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1、科学家与科学之路-清华科协星火论坛姚期智院士特邀报告（实录）姚期智：世界著名计算机学家，2000 年图灵奖得主，美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士、中国科学院外籍院士，清华大学交叉信息研究院院长，清华学堂计算机科学实验班首席教授。1975 年至 2004 年，先后在麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、普林斯顿大学任教授。2004 年离开普林斯顿大学全职回国，加入清华大学。他创办姚班，领跑拔尖创新人才培养，提出中国计算机科学 2020 计划，领导建设全量子网络，创建一个世界一流的交叉信息研究平台和人才培养基地，推动计算机科学和量子信息科学的发展。拥有哈佛大学物理学博士学位和伊利诺伊
2、大学计算机科学博士学位，创建通讯复杂性和伪随机数生成计算理论、奠定现代密码学基础，并在量子计算等领域做出独到的杰出贡献，2000 年荣膺图灵奖，是至今唯一获得图灵奖、被誉为计算机科学领域的诺贝尔奖的亚裔科学家。潜心于科研、醉心于教育，姚先生完美诠释了科学家与科学之路。我在清华经常有机会见到同学，通常是在上课 40 人的一个班上，今天晚上很高兴也很荣幸在这个论坛和这么多青年同学见面，我非常非常高兴。所以我首先要谢谢星火论坛的同学组织这样的论坛，我谢谢他们给我这样的机会。我从事科学研究这么多年，认识了很多很有名很杰出的科学家，我想借今晚的机会，把我见到的一些科学家，以及我对于科学事业的心得和大家分
3、享一下。首先，我们要谈一谈什么是科学家，科学家做什么样的事情。在此，我来引用一位大文豪，萧伯纳（Bernard Shaw），在一个剧本里说的几句话：“有的人看到已经发生的事情，问为什么会这样？。我却梦想一些从未发生的事情，然后追问为什么不能这样？（You see things, and you say why, but I dream things that never were, and I say why not.）” 这句话非常脍炙人口，很多人用不同方法引述。我觉得这句话正可以用来代表科学里面的两种主要精神。属于第一种的，看到自然现象解释为什么这样，代表者就是牛顿（Isaac Newto
4、n）：被苹果打而推出万有引力。代表第二种的科学家，就是高锟教授，从玻璃梦想到用光纤通讯而成了光纤之父，得了 2010 的物理诺贝尔奖，对整个世界有无比重要的贡献。在我的生涯中，遇到过这两类科学家很多。首先讲讲他们对我的启发。我早年在哈佛大学物理系的导师，格拉肖(Glashow)教授，1979 年诺贝尔奖得主。不是出生在父母都是做学问的家里，而是从俄国移民到美国，基本上是工人阶级，但家里对子女教育非常注意，他从年轻时就像各位一样，对科学非常敏锐，上布朗士科学高中(Bronx Science High School)，纽约市非常出名的中学。大家都知道，要到很好的学术学校，最大的好处并不是为了证明自
5、己的优越和聪明，而是你在这些地方能遇到很多杰出的同学和朋友，能够互相激励，最大发挥每个人的天赋。他的一个高中同班同学，后来也成为诺贝尔奖得主。格拉肖(Glashow)对我很大的一个影响是，他是一个非常有创新力的人，能够很大胆地假设一些事情，觉得世界是这个样子，对自己所做的结论非常有信心。他所做的事情里面，有一个非常杰出的，就是预测了粲夸克（Charm Quarks）。物理学家一开始觉得有三种基本的夸克（Quark），他推断第四个存在，得到结论的方法虽不是那么严谨的推断，但他有非常强的直觉，后来果然被发现，对物理界有非常大的影响。心得收获（Lesson）：我们需要对自己有信心，敢提出别人没有提出
