姚期智:让清华成为计算机科学中心

姚期智（1946—）是世界著名理论计算机学者,曾任普林斯顿大学WilliamandEdnaMacleen讲座教授,2000年获得计算机最高奖——图灵奖.2004年,姚期智应杨振宁和清华大学高等研究中心主任聂华桐（1935—）的邀请,毅然辞去普林斯顿大学的讲座教授职务,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.

充满欢乐和喜悦的奋斗之路

姚期智祖籍是湖北省孝感市孝昌县,1946年12月24日圣诞夜出生于上海.像很多有志的学生一样,因为受到杨振宁、李政道获得诺贝尔物理学奖的鼓励,当他填写大学所学专业时,选择了物理学.当然这并不是他出于对物理学真正地了解.后来,当他开始接触到相对论和量子学,了解了其中的意义的时候,对物理学才有了犹如醍醐灌顶的感受.姚期智虽然是学理工科学的,但对文学的喜爱却一直没有放弃过,文学使他学会如何更好地与人沟通.1967年他获得台湾大学物理学士学位以后,当年就进了哈佛大学,成为著名物理学家格拉肖（SheldonLeeGlashow,1979年诺贝尔物理学奖得主）的研究生,开始了自己的物理世界探索之旅,并顺利地在1972年获得物理学博士学位.

1970年,中国同学会组织哈佛大学男生与麻省理工学院女生野餐.正是在这次野餐中,姚期智认识了在麻省理工学院学习计算机的女学生储枫.她的端庄的淑女风度,立即打动了姚期智的心.储枫也同样喜欢这位儒雅、帅气而又富有幽默感的姚期智.姚期智决定与储枫约会,第一次约会他们去了歌舞剧院看芭蕾舞剧《天鹅湖》.认识一年之后,在1971年他们就走进了婚姻的殿堂.日后,姚期智骄傲地说：“‘图灵奖’和储枫,是我此生的最爱.”

结婚之后,储枫建议姚期智转行研究计算机,姚期智觉得她的建议很有道理.他在回忆中曾经说：“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.”

1973年,26岁的姚期智做出了一生中的一个重要决定：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.他选择了以计算机闻名的伊利诺伊大学计算机系,再次攻读博士学位.1975年,他获得计算机的博士学位.姚期智和储枫,有爱情的甜蜜,更有着共同的志趣和共同的事业,难怪有人说他们夫妻开的是学术“夫妻店”.

信息技术极大地改变着社会生活,同时它又涉及如何保密的问题.因为即使只有两人之间的联系,而且即使使用只有双方通晓的暗语,也存在泄密的可能.信息的安全,是姚期智研究的重要方向,后来他在这方面取得了举世瞩目的成就.

如果他没有转行而继续留在物理学的世界里,很有可能他不会获得如此大的成就.

在计算机领域里游刃有余,硕果累累

姚期智在学术领域里研究范围非常宽广,不断向数据组织、基于复杂性的伪随机数生成理论、学、通信复杂性乃至量子通信和计算等多个尖端科研领域发起冲击.早在上世纪70年代末以前,学尚属政府研究范畴,随着社会的发展,人们感到学在未来商业行为中会越来越频繁地使用.怎样在通信上使用一种保密的方法?怎样用计算理论解决学上的问题?这成为当时诞生的一个新的研究领域.姚期智就是从那个时候开始做这方面的研究工作的.

事实上,他在计算机极其广泛的领域里都做出了巨大而独到的贡献.他所发表的近百篇学术论文,几乎涵盖了计算复杂性的所有方面.现在姚期智已经成为计算机理论方面国际上公认的最拔尖的学者、世界级大师.

变化迅猛的计算机进展,其变化之迅速简直使人目不暇接,一般人会在这样迅猛变化的面前不知所措,慌了手脚,但姚期智却反而对此惊喜不已.他说：“做研究的人也是不同的,每个人做事的方式也不一样.我比较喜欢新奇的东西,有新的方向我就喜欢去看一看,试一试.”“我喜欢做这类事情,怎样把一个东西变成一个问题,然后再去解决它.”

