從失敗中崛起!52歲斯皮爾曼自述,曾攜華人科學家2次斬獲哥德爾獎數(shù)學算法俱樂部關注共 4012字,需瀏覽 9分鐘 ·2022-07-31 22:08 數(shù)學算法俱樂部日期 : 2022年07月29日 正文共 :2933字來源 :新智元【導讀】哥德爾獎兩度得主、IMU算盤獎得主,數(shù)學與計算機科學界的巨擘丹尼爾 · 斯皮爾曼,在接受專訪時稱自己是躺平界資深人士。他,畢業(yè)于耶魯MIT,曾2次獲得哥德爾獎。 他,兼具兩種身份,數(shù)學教授和計算機教授。 「靜靜地坐著思考」是他的一種生活方式。 他就是丹尼爾 · 斯皮爾曼(Daniel Spielman),一位能將失敗化為突破的計算機科學家。研究,只有意外之喜斯皮爾曼本科就讀于耶魯大學,并在1992年獲得了雙學位:數(shù)學和計算機科學學士學位。 緊接著在1995年,他獲得了麻省理工學院 (MIT) 應用數(shù)學博士學位。在那里,他研究了用于保護通信免受干擾的方法,其中就包括糾錯碼。 畢業(yè)前,他將這些研究成果匯聚一起,發(fā)表了一篇論文名為Computationally Efficient Error-Correcting Codes and Holographic Proofs。 論文地址:https://www.cs.yale.edu/homes/spielman/PAPERS/thesis.pdf 1963年,Robert Gallager展示了如何用圖形(由點(頂點)和線(邊)連接起來的數(shù)學對象)構建糾錯碼的方法。 但到了斯皮爾曼時代,這種方法基本上被遺忘了。 1996年,斯皮爾曼和導師Michael Sipser從擴展圖(expander graph)中創(chuàng)造了一種突破性的編碼。盡管他們的編碼具有很好的組合特性,但仍不能實現(xiàn)局部可測試性。 但是它在其他方面被證明是最佳的,并最終成為2021年最近這項新成果的基礎。 2021年11月發(fā)表的一份預印本論文中,以色列計算機科學家Irit Dinur和她的團隊找到了實現(xiàn)局部可測試性的方法。 當談及關于糾錯碼研究的開始,斯皮爾曼稱自己是在導師的建議下深挖后意外進入了這一領域。 當時,他的導師曾建議其試著更好地理解概率可檢測證明,因為這是理論計算機科學的主要成就之一。 然而,斯皮爾曼當時想把它們和擴展圖聯(lián)系起來,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這實際上并不可行,但他突然意識到這對于編寫糾錯碼卻非常有用。 想解決的問題沒解決,卻發(fā)現(xiàn)了解決其他難題的方法。所以說,研究不僅需要思維變通能力,善于洞察也非常重要。 斯皮爾曼稱,我的很多研究都是這樣。很多時候,我獲得成果的途徑并不直接來自起初要解決的問題。 我本來想解決的難題卻沒成功,但是當我對研究領域的狀況有了足夠的了解,就知道自己可以用當前研究進展來另辟蹊徑。 當然,這一研究策略對斯皮爾曼之后的成就也產(chǎn)生了重要影響。攜手華人科學家,2次斬獲哥德爾獎提及斯皮爾曼人生的高光時刻,就是分別在2008年和2015年兩次獲得哥德爾獎。 其實,他能夠取得最高榮譽身邊離不開一位老朋友兼合作伙伴——滕尚華(Shang-Hua Teng)。 在MIT期間,斯皮爾曼遇到了研究員滕尚華(南加州大學計算機科學教授),從此他們的職業(yè)生涯便交織在了一起。 要說他們最具收獲的合作之一,那便是開發(fā)了「平滑分析理論」,用來解釋一種被廣泛使用的線性規(guī)劃單純形算法。 