为了中国计算机学科的腾飞——姚期智在清华

为了中国计算机学科的腾飞——姚期智在清华

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时间:2007-09-03 来源:BBS 珞珈山水站

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3月29日，星期四。像往常一样，姚期智走进第六教学楼二层的一间教室。9点50分，软件科学实验班的课照常开始。

下午2点，姚期智把来自加州理工学院和奥克兰大学的两位学者请到信息科学技术大楼，给研究生开讨论课。

下午3点，姚期智向前来看望自己的教育部部长周济和科技部部长徐冠华汇报了两年多来在清华的工作进展，并与两位部长共同商讨世界一流学科的建设问题。

下午4点，会谈结束。姚期智开始了自己的科研和备课工作，直至深夜……

一个几乎没有间歇的忙碌的日子。对这位享誉世界的计算机“图灵奖”得主来说，是他在清华的平常一天。

精耕细作的大师课堂

全英文授课，全英文交流，讲台上经常出现来自世界各地的优秀学者。师生间没有拘束，甚至也没有台上台下、课上课下的分明界限。学生们用流利的英语提问，问题尖锐而幽默，课堂上不时响起阵阵笑声。这就是软件科学实验班最普通的一堂课。这样的课堂，让人很难想像，讲授的内容是艰深难懂的理论计算机科学。

“大师的课就是明白易懂。”一位旁听该班课程的基科班大二学生这样评价。由于对量子计算感兴趣，他已经旁听过一个学期的课了。
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。

姚期智的课没有一成不变的教材和教案，却真正凝结了他自己多年来丰富的研究成果和心得，这也是这门课最宝贵、最闪光的地方。因为没有哪一本教科书能这样既有对理论计算机科学最前沿的把握，又有如此明白生动的讲解。

知识面前人人平等。姚期智说，自己不会感觉到老师和学生的分别，他上课就是在与学生对话，他经常将学生们请上讲台。对于许多见所未见的问题，学生们往往能提出各种不同的解决方案，有些甚至是姚期智自己都没想到的好主意。每到这时，姚期智都会觉得自己得到了最好的回报。

有一次，姚期智在课堂上“悬赏”出题，25分钟内解出者请吃“必胜客”。令他惊喜的是，90％的学生在规定时间内做出了正确的解答。对任何一家“必胜客”而言，近百人的就餐队伍都显得过于庞大，但姚期智信守承诺，按人数叫来外卖，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，这是一群聪明可爱的学生。从过去一年的教学、考试情况来看，班里最优秀的学生已经超过了他在国外见过的最好的本科生。但姚期智并没有因为钟爱而放松对学生的要求，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。

对于姚期智严格训练科学规范的苦心，同学们大多能够理解。在我校2005～2006学年度春季学期对873门本科课程进行的学生问卷评估中，《理论计算机科学》课程居理论课前十位。曾担任过该课助教的博士生蔡洪旭说：“这么大作业量的课还能做到让学生都喜欢，实在很不容易。”

事实上，为了把握课程的适当难度，姚期智每周都会花很多时间和高研中心的孙晓明老师一起讨论，应该讲些什么、怎么讲，学生接受起来会不会有困难；每次布置的作业题，姚期智也总会让孙晓明先做做看，感觉一下难度如何；由于采取全英文的授课方式，为了防止学生“掉队”，姚期智请助教在每周的小班习题课上用中文讲解、答疑；第一年选课学生太多，姚期智还让5位助教分别“承包”一个小组，每周组织学生讨论课上遇到的问题。这种“精耕细作”的教学辅导方式，的确难能可贵。

在姚期智的精心调教下，软件科学实验班两个年级的大多数学生已经摆脱了最初的压力与迷茫，变得活跃而自信。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”，特点不一，但都灵性十足。

从根部解决问题

很少有教授承担着如此繁重的教学任务：除了带博士生做研究、亲自指导本科生的毕业设计外，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。而他在普林斯顿任教时，只是每年按惯例为本科生和研究生各上一学期的课。

不辞辛劳，是因为他对清华的本科生寄予厚望。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，我们要培养的是具有国际水平的一流计算机人才。”