他还认为：集中精力攻自己喜爱的方向,才可能在那个方向上获得经验和直觉.这样你在某一段时间里可能会非常专注于自己研究的领域,而没有时间兼顾其他.姚期智认为,这没有什么关系,研究本身就会带你走出困境：

“年轻的时候我认为我现在做的东西是世界上最重要的,别的事情都不值得做.从某种意义上讲这也是一件好事,你认为有意义,你才会有那么大的兴趣和那么大的投入.当你在你的领域研究钻研得比较深了以后,慢慢地你的视野会比较大一点,你会知道你的研究在世界上充当一个怎样的角色.你会觉得自己所取得的成就,只是在这个世界上做出了一点小小的贡献.”

姚期智还有一个重要的体会是,阅读是缓解压力的主要手段之一.让他感到惊喜的是,这种随便翻一翻的阅读方式,对他的研究视野产生了重要影响.

细节决定成败——对待科学研究也是如此

如何对待挫折和失败,是研究工作中一件非常重要的事情.因为处理不好,就会退缩,或者继续蛮干,这样的话结果就只可能是彻底失败.姚期智的经验是：最开始不知道做不成功是由于自己太笨,还是因为问题太难.当自己一再失败的时候,他会问自己还会不会做出成功的事情来.过一两年他会对自己有所了解,有所了解以后会比较容易一点等每一个人由于性格不同,选择问题和处理问题的方法也会不太一样.他的原则是在选择课题的时候,不能选择超过自己能力太大的课题,不能野心太大,要量力而行,但也不要选择太容易的问题,最好选择比自己的能力稍稍高一点的问题进行研究.当自己的能力得到培养以后,再选择更难一点的课题进行研究.

姚期智说：刚开始他写很多文章,看到的问题他都想去解决它.后来就比较聪明一点,选择比较难一点的问题进行研究,写的文章也会慢慢少一点.因为一开始要培养自己的能力的话,就要多做一些事情,等能力够了以后,才有资格选择比较重要的事情去做.他的这种性格有助于增强自己的自信心,挖掘自己的潜能,也容易成功.始终在著名大学执教的姚期智,不仅坚守着自己的成功理念,而且还把这种理念直接引入到培养学生的实际教育中.了解他的同事都知道,他带研究生的时候,常常先出些题目给学生试一试,看学生对问题的兴趣和解决问题的能力,了解他们的数学根底,看他们对自己的指导是否适应,然后采取最合适的方式培养他们.

他还认为,学生能够积极主动,有很强的获得成就的和动机是最重要的.学生必须对自己的研究有真正的兴趣.他常说：“我们这个研究领域比较像数学,要有很大的兴趣才能做出成就来,像做家庭作业一样的方式是做不出成就的.”

主持“清华大学理论计算机科学研究中心”

作为在国际一流大学长期任教的教授以及在计算机理论领域享有世界声誉的学者,姚期智教授很快就出任清华大学“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,立即承担起建设世界一流的清华大学信息科学的重任,组织筹建国家实验室.

众所周知,要想建立一流的实验室,必须邀请国内外知名学者、大师来清华工作,并为教师和学生作学术报告.姚期智的归来一下子就带进了一个开始是6人、后来迅即增至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.

伴随着姚期智的归来,清华计算机学科国际交流的频率和层次都达到了一个新的高度.2006年,清华计算机系有3篇论文入选理论计算机科学领域最顶级学术会议FOCS（SymposiumonFoundationofComputingScience）,不仅实现了国内学者在该会议上“零的突破”,而且入选篇数超过了美国计算机科学领域的“超一流”伯克利大学.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,出色地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,姚期智的团队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.

姚期智的到来,不仅为清华师生提供了与国际一流学者交流的宝贵机会,更是大大提升了学术讲座的水平,丰富了学院的学术气氛.每一次只要是大师的讲座,许多慕名而来的学生就会把整个讲堂挤得水泄不通,而精彩的讲演也让清华学子们真正领略到了大师们的风采.

姚期智还经常告诉学生,当今的中国正迎来史无前例的最好时代,有非凡的事业等待年轻的学子去实践.他勉励莘莘学子珍惜优越的环境资源,投身把清华大学建设成世界一流大学的伟大事业中.

