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,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𓀗,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%🤦🏿𓀝,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🩶。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,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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