阿维·威格德森

纽约州纽约市，2024年4月10日–美国计算机学会（ACM），即计算机械协会（Association for Computing Machinery），今天提名阿维·威格德森（Avi Wigderson）为2023年美国计算机学会A.M.图灵奖（ACM A.M.Turing Award）的获得者，以表彰他对计算理论的基础性贡献，包括重塑我们对计算中随机性作用的理解，以及他在理论计算机科学领域数十年的智慧领导。

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。

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高效算法的设计。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被认为是一个具有令人兴奋的智力挑战的领域，但它往往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决定了其计算，尤其是其输出。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性质的理解。

威格德森的贡献

威德森四十年来一直是理论计算机科学研究的领导者，他为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发生器，它具有基本上最优的硬度与随机性权衡。

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一起给出了扩张图的第一个有效组合构造，扩张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，威格德森还被公认为一位受人尊敬的导师和同事，他为无数年轻研究人员提供了建议。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。