2007年3月29日,清华大学在姚期智的努力下成立了“清华大学理论计算机科学研究中心”（InstituteforTheoreticalComputerScience,ITCS）.

中心成立半月之后的4月16日～19日,理论计算机科学研究中心成功主办了“第十届国际公钥学会议”,来自世界15个国家的学者参会,姚期智担任大会主席.这是国际学研究领域和理论计算机研究方向的世界级盛会,首次在中国召开,又恰逢该会议的十周年庆典,可谓意义深远.由于有姚期智的威望和信誉,理论计算机科学研究中心（ITCS）成立以后迎来了众多的世界著名学者来访.仅2007年5月,国外学者的访问日程就已经安排到了12月31日.美国两院院士、1985年“图灵奖”得主理查德·卡普（RichardKarp,1935—）,2002年“图灵奖”得主、著名学家阿迪·萨默尔（AdiShamir,1952—）等都先后出现在ITCS的访问学者名单上.

姚期智回国后两年半,不仅显著改变了中国理论计算机领域的研究面貌和学术水平,也在广大华人学者和学生中产生了潜移默化的影响.

讲席教授滕尚华注意到,现在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年前是不可想象的.至于他自己,以前回国往往只呆一周左右的时间,现在有了姚期智的理论计算机科学研究中心,他每次都会在北京呆大半个月甚至更久.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.

讲席教授组成员、香港城市大学邓小铁教授这样评价姚期智的归来：

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,有很多知名科学家造访清华等一些顶尖的计算机科学家说,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,并成为这一领域有影响力的人物.

如何完善世界一流计算机学科建设的整体规划,如何吸引并留住一批顶尖人才、一个优秀团队,在中国共同建设一流的计算机学科,是姚期智目前最关心的问题.他始终坚信：能够为中国的高等教育、为中国的科学发展出力,非常值得.

“天然的感情联系”

软件科学实验班的每堂课都是姚期智精心设计的.每次上课,姚期智都会选择生动典型的实例,把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?等这些贴近学生生活的例子,大大激发了学生们的兴趣和求知欲.

有一次,姚期智在课堂上“悬赏”出题,承诺请25分钟内解出答案者到“必胜客”吃饭.令他没有想到和惊喜的是,90%的学生都在规定时间内得出了正确的解答.姚期智信守承诺,按人数叫来近百份外卖,奖励了每位答对的学生.那天姚期智特别高兴,甚至半开玩笑地问学生：“你们以前有没有遇到过像我这么好的老师?”

在姚期智眼中,这一群学生是那么聪明可爱.但姚期智并没有因为这种特别的钟爱而放松对学生的严格要求.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.

除了指导本科生的毕业设计和带博士生做研究以外,他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.而他在普林斯顿大学任教时,每年只不过按照惯例为本科生和研究生各上一学期的课.他这种不辞辛劳的精神,明显地显示出他对清华本科生所寄予的厚望.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,而是培养具有国际水平的一流计算机人才.

姚期智与微软亚洲研究院沈向洋院长一起探讨,为软件科学实验班制定培养方案,编写教学计划.按照这个计划,8门高水平核心课程分别由姚期智等知名教授和来自微软亚洲研究院的高级研究人员承担,其中由姚期智亲自主讲的《理论计算机科学》是国内首次开设的计算机理论课程.

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,他们将最新的科研进展和课题引进教学.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,很多讲授类似课程的教师,都还无法获得任何有关Vista的具体资料.

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,地点在微软等国际知名的大IT公司,采用双导师制,以保证教学的规范性和工程实践的先进性.姚期智说：

我们要多为学生提供增加基础理论知识的机会,同时也要不断丰富他们将理论用到实际方面的经验.唯有具备深厚的理论基础和主动学习的能力,他们才能适应未来的工作环境.

对中国学生,姚期智给予了超乎寻常的爱心和耐心.他给学生写来舒适的座椅,为的是让他们喜欢来实验室,坐下来好好想问题.谈到在普林斯顿与在清华教学的不同,姚期智说：

“心理上的满足感会不一样.虽说“科学无国界”,但是在为中国的年轻人讲解知识、看到他们真正吸收了的时候,心里会有特别的感觉.我想是有一种天然的感情联系吧.”