读《ACM图灵奖》有感

引言

暑期闲暇之余阅读了由北京理工大学老师吴鹤龄、崔林编著的《ACM图灵奖》一书，颇有感想，特写此篇读书笔记以记录。

---

说起图灵（Alan M. Turing），大家可能都很熟悉，就是那位被称为计算机科学之父，人工智能之父的英国数学家、逻辑学家。而本书的主题图灵奖（A.M. Turing Award，又译“杜林奖”）就是取自其名，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人。由于图灵奖对获奖条件要求极高，评奖程序又是极严，一般每年只奖励一名计算机科学家，只有极少数年度有两名合作者或在同一方向作出贡献的科学家共享此奖。因此它是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项，有“计算机界的诺贝尔奖”之称。这本书介绍了从1966年到2006年41届51位图灵奖获得者的工作和事迹，说它是计算机发展史的缩影一点也不为过。

---

1946年2月14日，世界上第一台通用计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生，迄今为止其发展已逾70年，计算机的性能有了显著提高。短短的半个多世纪，计算机对人类社会的进步与发展产生了巨大的推动作用，影响深远。计算机的出现，使人们在物质和能量两大战略资源之外，开发和利用了“信息”这一新的战略资源，开拓了人类认识自然、改造自然的新领域；计算机的出现，在理论推导与科学实验两大发展科学技术的传统手段之外，增添了人类发展科学技术的新手段—计算手段；计算机的出现，为人类创造文化、艺术提供了新的现代化工具，改变了人们创造文化的活动方式、方法和性质；计算机的出现，引发了人类工作方式和生活方式翻天覆地的变化。

---

看一看今天，电脑和手机仿佛已经成了人们“身体的一部分”，它已经完全融入了我们的工作、学习、生活之中。而在我们使用和获益的同时，是否曾想过这些软硬件技术、通信技术的背后？身为一名计算机科学与技术的学生，我带着这样的疑问和对伟大先驱者们的崇敬阅读了这本书。本篇笔记我将记下我印象最深的三位图灵奖获得者的事迹以及我的一些体会。最后结合自身的环境展开讨论。

“艺术家”–唐纳德·克努特（1974年图灵奖获得者）

读完他的成就和事迹，感到佩服的同时只能用震惊来形容。

他主要的成就有（不限于此）：

• 《计算机程序设计的艺术》系列书籍（被誉为是计算机界的圣经）
• LR(k)文法
• 属性文法（attribute grammar）
• Knuth-Bendix算法
• Knuth-Morris-Pratt算法（大一下《数据结构》有学习）
• 随机数发生器(random number generator)
• 乌托邦84语言的构想
• TeX排版软件（无偿提供给用户）
• METAFONT字型设计软件
• 程序设计系统WEB
• 数十本计算机、数学著作

---

他的父亲是一个多才多艺的人，有研究生学历，当过小学和中学教师并且热爱音乐。受父亲的影响，克努特从小喜欢学习和音乐，并且表现出与众不同的才能（可见家庭环境对教育的影响）。上八年级时，当地的Ziegler糖果厂为了促销一种Giant Bar的棒棒糖，在学校中搞了一个比赛，看谁能用Ziegler’s Giant Bar 中的字母排列组合出最多的单词。克努特在家里呆了两个星期，利用一部大字典，得出了4500个单词，比裁判掌握的2000个单词还要多出一倍多，为他的班级赢得了一台电视机和每人一块Giant Bar，本人赢得了一副雪橇。从这个小故事可以看出，克努特有解决问题的热情和过人的毅力，也体现出他对数字的敏感。

---

1956年，克努特以各科平均97.5的创纪录的高分从密沃尔基路德兰中学毕业（可见其努力程度），进入开思理工学院攻读物理学（相似的是，不少图灵奖获得者都有物理学研究的经历，可见物理学科的研究方法对其他学科有普适作用）。这一年，他在中学时就创作的一篇出色的科学幻想小说“普茨比度量衡体系(The Potrzebie System of Weights and Measures)”在美国著名的《疯狂》（Mad）杂志上发表，并获得了他的第一笔稿费—25美元，并因而获得了西屋科学天才的提名奖。从这里可以看出，他对科学事物有自己的想法并能大胆表达出来，并且有一定的“写作和艺术”功底，这一点给我的启发是要敢于想象和表达，还有就是需要社会上有“疯狂”这样的杂志和其它的奖项来作引导，这样的荣誉对青少年来说具有极大的鼓舞。

