教育、为中国的科学研究出力,所以很值得。最重要的是,清华有许多很好、很有潜力的学生,对他们的培养刻不容缓。储枫是台北市女子第一高中学生,也是香港城市大学科学系讲座教授、美国科学促进会会士等,她是姚期智的良师益友,对他有重大影响。现在,她仍不时地与丈夫就计算机科学共同切磋。

(二)

著名物理学家杨振宁等创办于1997年的北京清华大学高等研究中心,聘请姚期智来清华工作。如是,2004年9月他辞去普林斯顿大学终身教授之职,卖掉了美国的房子,来到北京担任清华大学全职教授。2007年3月,姚期智领导成立了清华大学理论计算机科学研究中心,出任清华大学信息科学与技术国家实验室学术委员会主任和首席科学家,承担起建设世界一流的清华大学信息科学的重任。在他的领导下,清华大学理论计算机科学研究中心,现已是一个世界级领先的计算机科学研究中心。离开美国前,他就为何选择去清华大学任教这一大家关心的问题说:“清华大学高等研究中心主任聂华桐教授和杨振宁教授一直尽心竭力的邀请我回去,我们畅谈过很多次,我深深的为他们那种振兴中国科学的精神所感动。同时,中国近年来的发展态势实在令人刮目相看,要用发展的眼光看中国,我很愿意把自己投入到一个有发展的事业中去。”他还说:“我所从事的研究在清华大学甚至在中国还是空白,我希望把美国先进的科技带回去,带动中国的发展。”

姚期智在香港中文大学任教时指出,内地科研人才的资质,绝不比美国等地逊色,但在研究理论及方法上,则有待提升。生在上海、长在台湾,工作、研究在美国的姚期智说:“中国是我的祖国,我受中国传统文化的教育和影响是非常深厚的,我对整个中国的感情非常深厚。目前国内有一个很好的目标,要建设出几个世界一流的研究型大学来,我觉得我现在能在清华参与这件工作也算是一点小小的贡献。希望能尽点儿微薄之力。”来京工作后,姚期智教授决定在清华大学本科生中开办软件科学实验班(“姚期智计算机科学实验班”);2006年,实验班首次招生。他明确表示:“我们的目标是要培养具有国际水平的一流计算机人才。”姚教授在普林斯顿大学的学生张胜誉博士,对此由衷钦佩:“他不惜扎到最深处,在根部解决问题。从本科生一点点教起,这是很费气力的一件事!”姚期智亲自为实验班制定培养方案、编写教学计划。8门高水平核心课程分别由姚期智等知名教授和来自微软亚洲研究院的高级研究人员担纲。姚期智教授还把前来访问的国际知名学者悉数请到软件班的课堂上,并想办法让这个班优秀生到美国排名前5位的大学学习、交流。目前,实验班首批24名学生已经出炉,13人留在清华继续攻读,11人赴美国、法国等地进行科学探索。该软件科学实验班的每堂课都是精心设计的。每次上课,姚期智教授都会选择生动典型的实例,将学生引入到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。他说,班里最优秀的学生,已超过了他在国外见过的最好本科生。姚期智教授的课容量大、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来写等。清华大学曾就873门本科课程对学生进行问卷评估,姚期智教授的“理论计算机科学”课程居理论课前十位。在姚期智教授的精心调教下,软件科学实验班的学生活跃而自信。他们中既有工作能力极强的计算机系科协主席,也有第29届ACM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”,都灵性十足。

