约翰•霍普克罗夫特:图灵奖大师的中国情怀

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王新兵,李冰,陈卫

2017年,素有计算机科学领域诺贝尔奖之称的图灵奖走过了50年的历程。共有65位业内顶尖的计算机科学家被授予这项崇高荣誉,成为计算机科学历史上的里程碑式人物。在他们当中,有一位非常值得尊敬的长者近年来逐渐走进中国公众的视野,为中国高等教育发展与改革做出了杰出贡献,他就是康奈尔大学的约翰·霍普克罗夫特(John Hopcroft)教授。

重大学术贡献

霍普克罗夫特教授是全世界极负盛名的计算机科学家之一,很多计算机科学家将他视为计算机科学研究的奠基人和先驱。他曾任职于美国科学基金会和美国国家研究院,1992年至1998年间,他被布什总统指定为美国国家科学委员会成员。20世纪60年代,霍普克罗夫特教授领衔创立了理论计算机科学研究学科,包括自动机理论、形式语言和可计算性等。在这一时期,他的重要贡献是将计算机科学萌芽阶段的零散结果总结为具有整体性的系统知识,为计算机科学的建立和发展奠定了坚实的基础。70年代,他提出计算机科学应当注重算法研究,并提出了渐近分析作为评价算法性能的标准。在当时,程序员衡量所写程序的性能完全依赖于程序对若干具体问题输入的执行速度。程序性能提高时,很难分清是因为系统性能的提高,还是程序的改进,抑或是程序恰巧在对应输入上表现良好。他提出用渐近分析,即分析算法随问题规模变大时运行时间增长的趋势,作为衡量算法性能的主要指标。

通过对图的平面性和偶匹配、图的二连通和三连通块、集合合并、二部图最大匹配的高效算法研究,霍普克罗夫特教授确立了渐进分析有效性,从而建立了以渐进分析为基础的算法理论。现在这一理论已成为当今计算机科学的一大支柱。1986年,基于他在“算法及数据结构设计和分析方面的奠基性成就”,被授予图灵奖。

他还是一位杰出的计算机科学教育家,为开创计算机科学人才教育模式做出了巨大贡献。他在算法设计方面的著作The Design and Analysis of Computer Algorithms开创了算法理论的讲授模式,深刻影响了几代计算机科学工作者对算法的理解和应用。他的若干著作,例如Formal Languages and Their Relation to Automata等,均成为计算机科学的经典教材,在世界范围内广泛采用。

他的很多学生成为世界各地科学院和工程院的院士,包括美国科学院和工程院院士辛西娅·德沃克(Cynthia Dwork),美国工程院院士阿尔弗雷德·阿霍(Alfred V. Aho,冯·诺伊曼奖章获得者)、丹妮拉·鲁斯(Daniela Rus),加拿大皇家学会院士吉勒斯·布拉萨德(Gilles Brassard)ACM会士理查德·科尔(Richard Cole)、郭百宁,IEEE会士托马斯·豪厄尔(Thomas Howell)等。

与上海交通大学的不解之缘

20116月,在霍普克罗夫特教授到访上海交通大学之际,学校向他详细介绍了拔尖创新人才的培养方案、理念及举措,安排计算机专业本科生与他进行专场交流,并向他发出参与学院人才培养工作的邀请。在访问结束当天,他就承诺加盟上海交通大学,并从当年的12月起开始为本科生授课。

从那时至今,霍普克罗夫特教授已在中国连续度过了6个圣诞节。他每年在上海交通大学工作近3个月,开设了“面向计算机科学的数学基础”、“信息时代的计算机科学理论”、“计算机科学研究”、“自动机理论”、“专业实习”、“基础研讨课”、“计算机科学中的数学”等15门次课程。上海交通大学本科生常常感叹,“能听到世界级科学家亲自授课,是从未想到的事情。”

他不仅在上海交通大学授课,还积极着手上海交通大学的人才培养计划,甚至把“信息时代的计算机科学理论”课程讲义整理成书,将版权交给上海交通大学。他提出的唯一要求是定价不能高于 6美元,保证学生都能买得起,而自己只象征性地收了 2000 元人民币的稿费。这本教材被公认为是数据科学领域的高水平教材。最近他又将“数据科学基础”的讲义整理成书,再次把版权交给上海交通大学出版社。

他还是位非常平易和幽默的人。在上海交通大学流传这样两则小故事。2013年冬,他在上海交通大学的课程临近尾声时,有一次教室照明线路跳闸了。正在授课的他幽默地说“这是在提醒我应该下课了吗?”边说边拿出他一直随身携带的手电筒,一道明亮的光束射在正在讲解的题目上。“先用这个,如何?”他说。原本安静的听课席爆发出惊喜的赞叹声,随即响起了热烈的掌声。有人称为“智慧的光束”。

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作者介绍

王新兵

  • 上海交通大学教授。
  • CCF高级会员、CCF青年科学家奖获得者、原CCCF动态栏目主编
  • 研究方向:移动互联网、物联网和大数据
  • xwang8@sjtu.edu.cn

李冰

  • 上海交通大学致远学院国际化办公室主任
  • 研究方向:高等教育管理和国际合作教育
  • binglisjtu@sjtu.edu.cn

陈卫

  • CCF专业会员
  • 微软亚洲研究院高级研究员
  • 研究方向:信息网络、在线学习、网络博弈论、分布式计算、容错和可靠性等
  • weic@microsoft.co