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姚班学霸陈立杰:16岁保送清华,18岁拿下IOI世界冠军,现摘得FOCS 2019最佳学生论文

2019-10-19
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郭一璞 安妮 发自 凹非寺
量子位 出品  | 公众号 QbitAI

今年的理论计算机顶会FOCS,一位来自浙江湖州的小哥哥一口气中了3篇论文,还拿下了最佳学生论文奖。

而且这不是偶然神迹,类似操作,对他已是稀疏平常。

虽然今年只有24岁,但他在计算机领域已经是闪闪发光的明星:

16岁,拿下全国青少年奥林匹克竞赛(NOI)的金牌,保送清华;

18岁,以世界第一名的成绩摘下国际信息学奥林匹克竞赛(IOI)金牌,一战成名,进入清华姚期智班;

21岁,从尖子生云集的清华再次脱颖而出,成为2016年十位清华特等奖学金获奖者之一;

24岁,拿下理论计算机科学领域最顶级会议STOC 2019 DannyLewin最佳学生论文奖,名声大振;

在最近第60届IEEE计算机科学基础年度研讨会(FOCS 2019)上,他不仅一口气发表了3篇论文,还获得了最佳学生论文奖。

他正是MIT博士生、清华特奖,姚班学霸陈立杰。

而这位一路闪光、名声响彻科研圈的清华大神,远不止获奖这么简单。

大神获奖

在计算机科学圈,FOCS顶会是出了名的难搞定。

作为中国计算机学会(CCF)推荐的计算机科学理论方向认可的A类会议,与SODA、CAV、STOC、LICS四个顶会并列齐名,FOCS是最受认可的一批高含金量会议。

深度学习大神、现亚马逊AI主任科学家李沐,此前也是FOCS的获奖者。

在知乎的讨论中,不少科研工作者觉得FOCS只能仰望。有说逼格高的:

有说难度大的:

就在这样的会议上,陈立杰不仅包揽最佳学生论文,而且还中了三篇。

其中一篇最佳学生论文,Efficient Construction of Rigid Matrices Using an NP Oracle,是陈立杰与MIT博士、哈佛大学博士后Josh Alman合作的。

这篇论文不带参考文献长29页,全是这种画风

他向我们解释说,这篇是用一些比较新的技术,在一个复杂度领域的著名的构造rigid matrices的问题上,取得了一些进展。

论文Non-deterministic Quasi-Polynomial Time is Average-case Hard for ACC Circuits,陈立杰单枪匹马拿下一篇接收论文,这两篇论文在电路复杂性的方向上取得了一些进展。

论文Hardness Magnification for all Sparse NP Languages,合作者一位是陈立杰在清华的师弟金策,另一位是他的导师Ryan Williams,这篇论文研究了最近在理论界比较受人关注的Hardness Magnification现象的一些新的拓展。

在计算机研究圈里有这样一种观点,计算机科学理论方向比其他研究更需要扎实的数学基础,研究难度更大;并且,领域内可选择投稿的顶会数量少,接收成本高。

但对于陈立杰来说,“连中三元”打破了这一魔咒,完成一个看似不可能的任务。

这不是陈立杰第一次获得最佳学生论文奖,甚至半年前的3月,他还揽下了ACM 计算理论年会(STOC)的最佳学生论文。

而且更令人佩服的是,这还是一名95年出生、今年刚满24岁的年轻人所为。

但这样的天才少年,并非一开始就展现了其实力。此前成绩平平的陈立杰,还被一度当成了网瘾少年。

细数这其中的故事,可谓“逆风翻盘”之路。

曾经的“网瘾少年”

这个被称一同参加竞赛的同学称为“传说”和“偶像”的天才少年,曾为了打游戏拼了一把。

之前清华官方访谈中就介绍过,陈立杰偏爱小众节奏游戏OSU!,里面包含在线排名、多人游戏、重放交流和一个庞大的社区在内的各种元素。

对游戏,陈立杰一度是真痴迷,甚至有过为了打游戏两三天都没有睡觉,而在大三下学期去MIT交换的半年中,陈立杰在完成科研任务外,没有像其他人一样走走看看,而是把大部分时间用于了游戏与动漫。