這也是斯皮爾曼從研究中收獲的意外之喜,他表示,「平滑分析的確來自于我和尚華以前做過的另一個失敗的研究項目」。 那么,他們何時開始研究平滑分析的呢? 斯皮爾曼稱,「很多時候,人們做事不是因為懂得理論解釋,而是因為實際有效。我們當時也是這樣,一開始我們試圖解釋一個被廣泛使用的算法,那算法被稱為線性規(guī)劃單純形算法。之前學界盡管都清楚此算法有過失敗的案例,但這一算法仍然在實踐中得到成功應用。」 當時,斯皮爾曼和滕尚華試圖去解釋此現(xiàn)象。 他們最終提出的想法是,單純形算法之所以有用,因為所有的失敗案例中,它的表現(xiàn)都是極為脆弱、并不穩(wěn)健,而多數(shù)時候此算法足夠穩(wěn)健。 在進行研究時,斯皮爾曼使用各種各樣的方法,像紙筆計算、計算機實驗、和單純地坐著思考 部分原因是斯皮爾曼和滕尚華已經(jīng)編好了驗證所有這些例子的代碼。他們注意到,如果對數(shù)值精度不夠嚴謹,那么突然之間原本會讓單純形算法失靈的狀況就不起作用了。 這就是他們發(fā)現(xiàn)新點子的過程:如果在輸入中有一點隨機性,處理方法就會取得好的結(jié)果。 這是一個有影響力的點子,因為它既幫助人們理解為何此算法起作用,也幫助人們用類似途徑去理解許多其他算法的生效機制。 因此,他們在2008年首度獲得了哥德爾獎,這是一個年度獎項,表彰他們在理論計算機科學方面的杰出工作。 7年后,這對搭檔再次獲得哥德爾獎,因其提出的算法能夠快速解決大量簡單的線性方程組。 當科學家們模擬如熱流或電流等簡單物理系統(tǒng)運作時,大都會用到他們所研究的方程組。不可否認,他們的算法具有非常重要的實際意義。 因為這些研究成果,2010年斯皮爾曼被授予奈望林納獎(the Rolf Nevanlinna Prize),此獎項每四年授予一位不到40歲的杰出信息科學家。(該獎項后來更名為IMU算盤獎。) 能夠和滕尚華合作這么成功,只能說明兩個人靈魂非常契合。 斯皮爾曼稱,「我在MIT讀博的時候,滕是那里的導師,我們工作步調(diào)一致和諧。 你會發(fā)現(xiàn)我現(xiàn)在的辦公室里有張用得很舊的沙發(fā)。而我在MIT的辦公室里有2張沙發(fā)。這意味著我和尚華可以一起工作,兩人整天躺在沙發(fā)上思考和探討,這是我們合作最佳的方式。」。 圖形在現(xiàn)代計算機科學和斯皮爾曼的許多工作中是必不可少的學霸的自我修養(yǎng) 拿獎拿到手軟的斯皮爾曼,大家一定好奇他是怎樣開始學習計算機科學。 斯皮爾曼自述了一個學霸的自我修養(yǎng): 在我上中學時,圖書館里有一本關于計算機編程的書。我記得自己讀到此書時,就像發(fā)現(xiàn)了有史以來最神奇的事情。書中在談論如何為機器人編程,如何編寫基礎任務的簡單代碼和組織代碼方法等。 從那時起,我就非常想要一臺電腦。后來,我父母發(fā)現(xiàn)了一臺工程師賣的老舊Commodore牌電腦。 父母不僅為我買了這臺電腦,還買了大量工程師雜志和書籍。我沉迷于其中,花了大量的時間閱讀這些書籍,并學習編程。 要說小時候愛玩是每個孩子的天性,學習時凳子還沒坐熱就想跑出去玩,而斯皮爾曼卻開始了自己長久的攻書之路。 斯皮爾曼稱,自己傾向于把所有的事情都推到一邊。小時候的他就非常喜歡思考,直到有了一臺電腦后,讓他才有了真正可以投入大量時間思考的對象。 或許在許多人看來,斯皮爾曼對待事情過于糾結(jié)和執(zhí)著。他表示,「這習性確實時常帶來挫折感,但這并不能阻止我前進的腳步?!?