段斯斯：戰(zhàn)勝計(jì)算機(jī)世界里的“叛徒”

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(qū)“35歲以下科技創(chuàng)新35人”榜單公布，榜單上的青年人被外界稱為科學(xué)之光。此次公布的榜單上有5名女性，清華大學(xué)高等研究院研究員段斯斯正是其中之一。

在清華大學(xué)校內(nèi)一家咖啡館，科技日報(bào)記者見到了年輕學(xué)者段斯斯。她身材嬌小，留著齊肩短發(fā)。這個(gè)看上去十分溫婉的姑娘，體內(nèi)卻潛藏著巨大的能量。

偏愛“燒腦”的分布式系統(tǒng)研究

2005年，在清華大學(xué)附屬中學(xué)的一間教室，埋頭學(xué)習(xí)的高三學(xué)生段斯斯想離開家，去看看更大的世界。那年夏天，她如愿考上了香港大學(xué)，被該校電子電機(jī)工程專業(yè)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(tǒng)和密碼學(xué)。

為了解釋分布式系統(tǒng)，段斯斯向記者分享了“拜占庭將軍問題”。它說的是，在一場戰(zhàn)役中，拜占庭帝國軍隊(duì)的將軍們面臨一個(gè)問題，即是否攻擊敵軍。無論進(jìn)攻還是撤退，只有將軍們作出一致的決定，戰(zhàn)役才能取得勝利。相反，任何不以共識為基礎(chǔ)的軍事行動必然失敗?？涩F(xiàn)實(shí)是，將軍們分守不同戰(zhàn)壕，而負(fù)責(zé)傳信的使者甚至某些將軍可能是叛徒。叛徒通過錯(cuò)誤信息誘導(dǎo)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(jìn)而導(dǎo)致戰(zhàn)役失敗。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)世界，這樣的“叛徒”無處不在，它們可能是硬件錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)擁堵或離線，也可能是惡意攻擊……“叛徒”的目標(biāo)就是搞破壞，使系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)作出不一致的決定，進(jìn)而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)潰敗。分布式系統(tǒng)研究者會設(shè)計(jì)出一套共識協(xié)議，以確保即使在出現(xiàn)“叛徒”的情況下，系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)也能作出一致的決定。

為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出更加安全、可行、高性能的共識協(xié)議，是戰(zhàn)勝“叛徒”的關(guān)鍵。為此，設(shè)計(jì)者要不斷進(jìn)行邏輯推演，假設(shè)、證明、遞歸、反推，稍不注意就會把自己繞進(jìn)去。

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)越多，共識協(xié)議就越難設(shè)計(jì)?！倍嗡顾褂X得，這項(xiàng)工作非常有趣而且充滿挑戰(zhàn)。

本科畢業(yè)那年，段斯斯申請到了去美國加州大學(xué)戴維斯分校讀博的機(jī)會，專業(yè)是她心儀已久的計(jì)算機(jī)。

滿懷憧憬，23歲的段斯斯漂洋過海來到美國。那時(shí)，段斯斯不太會寫論文，投出去的文章反饋都很糟糕?！拔易龅难芯吭诋?dāng)時(shí)很小眾。我很擔(dān)心，跑這么遠(yuǎn)來讀書，最后什么也沒有學(xué)到。”段斯斯回憶道，那段時(shí)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

“不想那么多，既然眼下有需要解決的事，就去解決吧?！崩碇菓?zhàn)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，讀完幾百篇后，挑出其中最經(jīng)典的幾篇，又花了三四個(gè)月時(shí)間反復(fù)琢磨，直到滾瓜爛熟，以至于只要看一眼文章中的某個(gè)算法或協(xié)議，就能立馬進(jìn)行證明。

“當(dāng)你不再依賴于作者告訴你什么是什么的時(shí)候，屬于你的科研生涯可能就要開始了?！倍嗡顾拐f，“絕大部分人都卡在到底要怎么開始做研究這件事上，因?yàn)閺?到1是最難的?？墒且坏?shí)現(xiàn)了1，再往前就很快了?！?/p>