为了控制自己的游戏时间,他索性就把它放到了移动硬盘中,如果控制不住想玩游戏,就把硬盘给朋友。

不过就算是玩,陈立杰也不甘心做无名之辈,在后来的大学生涯中,陈立杰也是OSU!游戏世界排名前列的玩家。

而这种“无师自通”的功夫,也在他准备NOI时得以体现。

自小开始学习编程的陈立杰,初三决定参加NOI走竞赛路。

据浙江在线报道,当时的陈立杰偏爱自学,计算机老师万春彬交出了机房钥匙,班主任曾涛特批日常可以请假,给陈立杰竞赛提供了充分自学的可能。

但初三那次比赛,陈立杰还是名落孙山。因为耽误了大量其他科目的学习时间,连父母都曾劝他放弃。

在之后回顾这场一个人的战斗时,陈立杰却淡定许多,坦言自己也曾想过放弃,失败了后悔,总比啥都不做光后悔好得多。

于是,陈立杰不上课了,把时间都花费在了计算机房,每天7点到晚自修结束,都在自学信息学有关的知识。

努力获得了回报。高一,陈立杰逆风翻盘,拿下NOI金牌,入选国家集训队,签约清华大学。

而这样的成绩背后,外界往往更关注其成绩本身,往往忽略了宝贵高一时间里,陈立杰颇具勇气的“放手一搏”。

在此之前,几乎没有人说过陈立杰是“学神”,是“偶像”,是“天才”,这些称谓在金牌到来后才陆续到来。

所以,谁说天才不需要努力?

从成绩平平的网瘾少年到保送清华,陈立杰用了2年时间证明了:天才=1%灵感+99%汗水。

其后,任督二脉打通,开挂的新人生正式在清华园起航。

大学开挂,考出“网红成绩单”

2013年,陈立杰带着IOI世界第一的光环进入了清华姚班。

作为姚期智院士创立的清华尖子班,姚班虽然每年只有四五十名学生,但竞赛大神、科研牛人、高考状元云集,这也让陈立杰感受到了压力。

比如他曾经的室友范浩强,不仅是IOI金牌得主,同时也是旷视创始员工,甚至大一刚开学军训的时候,就完成了一篇后来发表在顶会ICCV上的论文。

用陈立杰自己的话说,像范浩强这样优秀的同学,就让他感到“智商被碾压”,他也一度陷入迷茫,在操场散步思考:我是谁?我要做什么?

不过,陈立杰还是实现了学习和科研“两开花”。

他曾经考出了一张在知乎等网站广泛流传的“网红成绩单”:

最右边的一列是分数。普通人还在大学里担心期末挂科的时候,陈立杰已经考出了都是满分或者接近满分的成绩。

他的成绩也经常是姚班第一。范浩强评价说:“立杰想考第几只和他的想法有关,和别人无关。”或许,这也是人才之间的惺惺相惜。

此外,陈立杰也开始对理论计算机方面的科研产生兴趣。

大二,他修了姚班高年级课程《博弈论》,完成了图灵机和囚徒困境结合的问题的课程论文,发到了AAMAS 2015上。

也是在大二,陈立杰还选修了研究生课程《高等理论计算机科学》,投入了大量时间精力,高强度的工作,每周投入20个小时进行科研,甚至在期末考试的时候持续24小时不睡觉,因此他也拿了这门课唯一的100分。

要知道,同时跟他一起学习的研究生,最高分才80分。

也正是因为这门课,陈立杰对理论计算机的兴趣被点燃了:“对,我是陈立杰,我要成为一名理论计算机科学家。”

同样也是因为这门课因缘,后来在大四的时候,这门课授课老师、交叉信息学院助理教授李建推荐他去竞争清华特奖。李建教授夸赞说,“在他(陈立杰)的带领下,姚班有好几个同学都立志做理论计算机科学。”

在之后的特奖答辩上,陈立杰谈笑风生,用非常快的语速介绍了自己的学习和研究经历,甚至屡次获得台下迷妹迷弟们的尖叫喝彩,也顺利成为了2016年的清华特奖得主。

甚至,他还在答辩上立下flag:立志从事理论计算机科研,有生之年,一定会看到P=NP这个计算机界大难题被解决。

因此,现在陈立杰也在投入P=NP相关问题的研究。今年中了FOCS最佳学生论文的这篇文章,陈立杰介绍说是“构造rigid matrices的主要动机是得到一些问题的电路复杂度下界,可以看成是朝着证明P不等于NP的方向的一小步吧。”