---

大学一年级结束后的暑假（我现在的时间），克努特在学校打工，负责把统计数字画成图表。碰巧他工作室的隔壁就是计算机房，新到了一台IBM650。当时的计算机体积都很庞大，有供输入和调试的控制台，上面排列着一排排的开关和指示灯，计算机工作时指示灯快速闪烁变化出不同的图案，这引起克努特极大的好奇与兴趣，他接连好几天彻夜不眠地呆在机房，观察它的工作，专研使用手册，探究计算机的奥秘。从那一年之后，他改学数学，与计算机结缘。克努特在他最著名的作品《计算机程序设计的艺术》第一卷的卷首写着“献给曾经安装在开思理工学院的650型计算机，以纪念那些愉快的夜晚”。这段往事给我的启发是：兴趣是最好的老师，“引导”也相当重要。如果当时开思理工学院没有这台机器，如果当时这间装有贵重机器的房间不允许无关学生进入，克努特会不会与计算机结缘呢？

---

1960年，克努特在开思理工学院毕业，之后他进入加州理工学院研究生院，1963年获得博士学位，留校工作至1968年，然后转入斯坦福大学任教。克努特获得的荣誉与奖励极多，其一人就先后获得了ACM（美国计算机协会）的3个奖项，无独有偶，美国数学学会也先后授予他3个奖项。1979年，时任美国总统向他颁发了全国科学奖章。还有其他组织的许多奖项，面对这么多荣誉，克努特都以平常心对待，据说，纪念他获得图灵奖的碗现在只是被他用来盛放水果。

---

把唐纳德·克努特放在第一个介绍，不仅是因为“长辈”的关系，更让我钦佩的是他的艺术修养。1974年11月，在圣迭戈向他颁发图灵奖时，克努特发表了题为“作为一种艺术的计算机程序设计（Computer Programming as an Art）”的演说。在演说中，他把“科学”与“艺术”的不可分割的关系说得清清楚楚，令人心服口服。我想，他的这种艺术修养是从小就养成的，是骨子里的。可能就是小时候父亲的一段提琴独奏使他感受到了音乐的魅力并研究音乐（他会自己制作管风琴，也作过曲）。而这种艺术修养我认为是有助于科学研究的，克努特做到了这点，并且做得很好！他还有一本小说体裁的作品《超现实数（Surreal Numbers）》，是他听了剑桥大学康伟向他做的介绍后，用了一周时间写成的。有评论家指出，这是历史上第一次一个重大的数学发现以小说的形式向公众进行介绍。有人开玩笑，要不是当年碰到了那台IBM650计算机，克努特很可能会成为出色的小说家或音乐家，所以我还是很想在标题里称他为“艺术家”。

“算法大师”—罗伯特·陶尔扬（1986年图灵奖获得者）

第二位写在笔记里的是陶尔扬(Tarjan)。实际上我之前知道Tarjan这个学者，我在学习有向图强连通分量时，了解到一个算法—Tarjan算法，它是基于DFS（深度优先搜索）的一种算法，用来求解强连通分量。但是我不知道他竟然是图灵奖获得者（与约翰·霍普克洛夫特一同）！当我看到罗伯特·陶尔扬赫赫出现时，不禁感到算法的魅力和对Tarjan的敬意。

---

他主要的成就有（不限于此）：

• 深度优先搜索算法（大大提高了图上算法的效率）
• 双堆栈叠（pile of twin stacks）
• 分析了“合并-搜索问题”（路径压缩、阿克曼函数）
• 动态树解决最大网络流
• Splay Tree
• 对持久性数据结构的研究
• 多部著作

---

陶尔扬1948年生于加利福尼亚州的波莫纳。他幼时就对天文学很感兴趣，梦想成为第一个登上火星的人。1964年他参加了一个中学生科学夏令营，第一次接触计算机，立即被神奇的计算机所吸引。因此，当他上加州理工学院时，虽然修的是数学专业，但还辅修了当时学校开设的所有有关计算机的课程。1969年他进入斯坦福大学研究生院，师从克努特（没错，就是前面介绍的那位“艺术家”）。从这里也许能看出一点，导师也很重要！不过没有足够的实力，克努特也不会看中他。

---

1970年，在克努特的安排下，他和约翰·霍普克洛夫特开始了对图论算法的共同研究（之后共同获得了图灵奖）。他们两比较合得来，霍普克洛夫特首先提出了一种新的思路，经过陶尔扬的反复推敲和完善，一种适于解这类问题的新的算法诞生了，即深度优先搜索算法。

