ACM A.M.Turing奖授予Avi Wigderson计算理论基础贡献奖

威格德森因重塑了我们对计算中随机性作用的理解,以及数十年来在理论计算机科学领域的学术领导地位而受到认可。

ACM已命名阿维·威格德森作为2023年ACM A.M.Turing奖的获得者,他对计算理论做出了基础性贡献,包括重塑了我们对计算中随机性作用的理解,并在理论计算机科学领域发挥了数十年的智力领导作用。

Wigderson是新泽西州普林斯顿高等研究院数学学院的Herbert H.Maass教授。他在计算复杂性理论、算法和优化、随机性和密码学、并行和分布式计算、组合学和图论,以及理论计算机科学与数学和科学之间的联系等领域都是领军人物。

ACM A.M.图灵奖通常被称为“诺贝尔计算奖”,奖金为100万美元,由谷歌公司提供资金支持。该奖项以阐明计算数学基础的英国数学家艾伦·M·图灵命名。

什么是理论计算机科学?

理论计算机科学涉及该领域的数学基础。它提出了这样的问题:“这个问题可以通过计算解决吗?”或“如果这个问题能够通过计算解决,需要多少时间和其他资源?”

理论计算机科学也探索有效算法的设计。每一种触及我们生活的计算技术都是通过算法实现的。理解强大高效算法的原理不仅加深了我们对计算机科学的理解,也加深了对自然规律的理解。虽然理论计算机科学是一个提出令人兴奋的智力挑战的领域,并且通常与改进计算的实际应用无关,这一学科的研究突破导致了几乎每个领域的进步,从密码学和计算生物学到网络设计、机器学习和量子计算。

为什么随机性很重要?

基本上,计算机是确定性系统;应用于任何给定输入的算法的指令集唯一地确定其计算,特别是其输出。换句话说,确定性算法遵循可预测的模式。随机性相比之下,在事件或结果方面缺乏明确的模式或可预测性。由于我们生活的世界似乎充满了随机事件(天气系统、生物和量子现象等),计算机科学家通过允许他们在计算过程中进行随机选择来丰富算法,以期提高效率。事实上,许多没有有效确定性算法的问题已经通过概率算法得到了有效解决,尽管错误概率很小(可以有效降低)。但随机性是必要的,还是可以消除?概率算法成功所需的随机性质量是什么?

这些以及许多其他基本问题是理解计算中的随机性和伪随机性的核心。对计算中随机性动力学的更好理解可以引导我们开发更好的算法,并加深我们对计算本身本质的理解。

威格德森的贡献

作为四十年来理论计算机科学研究的领导者,Wigderson对理解随机性和伪随机性在计算中的作用做出了基础性贡献。

计算机科学家发现了随机性和计算难度之间的显著联系(即识别没有有效算法的自然问题)。维格德森与同事合作,创作了一系列极具影响力的作品,以硬度换取随机性。他们证明,在标准且广为接受的计算假设下,每个概率多项式时间算法都可以有效地去域化(即使其完全确定性)。换句话说,随机性对于有效的计算是不必要的。这一系列工作彻底改变了我们对计算中随机性作用的理解,以及我们对随机性的思考方式。这一系列有影响力的论文包括以下三篇:

  • 硬度与随机性“(与Noam Nisan合著)
    在其他发现中,本文引入了一种新型伪随机生成器,并证明了在比先前已知的弱得多的假设下,可以对随机算法进行有效的确定性模拟。
  • BPP具有次指数时间模拟,除非EXPTIME具有可发布的证据“(与LászlóBabai、Lance Fortnow和Noam Nisan合著)
    本文利用“硬度放大”证明了在较弱的假设下,对于无限多个输入长度,有界误差概率多项式时间(BPP)可以在次指数时间内进行模拟。
  • P=BPP如果E需要指数电路:XOR引理的去随机化“(与Russell Impagliazzo合著)
    本文介绍了一种更强的伪随机生成器,它具有本质上最优的硬度与随机性的权衡。

重要的是,威格德森这三篇论文的影响远远超出了随机性和疯狂化的领域。这些论文的思想随后被应用于理论计算机科学的许多领域,并由该领域的几位主要人物撰写了具有影响力的论文。

仍在广泛的计算随机性领域内工作文件Wigderson与Omer Reingold、Salil Vadhan和Michael Capalbo一起给出了膨胀图的第一个有效组合构造,膨胀图是具有强连通性的稀疏图。它们在数学和理论计算机科学中都有许多重要的应用。

除了在随机性方面的工作外,Wigderson在理论计算机科学的其他几个领域一直是一位学术领袖,包括多探测器交互式证明、密码学和电路复杂性。

指导

除了他开创性的技术贡献外,Wigderson还是一位受人尊敬的导师和同事,曾为无数年轻的研究人员提供建议。他渊博的知识和无与伦比的技术熟练程度,再加上他友好、热情和慷慨的态度,吸引了许多最优秀的年轻人投身于理论计算机科学的事业。

“必须指出的是,Avi Wigderson还获得了阿贝尔奖,这被认为是数学领域终身成就的最重要荣誉,”ACM主席Yannis Ioanidis解释道。“被选为ACM A.M。图灵奖是一个恰当的后续奖项,因为数学是计算机科学的基础,而威格德森的工作将广泛的数学子领域与理论计算机科学联系起来。Wigderson是理论计算机科学中一支强大的智力力量,这是一门令人兴奋的学科,吸引了一些最有前途的年轻研究人员来应对最困难的挑战。今年的图灵奖表彰了威格德森在随机性方面的具体工作,以及他对整个理论计算机科学领域的间接但实质性的影响。”

谷歌高级副总裁杰夫·迪恩(Jeff Dean)解释说:“阿维·威格德森(Avi Wigderson)在随机性和其他主题方面的工作在过去三十年里为理论计算机科学设定了议程。”。“从计算机科学的早期,研究人员就认识到,结合随机性是为广泛应用设计更快算法的一种方法。更好地理解随机性的努力继续为我们的领域带来重要益处,Wigderson在这一领域开辟了新视野。谷歌也向Wigdersson致敬的导师角色。他的同事们称赞他提出了伟大的想法和研究方向,然后激励新一代聪明的年轻研究人员致力于此。我们祝贺Avi Wigderson获得ACM A.M.Turing Award计算机最高荣誉。”

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关于ACM A.M.Turing奖

这个A.M.Turing奖以英国数学家阿兰·图灵(Alan M.Turing)命名,他阐述了计算的数学基础和局限性,也是二战期间盟军对Enigma密码进行密码分析的关键贡献者。自1966年成立以来,图灵奖一直授予计算机科学家和工程师,他们创造了推动信息技术产业发展的系统和基础理论。

2023年ACM A.M.Turing奖得主

 

Avi Wigderson是新泽西州普林斯顿高等研究院数学学院的Herbert H.Maass教授。他在计算复杂性理论、算法和优化、随机性和密码学、并行和分布式计算、组合学和图论,以及理论计算机科学与数学和科学之间的联系等领域都是领军人物。

威格德森的荣誉包括阿贝尔奖、IMU算盘奖(以前称为内瓦林纳奖)、唐纳德·科努特奖、爱德格·迪杰斯特拉分布式计算奖和哥德尔奖。他是ACM研究员,也是美国国家科学院和美国艺术与科学院的成员。

Avi Wigderson的著名论文

Avi Wigderson的工作改变了我们对计算中随机性作用的理解。他关于这个主题的重要论文包括: