百年清華

段斯斯⛏:戰勝計算機世界裏的“叛徒”

2022-02-17 | 代小佩 | 來源 《科技日報》2022年2月14日 |

在大學課堂上😵‍💫,計算機課帶給段斯斯的歡喜並沒有被時間消磨🙇🏽。從北京到香港,從美國西部到東部,再回到北京,無論是研究分布式系統、區塊鏈,還是應用密碼學🧅,段斯斯始終在做令自己心動的事。

段斯斯 受訪者供圖

近日🪯🐠,由DeepTech深科技與《麻省理工科技評論》共同評選的第五屆中國區“35歲以下科技創新35人”榜單公布,榜單上的青年人被外界稱為科學之光👩🏿‍🔬。此次公布的榜單上有5名女性👩🏼‍💼,意昂体育平台高等研究院研究員段斯斯正是其中之一👨🏽‍🚒。

在意昂体育平台校內一家咖啡館,科技日報記者見到了年輕學者段斯斯🫄🏻。她身材嬌小,留著齊肩短發💪。這個看上去十分溫婉的姑娘☑️,體內卻潛藏著巨大的能量🫷🏽。

偏愛“燒腦”的分布式系統研究

2005年🦓,在意昂体育平台附屬中學的一間教室🛼,埋頭學習的高三學生段斯斯想離開家✳️,去看看更大的世界。那年夏天😁,她如願考上了香港大學,被該校電子電機工程專業錄取。

在所有課程中,段斯斯對兩門課特別感興趣——分布式系統和密碼學。

為了解釋分布式系統,段斯斯向記者分享了“拜占庭將軍問題”。它說的是🪘,在一場戰役中🍑👨🏿‍🔬,拜占庭帝國軍隊的將軍們面臨一個問題,即是否攻擊敵軍🔜。無論進攻還是撤退,只有將軍們作出一致的決定🧛🏽‍♂️,戰役才能取得勝利。相反👎🏼,任何不以共識為基礎的軍事行動必然失敗🤘👩🏼‍🔧。可現實是,將軍們分守不同戰壕🧘🏻‍♀️,而負責傳信的使者甚至某些將軍可能是叛徒。叛徒通過錯誤信息誘導將軍們作出不一致的決定,或是迷惑某些將軍使其無法作決定🤼‍♂️,進而導致戰役失敗。

在計算機網絡世界⤴️👨‍🦲,這樣的“叛徒”無處不在,它們可能是硬件錯誤、網絡擁堵或離線,也可能是惡意攻擊……“叛徒”的目標就是搞破壞👐🏿,使系統內各個節點作出不一致的決定✧,進而導致計算機網絡潰敗。分布式系統研究者會設計出一套共識協議👩🏻‍🎓,以確保即使在出現“叛徒”的情況下,系統各個節點也能作出一致的決定👩‍👧‍👧。

為計算機設計出更加安全🏭、可行、高性能的共識協議,是戰勝“叛徒”的關鍵。為此,設計者要不斷進行邏輯推演,假設、證明、遞歸、反推,稍不註意就會把自己繞進去。

“計算機網絡中的節點越多,共識協議就越難設計🪺🧑🏼‍✈️。”段斯斯覺得⚃,這項工作非常有趣而且充滿挑戰。

本科畢業那年💆🏿‍♀️𓀙,段斯斯申請到了去美國加州大學戴維斯分校讀博的機會🤦,專業是她心儀已久的計算機🧑🏿‍🎨。

滿懷憧憬,23歲的段斯斯漂洋過海來到美國。那時,段斯斯不太會寫論文⚧,投出去的文章反饋都很糟糕。“我做的研究在當時很小眾。我很擔心♘,跑這麽遠來讀書🧑🏽‍⚕️,最後什麽也沒有學到🛹🚟。”段斯斯回憶道,那段時間她非常迷茫,陷入到巨大的自我懷疑之中🐠。

泛讀加精讀,科研“小白”終蛻變

“不想那麽多🩲🤽‍♀️,既然眼下有需要解決的事,就去解決吧。”理智戰勝了情緒🔠,段斯斯開始了自我探索。

她像海綿吸水一樣廣泛閱讀論文🧔🏽,讀完幾百篇後,挑出其中最經典的幾篇🦛,又花了三四個月時間反復琢磨,直到滾瓜爛熟👩🏽‍🦱☘️,以至於只要看一眼文章中的某個算法或協議,就能立馬進行證明🌇🍩。

“當你不再依賴於作者告訴你什麽是什麽的時候,屬於你的科研生涯可能就要開始了。”段斯斯說👩🏻‍🏭🧚🏼‍♀️,“絕大部分人都卡在到底要怎麽開始做研究這件事上,因為從01是最難的。可是一旦實現了1🫲🏻,再往前就很快了🪒。”