6、的观点。第二个人，我在哈佛物理系的同学，我们同一年进到研究生，戴维波利策(David Politzer)。2004 年得到诺贝尔奖。他很有意思的一点是，第一个论文 1973 年发表，解释某种物质的基本构造上，这篇论文成了他 2004 年得诺贝尔奖的基本贡献。在座的同学应该得到鼓励。一个年轻人所做的事情，很可能就是非常重要的，不要妄自菲薄，研究生论文可能变成科学里面最杰出的贡献之一。物理领域，甚至有本科生就做出诺贝尔奖级别的成绩。这里还有一段有趣的插曲，波利策(Politzer)的问题，当时哈佛有一位博士后曾经先想过，他最先花了一年多的时间把所有的理论都证明计算了一次，计算了 7、8 个不同的理
7、论，剩下最后一个理论时他就放弃了让别人去做，就是这个理论。戴维波利策(David Politzer)拿来算一算，结果验证成功而得了诺贝尔奖。这可算得上是功亏一篑（Near miss）。心得收获（Lesson）：我们不能轻易放弃，要吃苦坚持到底。第三个例子，约翰纳什（John Nash）。刚才我们讲人在年轻就可能做出举世闻名的工作，那个例子并不是全世界唯一的，我想这种少年出英雄，约翰纳什（John Nash）是大家非常熟悉的，1994 年诺贝尔奖得主。他的第一篇文章，是 1950 年在普林斯顿（Princeton）本科生时发表的一个 2 页纸的论文，N 人游戏中的平衡点（Equilibrium
8、points in N-person Games）。当时博弈论有个未解的问题：就是当博弈有双赢的可能性时，怎样做一个对自己最有利的策略？这个问题即使博弈论的创始人冯诺伊曼(Von Neumann)也不知如何解决。纳什（Nash）把他的草稿请冯诺伊曼(Von Neumann)过目，后者觉得没有什么价值，让纳什（Nash）很懊丧。但他的一个好朋友大卫戈尔(David Gale)，鼓励他这个工作非常不错，应该好好写完继续发表。很幸运，约翰纳什（John Nash）后来发表了这个工作，经过 45 年后得到诺贝尔奖。心得收获（Lesson）：不要绝对相信权威。即使像冯诺伊曼(Von Neumann)这么
9、伟大的科学家，也会有误判的时候。下面谈谈我在计算机领域遇到的一些人。第一个人高德纳（Donald Knuth），斯坦福大学，1974 年图灵奖得主。他的中文名字“高德纳”是我太太储枫取的，我们请她解释一下这个名字的由来。储枫：“高德纳（Donald Knuth）是我们很敬仰的一位先生，治学为人都是最高的典范。找发音相近 Knuth 的字很不容易。Knuth 源自北欧挪威的名字，我就选择“高”，因为 K 打头，而且他身高 2 米。Donald 翻译成“德纳”，两个字音还接近，“德”在中文里也是非常好的字，不仅指内在美德，还包括行为正直。“纳”是因为他为人谦和，虚怀若谷。我还想提一点，高德纳对中国
10、非常感兴趣，70 年代带家人到中国来过，觉得让小孩见识中国非常重要，他的小女孩 7、8 岁，回美国后还一直穿在中国买的黑布鞋，非常喜欢。”我第一次见到 Donald Knuth（高德纳）是在 1975 年，我刚读完计算机科学的博士，解决了一些问题，他邀请我去访问一个夏天。他非常多才多艺，数学上非常有造诣，编程上更有造诣，在美国计算机科学会，第一次举办编程大会，他的程序比别人快非常大一截。清华有很多高手，但我相信还比不上他。他有三点让我很敬佩，一是很专注（focus），任何时候只专注于一件事情，曾说过日历上以后两年每天做什么都有一个计划，是一个很有纪律的人；第二是追求完美（perfection）
11、，每件事情尽善尽美，第三是做事非常快（speed），做出来的程式比别人运行（run）得快，写程式的速度也很快。他这三个特殊的地方用一个例子 Tex 软件可以说明。大家都知道写这么大的软件非常花力气，他做的时候基本完全不做别的事情，全神贯注（focus），一般的话需要一个团队，但他是一个人写的，不放心别人能写出象他这么漂亮的的编码（code），而他一个人完成的也很快。关于完美（perfection）和效率（speed），我还可举例给另外一件事情。1975 年夏天访问，我们做了几个论文，他说写的部分不用我管了。他把自己关起来，别人都喜欢有窗口有花园有鸟鸣的环境，他却把自己关在无窗的小阁楼里，一个下