姚期智教授全职来华工作,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。他来华工作填补了国内计算机学科的空白,由此,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。姚期智还带来了一个从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,深度参与清华大学的人才培养工作。除了对各自重点负责的博士生进行学术指导和提供国际交流的机会外,讲席教授平均每人每年会在清华待1—2个月。其中,美国加州大学计算机系教授姜涛,曾用整整1年时间为学生系统讲授一门高级算法的课程,并成为教育部第七批“长江学者”讲座教授。姚期智教授的到来,清华大学计算机学科的国际交流频率和层次都达到了新高度。普林斯顿高等研究院惟一一位从事计算机科学研究的教授A·维格旦宋,美国两院院士、图灵奖得主R·卡帕,图灵奖得主、著名密码学家A.肖米尔等都出现在访问学者名单上。图灵奖得主S·库科说,清华大学进入他的视野,是作为研究生的重要生源地之一;现在,他要把清华看成一个重要竞争对手了。波士顿大学教授、清华大学的讲席教授组成员滕尚华注意到,现有很多中国留学生回到北京,参加微软亚洲研究院理论组的招聘面试,这在10年前是不可想像的。他感觉到在姚期智的影响下,北京正逐渐成为理论计算机科学的中心城市之一。香港城市大学教授、清华大学讲席教授组成员邓小铁说:“清华请来姚先生,同时也带回了他在这个领域的影响力。从那以后,有很多计算机领域知名科学家造访清华,这种现象通常只会出现在极少数世界顶尖的大学里。在国际会议上,这也是人们谈论的最有趣的话题之一。一些顶尖的计算机科学家直率地对我说,只要姚先生在这里工作,清华将会有越来越多有天分的学生进入理论计算机科学领域,并且成为这一领域里有影响力的人物。”

(三)

当下,姚期智的主要科研方向是密码学、量子计算机等,他期望在密码学上再有贡献与收获——力求密码零破解(密码不能被破解)。他说:“现今世界上最安全的口令原来都不安全,所以大家都争先想研制出量子计算机,几秒之内就能破解出当前的口令,然后再利用量子计算机研究出世上最严密的口令。”2008年,在“信息与创新学术论坛”上,姚期智做《信息技术背后的科学》的演讲。会后姚期智受访时说:中国软件技术创新方面没打出国际产品,这应归纳到培养人才的缺失。拥有基本创作方案再配合投资条件,才能变成产品;如何保障信息安全是一很难达到的事情,若不是深厚的结构和完善的安全理论,就没法保证,因此在这方面的基础研究还需加紧。虽然这方面的国际产品相对成熟,但理论上也还在摸索。他强调,在未来10至20年间,计算机应用将还是在电子商业以及制作动画电影等娱乐方面发挥作用。同时在商业的巨大压力下,机器人也会不断出现,四五十年前人们曾梦想人工智能能很快发展,比如帮人翻译,做任何事甚至取代人,但几十年过去许多问题仍没有突破。

2008年7月,就“能否短期内在中国建设一流计算机学科?能否在中国培养出图灵奖得主?”姚期智在“清华论坛”第十四讲中回答:“在国家有关部门和清华的大力支持下,答案是肯定的。我们正在清华做,图灵之路已走了三分之一。”2009年10月,姚期智公布了“中国计算机科学2020计划”,希望能在10年时间里建设一个相对独立、与世界一流大学的机制比较接近的中等大小的计算机学科,即从2010年至2015年,选择计算机科学中5个重要领域,每个领域从全球引进6名资深或年轻学者,每位学者平均培养4名博士生。这样5年下来,我们就会有30名左右的教授和120名左右的博士生;从2015年至2020年,希望能把研究领域扩充到10个。这样到2020年,差不多有60位教授和240位博士生,这基本上是一相当理想,且很有竞争力的计算机研究机构。我们期望到2020年,这个计算机研究机构能和世界上前10名的计算机学科相竞争。2010年2月记者采访时他说:中国有建设世界一流研究型大学的迫切愿望,世界一流大学需要有若干一流学科,我作为一个计算机科学家所能贡献的,就是帮助清华和中国建立一流的计算机学科;如真能通过“中国计算机科学2020计划”建成一个世界排名前10位的计算机学科,那么我们至少在计算机科学方面,是世界一流的。如其他很多学科也能进行类似的建设并成功,那么离世界一流大学的目标,也许就不远了。

(作者单位:上海市徐汇区社区学院 上海市徐汇区教育学院)