图灵奖揭晓,历史首位数学、计算机双料大奖得主!

图灵奖揭晓,历史首位数学、计算机双料大奖得主!
2024年04月21日 09:38 数据观资讯平台

编辑| 数据君

新一届的“计算机界最高荣誉”图灵奖揭晓!

4月10日,美国计算机协会ACM宣布艾维·维格森(Avi Wigderson)为2023年ACM AM 图灵奖获得者,以表彰他在计算理论方面的基础性贡献,包括重塑了对随机性在计算中作用的理解,以及他数十年来在理论计算机科学领域的学术领导地位。

2021年,维格森还因“对理论计算机科学和离散数学的基础性贡献,以及他们将其塑造为现代数学的中心领域方面的领导作用”,获得了数学界“诺贝尔奖”之称的阿贝尔奖(诺贝尔奖没有计算机、数学奖项)。

这也使维格森成为第一个同时获得计算机界和数学界最高荣誉的人。

什么是理论计算机科学?

理论计算机科学是数学和计算机科学之间的桥梁,这两个领域都从这种联系中受益。该领域包括两个子领域:算法理论,涉及计算程序的设计和分析;复杂性理论,涉及努力证明在某些情况下不存在有效的算法,并研究计算任务的分类系统。时间、内存、随机性和并行性是计算工作量的典型衡量标准。

它提出了诸如“这个问题可以通过计算解决吗?”之类的问题。或者“如果这个问题可以通过计算解决,需要多少时间和其他资源?”

艾维·维格森是谁?

维格森是以色列数学家、计算机科学家,美国科学院院士,任职于美国普林斯顿高等研究院数学学院。他的研究包括计算复杂性理论、算法和优化、随机性和密码学、并行和分布式计算、组合论和图论、CS理论与数学和科学的联系。

维格森出生于1956年9月9日,在以色列海法长大,母亲是一名护士、父亲是一位电气工程师。他的父亲喜欢拼图,对数学的基本思想也非常感兴趣,这也感染了维格森。后来维格森回忆道 “就是他让我感染了这种病毒”。

不过,当他在海法理工学院开始上大学时,他想主修数学,他的父母却让他选择计算机科学。因为在父母看来,计算机更好找工作。维格森认真思考了父母的建议发现计算机专业或许也不错。因为他发现计算机领域有很多深刻、尚未解答的数学问题。

1980年,维格森以优等成绩获得以色列理工学院计算机科学学士学位,随后又前往美国普林斯顿大学攻读研究生,一年左右的时间就获得了硕士学位。1983年,在Richard Lipton的指导下完成了题为“计算复杂性研究”的博士论文,获得了计算机科学博士学位。

博士毕业后,维格森先后在加州大学伯克利分校、加州圣何塞的IBM Almaden 研究中心和伯克利数学科学研究所短期任职后,他于1986年加入希伯来大学,担任计算机科学系高级讲师,1987年又升任副教授(终身教职)。1995年,又回到了母校兼任普林斯顿高等研究院和普林斯顿大学计算机科学系担任访问教授;1999年7月成为普林斯顿高等研究院数学学院( IAS )教授。2003 年,他放弃了希伯来大学的职位,全职在IAS。

此外,维格森还获得过许多其他奖项。1994 年,维格森获得IMU Abacus Medal(国际数学联盟算盘奖)。在2022年之前被称为罗尔夫·内万林纳奖,该奖项最初的命名是为了纪念芬兰数学家罗尔夫·内万林纳 (Rolf Nevanlinna)。

2009年,他与奥马尔·赖因戈尔德(Omer Reingold,以色列计算机科学家)和萨利尔·瓦丹(Salil Vadhan,哈佛教授,美国计算机科学家)一起因在图的zig-zag乘积方面的工作而获得了哥德尔奖。哥德尔奖名称取自伟大的逻辑学家库尔特·哥德尔(Kurt Gödel)。哥德尔也被认为是理论计算机的先驱。

2011年当选为美国艺术与科学学院院士。2013年当选为美国国家科学院院士。2018年,因对计算机科学和数学理论的贡献(Institute for Advanced Study)当选 ACM Fellow。ACM Fellow 是由美国计算机协会组织授予资深会员的荣誉,目的为表彰会员中对于计算机相关领域贡献前1%的学者。

2019年,维格森又因其对“随机计算、密码学、电路复杂性、证明复杂性、并行计算以及我们对基本图属性的理解等领域的计算机科学基础”的贡献而被授予高德纳奖。授予为计算机科学基础做出杰出贡献的人,以计算机科学家高德纳(Donald E. Knuth)命名。