/span> 另一個讓斯皮爾曼專注于讀書的原因,就是人們常說的嗜好,就像賭徒沉迷于賭注那樣。 「當我認為自己有個絕妙的點子時,會興奮到一晚睡不著。」 這時,他的愛人便會建議道,「去睡覺吧,早上醒來你就會發(fā)現(xiàn)這個點子又不靈了」。因為她知道,幾乎每次斯皮爾曼以為自己解決了特定問題的時候,其實都差那么點。 然而,天才也有自己的煩惱。斯皮爾曼稱,「我的記性真的很差,當我需要回憶東西的時候,只有讀筆記才會記得更清楚?!?/span>未來研究轉(zhuǎn)向對于斯皮爾曼,攻克困難問題就像是一場賭博。 他表示自己最有動力從事的研究是,那種一旦獲得結(jié)果就可以興奮地到處宣揚的高難度研究。一般來說,其他普通研究即使抬眼可見也無法將其吸引。 如今52歲的他將研究視線轉(zhuǎn)向了另一個領域。 最近,斯皮爾曼將注意力轉(zhuǎn)向支撐現(xiàn)代醫(yī)學研究的隨機對照試驗背后的數(shù)學。 這些試驗的組織者試圖將研究對象隨機分為兩組,受試組接受實驗性治療,對照組不接受治療。 然而,有限大小的群體總是出現(xiàn)某些參數(shù)類型的不均衡,例如年齡、體重或血壓。斯皮爾曼和他的研究小組一起致力于尋找算法來實現(xiàn)更好的均衡。 盡管起步緩慢,但這個項目比斯皮爾曼預期的要好。他開玩笑稱,「至少現(xiàn)在我們還沒有宣布它失敗?!?/span> 斯皮爾曼說,「對于我已經(jīng)解決的大多數(shù)問題,我可以清晰回顧當時的情況,講述當時我腦海中出現(xiàn)特定解決方案的故事。但那只是因為我花了實在太多的時間研究它們?!?/span> 參考資料:https://www.quantamagazine.org/the-computer-scientist-who-parlays-failures-into-breakthroughs-20220613/https://swarma.org/?p=31024https://wikizhzh.top/wiki/Smoothed_analysis— THE END —?這篇6000多字的畢業(yè)論文致謝,令人動容!?六十年代的伯克利大學 | 回憶陳省身教授及伯克利大學的幾何組?“我根本不配拿諾貝爾獎”?名校網(wǎng)紅姐妹被5700人舉報學術造假:論文竟然直接復制粘貼....?尷尬又暖心!學生知乎上提問導師人品如何,沒想到導師親自回答了...?別人的26歲:只用業(yè)余時間,就解決了數(shù)學界幾十年的難題 瀏覽 23點贊 評論 收藏 分享 手機掃一掃分享分享 舉報 評論圖片表情視頻評價全部評論推薦 2022年哥德爾獎出爐!3位加密大牛斬獲理論計算機最高榮譽新智元0曾勉(科學家)曾勉(1901—1988),字勉之,瑞安城關申明里人。1925年畢業(yè)于東南大學園藝系。1928—19曾勉(科學家)曾勉(1901—1988),字勉之,瑞安城關申明里人。1925年畢業(yè)于東南大學園藝系。1928—1943年留學法國蒙彼利埃大學,獲博士學位?;貒?,歷任中央大學、云南大學、南京大學、山東大學教授,華東丹·斯皮爾曼 Dan Spielman丹·斯皮爾曼 Dan Spielman0哥德爾哥德爾0哥德爾庫爾特·哥德爾無疑是當代最偉大的思想家之一。王浩與晚年的哥德爾交往甚密,他在本書中首次廣泛論述了哥德埃德·斯皮爾曼 Ed Spielman埃德·斯皮爾曼 Ed Spielman0道格·斯皮爾曼 Doug Spearman道格·斯皮爾曼 Doug Spearman0哥德爾哥德爾0哥德爾哥德爾0點贊 評論 收藏 分享 手機掃一掃分享分享 舉報