在讀博的最后一年，段斯斯發(fā)布了共識協(xié)議BChain。這是世界上第一個(gè)成熟的鏈狀共識協(xié)議，其將經(jīng)典共識協(xié)議的信息吞吐量提高了50%，復(fù)雜度由平方級降低為線性級，被應(yīng)用在工業(yè)界最大的開源區(qū)塊鏈平臺超級賬本Iroha項(xiàng)目中。這一成果為段斯斯贏得了贊譽(yù)，直到今天，該協(xié)議仍是唯一一個(gè)自帶魯棒性的鏈狀協(xié)議。

博士畢業(yè)后，段斯斯的大部分同學(xué)選擇去硅谷做軟件工程師，待遇很好。她當(dāng)時(shí)也想過：去公司寫代碼，人生會不會過得輕松一點(diǎn)？糾結(jié)一段時(shí)間后，她還是從興趣出發(fā)，選擇繼續(xù)做科研。

2015年，段斯斯在美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室展開工作，并成為該實(shí)驗(yàn)室歷史上首位計(jì)算機(jī)方向的溫伯格研究員（Weinberg Fellow）。

兩年后，段斯斯搬到美國東海岸，在馬里蘭大學(xué)巴爾蒂摩郡分校擔(dān)任助理教授。她很高興，因?yàn)樵谙饦鋷X國家實(shí)驗(yàn)室，做的項(xiàng)目局限性比較大，而當(dāng)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(wǎng)絡(luò)安全這一研究方向。不久后，段斯斯設(shè)計(jì)出BEAT協(xié)議和異步共識協(xié)議，后者至今仍被認(rèn)為是所有異步共識協(xié)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(shí)間流逝而變得愈加強(qiáng)烈。2020年，段斯斯舉家回國。

想做的事一定要做成

回國后，段斯斯受聘于清華大學(xué)高等研究院，加入中國科學(xué)院院士王小云的團(tuán)隊(duì)。作為密碼學(xué)界的風(fēng)云人物，王小云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?！倍嗡顾拐f。

這一點(diǎn)，段斯斯和王小云很像。上小學(xué)時(shí)，段斯斯有一次轉(zhuǎn)學(xué)，爸爸打擊她說，你學(xué)習(xí)肯定跟不上。段斯斯不服氣，憋著股勁兒學(xué)，成績從班級二十多名最后沖到了前三名。有一回，為了準(zhǔn)備學(xué)校的跳繩比賽，段斯斯每天練習(xí)，有一天練到站都站不起來，最后被抱回了家。

如今，段斯斯沒了少年時(shí)的爭強(qiáng)好勝，但對想做的事，依然有股狠勁兒。在生完兩個(gè)孩子后，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(xué)問題，段斯斯更是“不死心”。曾經(jīng)，原子廣播協(xié)議和異步二元共識協(xié)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，前前后后花了幾個(gè)月時(shí)間，終于找到了答案。

段斯斯說自己“閑不下來”。生完老大后2個(gè)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(jì)算、寫代碼。

很多人有孩子后感到精力不濟(jì)，段斯斯恰恰相反?！耙郧埃业墓ぷ骱蜕罘植婚_，現(xiàn)在我每天下午大概5點(diǎn)半到晚上8點(diǎn)半陪孩子，孩子睡覺后就是屬于我自己的時(shí)間，這條明確的界限讓我比以往更專注地投入工作。當(dāng)然也有累的時(shí)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(tǒng)，不管在國內(nèi)還是國外，他們會想到我的名字。更實(shí)際一點(diǎn)的目標(biāo)是，在頂級會議上多發(fā)些文章。或者，能像我敬佩的研究者克里斯蒂安·卡奇恩（Christian Cachin）和洛倫佐·阿爾文斯（Lorenzo Alvisi）一樣，把特別復(fù)雜的事寫得清晰易懂，給人以啟發(fā)。至于名利，我看得比較淡，人不能靠這個(gè)活著?！?/p>

乍見初歡，久處仍怦然。在大學(xué)課堂上，計(jì)算機(jī)課帶給段斯斯的歡喜并沒有被時(shí)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(tǒng)、區(qū)塊鏈，還是應(yīng)用密碼學(xué)，段斯斯始終在做令自己心動的事。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)世界