维格森一生都在从事教育和研究。过去四十年来,对理论计算机科学研究做出了开创性贡献。

此前,计算机科学家发现随机性和计算难度(即识别没有有效算法的自然问题)之间存在显着的联系。威格德森与同事合作,撰写了一系列极具影响力的关于用硬度换取随机性的著作。他们证明,在标准且广泛相信的计算假设下,每个概率多项式时间算法都可以有效地去随机化(即完全确定性)。换句话说,随机性对于高效计算来说并不是必需的。这一系列作品彻底改变了我们对随机性在计算中的作用的理解,以及我们思考随机性的方式。

该系列有影响力的论文包括三篇:

《Hardness vs. Randomness》、《BPP has subexponential time simulations unlessEXPTIME has publishable proofs》、《P=BPP if Erequires exponential circuits:Derandomizing the XOR Lemma》

本文引入了一种新型伪随机生成器,并证明在比以前已知的假设弱得多的假设下,可以对随机算法进行有效的确定性模拟。

本文使用“硬度放大”来证明有界误差概率多项式时间 (BPP) 可以在在较弱的假设下,无限多个输入长度的次指数时间。

本文介绍了一种更强的伪随机生成器,具有本质上最佳的硬度与随机性权衡。

这三篇论文的影响远远超出了随机性和去随机化领域。这些论文的想法随后被应用于理论计算机科学的许多领域,并导致该领域的几位领军人物发表了有影响力的论文。

在过去几十年里,来自计算理论的发现帮助我们深入理解了许多意想不到的问题。

计算无处不在——不仅仅存在于智能手机、笔记本电脑和加密算法中,还存在于生物和物理系统中,从成群的鸟类和选举结果到人体中的生化反应。

正如维格森所说:“基本上,任何自然过程都是一个你可以视为计算的演变,因此你可以将其作为计算来研究。几乎所有事物都在计算。”

维格森不仅是理论计算机科学领域的知识领袖,还包括多证明者交互式证明、密码学和电路复杂性等领域均有建树。此外,他也是一位受人尊敬的导师,鼓舞了许多优秀的年轻人从事理论计算机科学事业。如今的图灵奖和阿贝尔奖,可以说是对他几十年在计算机数学领域的作出贡献的最好证明。

维格森与中国的缘分

而维格森与中国的缘分也不浅。

据悉,他是阿里达摩院成立时(2017年)的十位“达摩祖师”(达摩院学术委员会)之一。

补充:其中有三位中国两院院士、五位美国科学院院士分别是:

1、高文:北京大学数字媒体研究所所长、系统芯片研究所所长,中国工程院院士,多个国际标准委员会“中国代表团”团长

2、梅宏:青鸟系统主要创始人、北京理工大学副校长、中国科学院院士

3、吴朝晖:浙江大学校长,之江实验室副理事长

4、黄如:最年轻的中科院女院士,纳米尺度新型半导体器件、工艺技术及相关应用技术领域权威学者

5、Michael I. Jordan:美国三院院士,人工智能领域世界级泰斗,两位根目录人物之一,众多知名AI科学家的导师

6、李凯:美国工程院院士、普林斯顿大学教授,提出分布式存储设计思想

7、周以真:哥伦比亚大学数据科学研究院主任,定义了计算思维;

8、Henry M. Levy:华盛顿大学计算机科学与工程学院院长、美国工程院院士

9、George M. Church:“人类基因组计划”领军人物、哈佛大学医学院教授、用新方法开创了“个人基因组”研究的时代

10、Avi Wigderson:以色列数学家、计算机学家,美国科学院院士, 美国人文与科学院士

就在不久前,2023年11月3日,维格森Avi Wigderson还来到了清华大学交叉信息院做客,带来题为“模仿游戏(Imitation Games)”的学术讲座。

他与清华交叉信息院院长姚期智已经相识40多年,两人也都从事计算机理论研究。姚期智,1946年12月24日出生于上海,计算机科学家,也是2000年图灵奖获得者(中国唯一的图灵奖获得者),中国科学院院士、同时还是美国国家科学院外籍院士、美国艺术与科学院外籍院士。

而在阿里巴巴“达摩院”公布前日,马云与13位顶级科学家在阿里巴巴总部座谈,其中就包括姚期智院士。

如今两人的友谊还在继续,姚期智院长还亲自主持了维格森交叉信息院的讲座,并与其进行了交流对话。

维格森与姚期智院士在清华

维格森从阿兰·图灵提出“图灵测试”出发,叙述了“模仿学习”理论的沿革及其在密码学、随机性、离散数学、数论等领域的现代应用。基于凯撒密码(Caesar’s Cipher)、恩尼格玛密码机(Enigma machine)、选举(secure elections)等案例,引导聆听者思考安全性的定义、随机性的应用、隐私和效用的平衡等问题。

同时,作为一名传道受业解惑的老师,他建议同学们要选择自己喜欢的研究领域和话题,并享受在失败中不断学习的过程,这样才能在科研道路上走得长远。

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