回国之初，姚期智原本计划尽快构建一个培养博士生的良好机制，打造一支好的研究团队。但随后在清华的亲身感受，让他逐渐萌生了精英教育要从本科生开始的想法。姚期智在普林斯顿大学的“关门弟子”、目前在加州理工学院做博士后研究的张胜誉由衷钦佩老师的决心：“看到完善本科教育的重要性后，他不惜扎到最深处，从根部解决这个问题。他在本科生中开办软件科学实验班，自己一点点教起，这是很费气力的一件事。”

姚期智主导并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担纲，其中由姚期智亲自主讲的《理论计算机科学》（1）（2）是国内首次开设的计算机理论课程，主要内容正是他最精通的计算机算法设计及复杂性领域。这门课特别加强了学生的计算机理论基础，为国内计算机理论教育首开先河。

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。这些研究人员活跃在计算机研究和开发领域的最前沿，他们将最新的科研进展和课题引进教学，内容丰富、信息量大、难度高，如从2006年开始开设的《程序设计和算法基础》及《操作系统》两门课在课程的先进性和工程性上都有所突破，令人耳目一新。

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，指导教师采用双导师制，以保证教学的规范性和工程实践的先进性。

姚期智把前来访问的国际知名学者悉数请到软件班的课堂上，深入浅出地介绍他们各自专长的研究领域；与此同时，他还想办法让这个班最优秀的学生到美国前五位的大学学习、交流。

身处大师的课堂，在世界一流学者和高级研究人员的指导下接受最先进的计算机理论教育和工程教育，软件班的学生实在很幸运。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。

学校教务处将软件科学实验班的培养特点通俗地概括为“顶天立地”四个字。既深入探究理论前沿，又注重应用，按照姚期智的办班理念，同时加强理论和实践两面，对于培养具有创造力的一流科学家至关重要。

对于课程理念和教学方式的设计，姚期智有着长远的考虑：“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。在这个迅速变化的信息社会里，惟有具备深厚的理论基础和主动学习的能力，他们才能适应未来信息领域不断变动的工作环境。”

为中国做贡献刻不容缓

2002年5月，在上海、南京和北京，姚期智第一次与国内计算机领域的学者进行了广泛接触和交流。对于这一系列多少带有“启蒙”色彩的报告，孙晓明和张胜誉有着同样清晰的记忆。

那时他们都是我校计算机系的研究生。为了让学生一场不落地听完报告，姚期智在复旦演讲时，张胜誉的导师应明生教授甚至将组里所有人都送到了上海。“这些报告第一次大范围地让国内相关领域学者、尤其是年轻人看到，国际一流学者正在进行怎样的研究工作，同时也使我们真正领略了大师的眼界和风范。”

所以接下来的“巧合”也许就有了某种必然性：张胜誉作为姚期智在普林斯顿的“关门弟子”赴美留学；孙晓明则成为姚期智在清华指导的第一位博士生。

正是在这一次的访问中，清华学生的聪敏好学给姚期智留下了深刻的印象；次年，他欣然接受领衔组建计算机系讲席教授组的邀请；又过了一年，也就是2004年9月，姚期智辞去普林斯顿的终身教职，正式加盟我校高等研究中心，成为清华的全职教授。

临行前，姚期智将决定简短地告知张胜誉：“我要回去了，permanently（永远地）。” 张胜誉有些讶异，但随即感到释然：“单纯从做研究的角度讲，的确没有一个地方比普林斯顿更舒服。他回国，应该是要做一件大事。”

姚期智自己则表示：“对于建设世界一流大学，清华大学乃至中国政府都寄予了很大的期望。从这个角度讲，能在这份事业中贡献我的一份力量，可以算是一件大事。”

姚期智的归来，在相当长一段时间里也是美国人、尤其是旅美华人眼中的一件“大事”。《纽约时报》和众多华人媒体都做了报道，不仅普林斯顿的同事们十分关注，甚至在纽约街头的小饭馆里，普通工薪人士也在热烈地谈论此事。的确，就连高研中心主任聂华桐都没想到，以姚期智在世界理论计算机领域和在普林斯顿计算机系的地位，他会如此干脆地做出永久回国的决定，并且迅速辞掉普林斯顿的教职、卖掉在普林斯顿的房子。