---

从陶尔扬的事迹，我获得的启发是：共事的人很重要，人们之间的想法可以碰撞，产生各种火花，有助于解决问题。今天算法竞赛里常见的DFS、并查集、连通分量、Splay、可持久性数据结构都和Tarjan有着千丝万缕的关系，实在让人佩服，算法大师当之无愧！

首位华人获得者 — 姚期智（2000年图灵奖获得者）

新世纪的第一个春天，ACM决定把2000年度的图灵奖授予美国普林斯顿大学计算机教授姚期智。这是图灵奖35年来第一次授予一位华裔学者。这是一个令世界各地华人学者兴奋的消息，更令人高兴的是，2004年起，他在清华大学任全职教授。2017年2月，姚期智教授放弃外国国籍成为中国公民，正式转为中国科学院院士，加入中国科学院信息技术科学部。

---

姚期智祖籍湖北孝感，1946年出生于上海，幼年随父母前往台湾。1967年台湾大学物理系毕业后，去美国深造。1972年，他获得了哈佛大学物理学博士学位，再做了一年博士后研究工作后，姚期智出人意料地选择到伊利诺伊大学研究生院攻读计算机科学博士学位。在当时那个年代，他敏锐地意识到计算机是一个十分重要并具有巨大发展空间的新兴学科，从而下决心放弃原先专业而转到计算机科学上来。经过两年的苦读，姚期智于1975年如愿获得他的第二个博士学位—计算机科学博士学位。之后他曾先后在麻省理工学院（1975~1976），斯坦福大学（1976~1981,1982~1986），加州大学伯克利分校（1981~1982）等著名高等学府从事教学与研究，1986年加盟普林斯顿大学。

---

他主要的成就有（不限于此）：

• 基于复杂性的伪随机数生成理论
• 密码学
• 通信复杂性
• 最佳概率化哈希模式
• 量子通信与计算

---

姚期智25岁时与华裔科学家储枫结婚，他们曾联名发表过许多研究论文，有着共同的志趣,更有着共同的事业,可谓学术“夫妻店”。姚期智在清华园开设的计算机科学实验班，被人们亲切地成为“姚班”，如今成为世界上最优秀的本科计算机教育之一，为世界各地输送着优秀的人才。

---

为了给姚班学生开拓一个高起点的国际平台，为了让同学们接触到国外最新的研究前沿，姚期智先生为姚班开设了四个向度的国际教学项目：（1）在低年级中选拔具有特殊潜力和特别优秀的学生，加入预研班，进行个人化的预研培养，因材施教，发挥所长，使预研学生能够在很早的时候就具有科学家的气质和眼光；（2）三年级全体赴香港大学、香港中文大学等高校进行访问和交流；（3）每年选送部分最优秀的学生前往美国普林斯顿、麻省理工、哈佛等知名大学进行交流和短期课程；（4）安排四年级学生到各著名研究院所进行科研实践及毕业设计。

---

姚先生曾说：“我国在过去三十年培养的计算机科学人才，在信息时代的工业、管理、社会等领域都担当了非常重要的职务，履行自己的职责。从这方面讲，中国大学承担了相应的历史使命，做出了杰出贡献。但我们不能感到自满。因为我们现在虽然经过三十年的经济增长，但经济水平还需要再增长十年，才能跨入先进水平行列。以后的增长，不能只依靠廉价的人工成本和组织能力，更要依靠知识产权、高技术科技成果，争取竞争的优势。所以，我们的任务不仅是了解和参加世界计算机科学的研究，同时必须争取领导的地位。”

---

姚先生的回国，给予中国计算机界很大的信心。21世纪是信息化的时代，计算机科学还有很大的发展空间，希望计算机发展史上可以继续出现更多的华人，也希望中国能在信息化时代中崛起！

结语

以上是三位科学家的小记，我觉得不仅是这三位，阅读书中的大部分学者的事迹，你能感受到一些他们的共性：热爱、有志向与专注。我想这也是做任何事情成功的基础。

几天后就要开始大二的生活了，作为一名计算机科学与技术的学生，至少目前对计算机是热爱的，我想至少未来的三年我会专注于计算机的研究，还请各位老师、同学多多指教，也希望有共同兴趣的朋友多多交流，路还很长，加油吧！

文章参考了《ACM图灵奖-计算机发展史的缩影》百度百科