12、午搞定了大概三四十页的论文。手稿上绝少更改，好像莫扎特（Mozart）写乐曲，不得不佩服他。高德纳最伟大的工作包括“编程的艺术”（“Art of Programming”）这一系列书。在 1960 年初的时候，计算机科学刚开始，在美国也刚开始有计算机科学系。他对计算机科学不但了解其数学理论，而且是编程式的高手，有很多写码的经验。他几乎是唯一的一个人，有这样的能力及学识，能写下所有的相关知识，来建立一门学科。他的这一系列巨作，使计算机科学（Computer Science）成了一门科学。在1968 年第一卷出版之前，他已经亲笔写好七卷共三千页的手稿。他的三千页跟我们一般想象的概念不一样，都是蝇头
13、小字，很难相信是一个两米高的人写的。在这一点上很像是哈利波特的作者罗琳（Rowling），她也是七卷手稿拟定后才一卷卷出版。我想各位如果曾经读过编程的艺术（Art of Programming），就会发现里面写的非常流利，能够把很多信息写的非常精细，而且用的篇幅很少。里面小小一段，换了别人写可能好几页还说不清。到了 1973 年共出版了 3卷，另外还有 4 卷，但他对当时的排版技术不满意，排出的格式不够美观，他想设计一套好的排版系统，让效果尽善尽美。1973 年我跟他在一个会议上碰面，他说要暂时中断关于编程的艺术（Art of Programming）的工作，因为要做这排版系统的工作，大概要半
14、年左右。但是没想到十年一晃就过去了。倒不是说写系统花了很长时间，而是他发现不光是排版不够好，印刷的字体也不够漂亮。他是一个人文传统很深的人，喜欢以前西方古书里专人手写的字体，希望印刷技术能用科学方法做到和以前的字体一样美丽。他运用数学算法设计字体，因而耽误了出书的进展，最近第四卷才出来。他说还是要完成 7 卷，要做到八十几岁，2030 年可以做完。储枫刚才说他对中国很友好。有一天我在他办公室外见到 2 位从中国去的学者。当时 1979 年左右，中国首次有一批学者到西方学习研究，高德纳先生把他们请到他的房间，跟他们讲 Metafont 的工作，后来他们把它用在设计中文字体上。这几位学者在斯坦福呆
15、了一年多，我曾见过几次。八十年代，我第一次回到中国北京参加科学院的会，很惊喜见到我当初在斯坦福的这几位老朋友，他们都已经在中国科学院院士，在计算机方面担任非常重要的工作。再提一位，杰弗里乌尔曼(Jeff Ullman)，大家可能读过他的一些书，他本来在普林斯顿（Princeton）工作，后来被吸引到斯坦福（Stanford）去。他是一个有冷幽默的人。他曾讲过一句话让我印象很深。他说：聪明人不值钱，一毛钱可以买一打，重要的是能对他人有影响（Smart people are dime a dozen，what you want is to have impact）。他本身也实践这个哲学，他自认有一
16、个长处，对于新东西吸收很快，写书也很快。计算机科学（Computer Science）日新月异，他对很多新的事情都用心学，很多领域他都开门课，写本书。他还有另外一句话，关于写书的哲学：如果材料好，写得差一点也不要紧（If it is worth writing，it is worth writing bad）。在一个新的领域里，第一本书会有很多人用，会影响很多人。再来谈数学家。保罗埃尔德什(Paul Erdos)。他写了 1525 个文章，有511 个合作者。我不是希望大家也学他写千篇文章，跟这么多人合作。现在文章写的多不算稀奇，我想说的是他是完完全全一个专心做研究的人，而且他有一些特别的地方，他是没有家的人，365 天，有 360 天在路上，在美国欧洲各个地方旅行，基本所需都在一个行李箱里，也不住旅馆，住在朋友家，基本都是数学家，从早到晚都可以交流。他有很多脍炙人口的小故事。比如Epsilon，微积分里用来代表“微小”，小（little）的意思，他喜欢用Epsilon 代表小孩子。朋友问他：“