姚期智的夫人储枫教授非常支持他的这一决定。因为早在2003年，储枫从美国去香港城市大学担任计算机科学系系主任时，也正是受到了先生的鼓励。储枫表示，姚期智是个很有决断力的人，不喜欢拖泥带水。他认为做这件事情能够为中国的高等教育、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。

于是，一个在北，一个在南，这对夫妻聚少离多，埋首于各自的教学和科研工作。“为中国做贡献”，是他们共同的坚定信念。

一次又一次“零的突破”

姚期智的全职回国，本身就填补了国内计算机学科的空白：这不只是因为他无可争议的学术大师身份，更因为在他所从事的算法和复杂性领域，当时几乎还看不到中国国内学者的身影。而这一领域既是美国理论计算机科学的主流方向，又是计算机界最高奖项----“图灵奖”获奖人数最多的一个方向，对计算机产业界的发展也具有重要的指导意义。

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。从2003年到2006年，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，讲席教授平均每人每年会在清华呆1～2个月。其中，美国加州大学计算机系教授姜涛曾用整整一年时间为学生系统讲授一门高级算法的课程，并于2006年成为教育部
第七批“长江学者”讲座教授。

随着姚期智的归来，我校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。以姚期智创建的理论计算机科学研究中心（ITCS）为例，2007年国外学者的访问日程已经安排到了12月31日。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Avi Wigderson，美国两院院士、1985年“图灵奖”得主Richard Karp，因与Rivest、Adleman共同提出RSA密码获得2002年“图灵奖”的著名密码学家Adi Shamir……这些星光熠熠的名字都曾出现在ITCS的访问学者名单上。

除此之外，姚期智还接收了来自MIT和UC Berkeley等海外高校的6位访问学生。而他自己的博士生到三年级以后，基本上每人都有至少一学期的海外学习经历。

在这样的学术氛围中成长起来的年轻博士生们，不能不说正享受着近乎奢侈的幸福。当然，他们也用后生可畏的气势回报了这种幸福。2006年，我校计算机系有3 篇论文入选理论计算机科学领域与STOC并列的最顶级学术会议FOCS（Symposium on Foundations of Computer Science），不仅实现了国内学者在该会议上“零的突破”，入选篇数甚至超过了美国计算机科学领域的“超一流”大学UC Berkeley。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》（PNAS，Proceedings of the National Academy of Sciences）上发文的空白。

在美国威斯康星州，姚期智的博士生陆品燕曾经遇到理论计算机界著名“大牛”、因奠定NP-Completeness理论基础获得1982年“图灵奖”的 Steven Cook。Cook告诉陆品燕，清华最初进入他的视野，是作为研究生的重要生源地之一。但是现在，他要把清华看成一个重要的竞争对手了。

2007 年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密码学会议（PKC07），来自世界15个国家的学者参会，姚期智担任大会主席。这是国际密码学研究领域和理论计算机研究方向的一次世界级的盛会，首次在中国、在清华召开，又恰逢该会议的十周年庆典，可谓意义深远。

为科学和人才培养做实事

不只一个清晨，FIT楼二层姚期智的办公室依然亮着灯光。在不知不觉中，他又度过了一个不眠之夜。

他和孙晓明合作一篇论文，从晚8点写到次日早8点终于完成，回去睡了一个多小时便再度归来；申请“973”项目时他和大家一起通宵写报告；姚期智去美国评审项目，临行前忽然接到“973”经费答辩的通知，项目组有11个骨干，不是没人能替他出席，但他仅仅在美国呆了一天，就辗转转机在周一早上5点多赶回北京亲自参加答辩。

亲自带学生，亲手做研究，亲自写任务书，甚至亲自做演讲的PPT……姚期智的事必躬亲让信息学院副院长、软件科学实验班班主任汪蕙十分感动：“这么有名的人，还能够踏踏实实关心教学和人才培养，每学期都有课，哪儿都去不了，他确实是在为学校、为人才培养做实事。”

对于这样的投入，姚期智自己却觉得理所应当：“要想为国内计算机科学的教学研究工作和建设世界一流大学起到助益，很重要的一步就是真正实事求是，从最基础的事情做起，从每一个领域建设起，在各个方面都做出努力，因为它们都是互相联系在一起的。我们团队的老师还比较少，每个人都需要花很多力气。”