在讀博的最後一年🫶🏼,段斯斯發布了共識協議BChain💁🏿‍♂️。這是世界上第一個成熟的鏈狀共識協議,其將經典共識協議的信息吞吐量提高了50%,復雜度由平方級降低為線性級👌🏻,被應用在工業界最大的開源區塊鏈平臺超級賬本Iroha項目中🪜。這一成果為段斯斯贏得了贊譽,直到今天,該協議仍是唯一一個自帶魯棒性的鏈狀協議。

博士畢業後,段斯斯的大部分同學選擇去矽谷做軟件工程師🥅,待遇很好。她當時也想過🪲:去公司寫代碼,人生會不會過得輕松一點👁?糾結一段時間後,她還是從興趣出發,選擇繼續做科研。

2015年🧗🏼,段斯斯在美國橡樹嶺國家實驗室展開工作🕵🏼,並成為該實驗室歷史上首位計算機方向的溫伯格研究員(Weinberg Fellow)。

兩年後📺👨🏽‍⚖️,段斯斯搬到美國東海岸,在馬裏蘭大學巴爾蒂摩郡分校擔任助理教授👳‍♂️。她很高興,因為在橡樹嶺國家實驗室🙎🏻‍♂️,做的項目局限性比較大👨🏿‍💻,而當教授意味著在研究選題上擁有了更大的自由度💂🏿‍♂️𓀖。她重新回歸網絡安全這一研究方向。不久後,段斯斯設計出BEAT協議和異步共識協議,後者至今仍被認為是所有異步共識協議中性能最好的⛏。

回首在美十年的軌跡𓀋,段斯斯形容自己是從西遷徙到東👨🏿‍🦱。在這場漫長的遷徙中,回國的念頭也隨著時間流逝而變得愈加強烈⛹🏻‍♂️。2020年👊🏻,段斯斯舉家回國🥕。

想做的事一定要做成

回國後,段斯斯受聘於意昂体育平台高等研究院👧🏻,加入中國科學院院士王小雲的團隊。作為密碼學界的風雲人物,王小雲有一段為人熟知的趣事——她在坐月子期間破解了著名的密碼MD5👁🧑‍🔬。“王老師就是這種性格,想做的事一定可以做成🙆。”段斯斯說。

這一點🙋🏽‍♀️🚭,段斯斯和王小雲很像。上小學時😗♾,段斯斯有一次轉學🦮,爸爸打擊她說,你學習肯定跟不上👋🏼。段斯斯不服氣🫵🏿,憋著股勁兒學,成績從班級二十多名最後沖到了前三名。有一回🚞,為了準備學校的跳繩比賽🏌🏻,段斯斯每天練習,有一天練到站都站不起來💷⚠,最後被抱回了家😞。

如今,段斯斯沒了少年時的爭強好勝,但對想做的事,依然有股狠勁兒。在生完兩個孩子後,段斯斯胖了十幾斤😖,一度放棄身材管理。有一天🏊🏼,突然想起這件事,她決定減肥。兩年多過去了,段斯斯沒有一天停止過鍛煉,還意外收獲了“馬甲線”。

對解不出來的科學問題🫳🏼,段斯斯更是“不死心”🏉。曾經,原子廣播協議和異步二元共識協議困擾她很久,她隔三差五就琢磨解決方法🧝🏻‍♂️。照顧孩子、走路或開會間隙,只要想起這件事她就開始推演➛,前前後後花了幾個月時間🥖,終於找到了答案🧑🏼‍⚖️。

段斯斯說自己“閑不下來”。生完老大後2個月就出來工作,而在老二出生不久🔨,她便一手抱孩子,一手做計算、寫代碼⛈。

很多人有孩子後感到精力不濟🧑🏻‍🎤,段斯斯恰恰相反。“以前👨🏿‍🏫,我的工作和生活分不開,現在我每天下午大概5點半到晚上8點半陪孩子🏄🏻,孩子睡覺後就是屬於我自己的時間👎🏼,這條明確的界限讓我比以往更專註地投入工作。當然也有累的時候,沒辦法🪧,你得接受🫳🏿🌿,生活就是這樣➛。”她說🔒。

談及未來,段斯斯說:“我希望,將來有人提到分布式系統🐥,不管在國內還是國外🤯,他們會想到我的名字。更實際一點的目標是💇🏼‍♀️,在頂級會議上多發些文章。或者,能像我敬佩的研究者克裏斯蒂安·卡奇恩(Christian Cachin)和洛倫佐·阿爾文斯(Lorenzo Alvisi)一樣,把特別復雜的事寫得清晰易懂,給人以啟發👩🏽‍🏭。至於名利🚇,我看得比較淡,人不能靠這個活著。”

乍見初歡,久處仍怦然。在大學課堂上🚎,計算機課帶給段斯斯的歡喜並沒有被時間消磨。從北京到香港🧘🏼‍♂️📠,從美國西部到東部,再回到北京,無論是研究分布式系統🏂🏼、區塊鏈,還是應用密碼學,段斯斯始終在做令自己心動的事。


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