代码传奇 | 中科院院士、图灵奖唯一华裔得主：姚期智

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姚期智

图灵奖得主姚期智：57岁毅然归国 卖掉在美房产


中国科学院院士、清华大学交叉信息研究院院长姚期智，是世界著名计算机学家，是图灵奖创立以来首位获奖的亚裔学者，迄今为止获此殊荣的唯一华裔计算机科学家，也是世界现代密码学基础的奠基人之一。13年前，他毅然放弃了美国名校的终身教职，回到祖国，倾注所有精力，为中国创建世界一流计算机学科，培养拔尖创新人才。

1967年，姚期智走进了哈佛大学，开始追随1979年诺贝尔物理学奖得主、导师格拉肖开始了自己的物理世界探索之旅，并于1972年拿下了物理学博士学位。可1973年，26岁时的姚期智却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。“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格的数学来证明这个答案。我发现自己的论证能力在计算机领域更合适。”1973年，姚期智进入素以计算机科学研究的深厚积淀而闻名的伊利诺大学攻读计算机科学博士学位。两年后，他如愿以偿。

谈起姚期智在学术界的地位，横跨计算机和物理专业，业界人莫不敬仰。凭借加密共享数据方法的世界级突破，姚期智于2000年获得计算机领域的圣杯——图灵奖，在该奖项52年的历史中，他仍是唯一获得殊荣的华人。

“姚班”十年：
一场精英教育秀


“清华有许多很好的学生。有一些是中国典型的好学生，每科都力争第一，但也有一些学生希望在大学里做自己真正感兴趣的事。我希望清华的环境能让大家没有那么多压力，而是能感受到学习、研究过程中的挑战与突破，以及由此带来的幸福感。唯有这样，我们才能培养出世界最顶尖的年轻人，不管他们将来是做学问还是去创业。”

姚期智主讲的“理论计算机科学”，是一门面向本科一年级的专业基础课。每年开课，他都会极为认真地梳理教学思路，每一节都精心策划。这门课他一讲就是8年，直至逐渐找到合适的年轻教师才把接力棒传下去。其间他还担任“计算机入门”、“计算机应用数学”、“量子信息”等多门课的任课教师。“姚班”学生大都在低年级聆听过姚期智的课，并在短短的一两个学期内，受其影响改变了自己的人生之路。
许多人认为，与世界一流大学相比，中国的差距主要在博士生教育；换句话说，本科生教育中国也是一流的。姚期智刚到清华时，原本也是计划构建一个培养博士生的良好机制。随后他改变了计划，萌生了精英教育要从本科生抓起的想法。姚期智认为，在计算机科学领域，国内比较重视计算机工程方面的学习，要想真正有所突破，要能与世界一流的本科生教育媲美，不仅需要国际化，而且要富有挑战性。姚期智从根处解决问题的想法，得到清华校方的大力支持。


姚期智到底有多牛？细数他在三大领域的学术造诣


姚期智分别在 MIT、斯坦福、加州大学伯克利分校等世界顶级名校从事教学及研究。他的主要贡献主要包括了三大领域，也大致可以分为三大阶段：
第一阶段：算法理论创新早在博士就读期间，姚期智提出了随机化算法复杂度的论证，而如今已经成为研究者无人不知的重要工具。在 1977 年的论文中，姚期智提出了 Yao's min-max principle，这一原理成为了推理随即算法与复杂度的基本技术，也已经应用于属性测试与学习理论等领域。在 1978 年，姚期智对数据结构的创新做出了根本性的创新。在《Should tables be sorted?》论文中，他介绍了一种名为 cell-probe model 的数据结构抽象模型，目前已经被广泛应用于创建算法的下限证明。在这一阶段，姚期智最重要的贡献在于提出了理论计算机科学的重要次领域：通讯复杂性和伪随机数生成计算理论。第二阶段：奠定密码学基础1982 年，姚期智从加州大学伯克利分校的计算机科学系重回斯坦福大学任教，研究的重心从原来的算法理论逐渐转移到密码学、计算机安全及随机计算领域。而其中最为出名的一个问题，当数姚氏百万富翁问题。这到底是何方难题，且听雷锋网 AI 科技评论道来。话说西晋时期，石崇与王恺争豪。压倒王恺的最后一根稻草，不是「并穷绮丽，以饰舆服」，而是他视若珍宝的二尺珊瑚树却被石崇用铁如意击碎，更碾压的是，石崇还拿出了「条干绝世」的珊瑚树，让王恺惘然自失。一叶知秋，只从小小的珊瑚树，就可一窥双方家底深浅。然而如果难度再升一级，连珊瑚树也不让比，土豪们要如何炫富才能不着痕迹地一比高下？而在千年之后的 20 世纪，姚期智也以「比壕」为主题，提出了驰名的「姚氏百万富翁问题」：两个百万富翁如何在不向对方透露任何身家信息的前提下比较各自的财富？这一问题后来也衍生为安全多方计算问题的起源：如何在一个互不新任的多用户系统中，各用户能通过网络协同完成计算任务，但又能保证各自数据的安全性？安全多方计算问题一经提出，吸引了不少学者研究，后来也成为了密码学协议研究的基础问题之一，目前已经被广泛应用于解决数据挖掘、数据库查询、科学计算等许多计算领域的问题。而姚期智自然也成为了现代密码学基础的奠基人。在 1982 年，姚期智给出了一种解决方案：通过生成随机数，加上公开密钥与私有密钥的加密再进行比较，避免了实数域的有序性和加减的可逆性带来多余信息的暴露。而除了姚氏百万富翁问题外，姚期智在加密和安全计算方面也做出了开创性的贡献，「Dolev-Yao 模型」已经成为了大多数符号安全工作的起点，而《陷门函数的理论和应用》（Theory and applications of trapdoor functions）及《安全计算的协议》（Protocols for secure computations）等著作也成为了安全计算领域的重要著作。此外，还有去随机化领域的基本技术 XOR-lemma 及解决安全多方计算的乱码电路技术，也同样由姚期智提出。
第三阶段：量子计算领域在 20 世纪 90 年代后，在普林斯顿大学 William and Edna Macaleer 工程与应用科学任教期间，姚期智开始着手开展量子计算、通信及信息理论方面的工作。在 1993 年的论文《Quantum circuit complexity》中，姚期智就将通信封复杂度扩展到量子计算领域，完成了量子计算机的理论基础。在线路复杂性、计算几何、数据结构及量子计算领域，姚教授提出了不少开放性问题，并开拓了不少富有建设性的创见。在 1995 年，姚期智提出了分布式量子计算模式，后来成为了分布式量子算法和量子通讯协议安全性的基础。凭借姚期智在计算理论的基本贡献，包括基于复杂性的伪随机数生成，密码学和通信复杂性的理论，美国计算机协会 ACM 于 2000 年授予其图灵奖及百万美元奖金，以表彰姚期智在计算机界做出的巨大贡献。



THE END
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