这是一种辛苦却愉悦的状态。在理论计算机科学研究中心，随处可见白色的玻璃写字板，姚期智和学生们随时都可能在写字板上演算推导。在浓厚兴趣的驱动下做研究，是姚期智团队的独特氛围。曾在清华访问一年的麻省理工学院博士生David Woodruff至今难忘姚期智对他说过的一番话：“每当解决一个问题时，你会知道，你是世界上惟一知道这个答案
的人。这种感觉就像登临山巅，那是非常快乐的时刻。你应该专注于那些最能让你迸发激情的研究，无论它能否产生实际的效用。从这个角度看，科学家有点类似于‘瘾君子’，如果研究工作没有将你消耗殆尽，你就不可能取得伟大的成果。”

与中国学生有天然的感情联系

对他的中国学生，姚期智给予了异乎寻常的爱心和耐心。他给学生买来舒适的座椅，为的是让他们喜欢来实验室，能够坐下来好好想问题；陈汐从美国波士顿大学交流回来后，姚期智专门和他探讨如何改进组里的工作，陈汐讲到的情况和建议，姚期智都会认真记录在一张大大的纸上；学生做例行报告时即使讲得不尽人意，姚期智也不会中途打断他们，而是耐心地听满45分钟，再具体指出报告的不足之处。

姚期智喜欢给本科生上课。在他看来，给本科生上课与给研究生上课不同。怎样把一个理论解释给很聪明、但在这个领域还没有很多知识的本科生，往往需要想得更加深入。用最简单的方法找到问题最原始的意义，对于教师来讲是一个很好的过程，可以使他对这个学科更加了解，更好地发现它最基础、最原始的意义。这也许就是课堂的魅力所在。

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。虽然说‘科学无国界’，但是在为中国的年轻人讲解知识、同时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的缘故吧。”

学术大师归来的“放大效应”

今年3月29日下午，教育部部长周济、科技部部长徐冠华共同到清华看望姚期智，并就高水平人才引进和世界一流学科建设等问题详细征询了姚期智的意见。周济强调，姚期智全职归来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”。徐冠华也谈到，像姚期智这样的旗帜性人物回国，必然会产生一个 “放大效应”。

事实上，早在姚期智离开美国前，这种“放大效应”就已经初现征兆。当时，普林斯顿的华人学生学者联合会为姚期智举办了一个告别晚会，许多媒体、使馆官员和留学生都闻讯前往，方闻、施一公、周郁等著名华人学者的出现更是引人注目。如何通过各种渠道更好地帮助中国发展科学，成为他们与姚期智积极交流的中心话题。

姚期智回国两年半，不仅显著改变了国内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、学生中产生了潜移默化的影响。他们也许不一定都会像姚期智这样全职回国，但很多人都在用各自的方式为祖国的教育和科学事业贡献力量。

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年前是不可想像的。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上大半个月甚至更久，看看是否能与这里的学生进行合作研究。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，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。”


即将博士毕业的陈汐深有同感。虽然他的导师不是姚期智，但他说自己一定会在毕业论文里向姚先生致谢。他会在致谢辞中这样写：“如果姚先生不回来，基本上我不会有任何可能走理论研究这条路。相信我们这里大部分学生都会这样讲。实话说，可能他没有具体帮你做什么；但是他不回来的话，大家会去做其他领域。起码这是一个机会。”

姚期智的归来，对我校计算机学科的发展、对中国计算机学科的发展意味着什么？在信息学院学术委员会主任张钹院士看来，姚期智的归来，对建设世界一流计算机学科的目标起到了决定性的作用。引进优秀人才，像姚期智这样的方式肯定是最好的，但是很难得。这样的名人，能够扎扎实实投入人才培养和学科建设的，在国内还很少。

在姚期智的计划里，建设世界一流大学的任务可以分解成建设若干世界一流学科，每个学科中又可以分别建设几个重要的领域。以计算机学科论，他建设自己所在的理论领域相对比较容易，在别的领域中则需要寻找一些优秀的领头人。姚期智认为，如果沿着正确的道路前进，清华的计算机学科应该能在未来几年内实现重大突破，再经过一段时间的努力，跻身世界一流学科之列。

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，这是姚期智目前最关心的问题。他以自己的人格魅力，影响着、带动着一批人回来。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，十分值得。