不过,他还是很谦虚的:“当然我们的结果离完全解决构造rigid matrices这个前沿难题都有非常大的距离,更别说证明P不等于NP了。”

不积跬步,无以至千里。一小步的成就,也是人类在计算机理论科学上的一点积累。

对了,现在这段经典的答辩视频在B站、油管等平台上的播放量已经超过了20万,吸引了一代代迷弟迷妹前来围观。

两星期解决学界“疑难杂症”

当然,清华特奖不是那么容易拿的,陈立杰获奖的一大前提,是他在美国做出了突破性的成果。

大三的时候,陈立杰不仅在机器学习顶会COLT 2016上发表了论文,去纽约会场做了两场口头报告,还前往MIT访学,师从量子信息著名学者Scott Aaronson。

在MIT的四个月里,陈立杰每天花十几个小时做研究,当时他研究的方向,正是前几日谷歌轰动世界的“量子霸权”问题。

当时,教授给他提了一个计算复杂性领域的难题。这个问题Scott Aaronson教授自己从2002年开始就在思考;同时他还有三位博士也在思考这个问题,想了一年都没有想明白。

陈立杰拿到这个问题后,思考了两个星期,感到毫无头绪。

之后的一天,他在波士顿街头漫步,这时天空中飞过一只白鸽,它以不同的方向穿越了天空。

这只白鸽启发了陈立杰,“对呀,我为什么不用新的方法呢?”于是他冲回住处,思考了一个礼拜,解决了这个老师研究了十几年都没搞明白的问题。

总之,在MIT的这4个月里,他研究了理论计算机方面的三个方向,完成了4篇论文。这样的效率,凡人不可企及。

做研究重在交流

现在,陈立杰已经MIT的在读理论计算机方向的博士了,去也访问了位于UC伯克利的西蒙斯计算理论研究所,时而也会回国交流。

MIT的研究工作难度更上了一层楼,因此陈立杰也会感到压力。

虽然从竞赛到姚班一路都是“别人家的孩子”,但从清华毕业初到MIT的时候,他还是遇到了比之前那个“白鸽问题”更难的问题,长时间做不出来,“非常沮丧并且对自己产生了怀疑”。

不过,陈立杰很擅长调整心态,告诉自己:不是我太弱,是这个问题本身就很难。

他以开放的心态,去研究更多的问题,之后他的世界也打开了一扇新的大门,“碰到了很多非常厉害的人,认识到自己还需要提高很多方面。”也认识到,比起一个人苦思冥想,做研究更加重要的是和对的人交流沟通。

他现在依然保持着高效的工作状态,每天工作6~12个小时不等。合理分配精力的秘诀是把细碎的杂事都集中在一起处理,努力空出整块的时间可以认真做研究;然后给所有的事情排好优先级,先做好优先级比较高的事情。

姚班2013级

陈立杰是姚班2013级的33人之一,这个班里,还有不少才华横溢的年轻人。

 两人的合影,图片来自范浩强

我们前面提到了范浩强,当年的IOI金牌得主,旷视高中实习生,一度拿下四个世界第一,“兼职”读完姚班后现在已经是旷视研究院带70人团队的算法总监了。

班里的另一位同学胡渊鸣也是竞赛保送生,是APIO 2012、NOI 2012、ACM-ICPC 2013长沙区域赛、ACM-ICPC上海区域赛四块金牌得主,其中APIO 2012成绩还是全场第一名,大三时也曾经赴东京大学、斯坦福大学访学。现在他正在学界知名的MIT人工智能实验室(CSAIL)读博,是计算机开源图形库太極的主要作者。

还有刘壮,2013年安徽高考理科状元,曾经前往康奈尔大学计算机系访学,他作为共同一作的研究成果DenseNet在CVPR 2017获得了最佳论文,现在正在UC伯克利读博士。

这群人仅仅本科毕业两年,就已经在学界/业界做出了不小的成就,可见姚期智院士创立的清华姚班英才频出。

而他们,势必在这个计算机科学迸发的年代,创造出一个又一个的突破。

正如陈立杰所言,“我要成为一名计算机理论科学家,成为黄金时代的一朵浪花,为人类的智慧添砖加瓦。”

参考资料:

Lijie Chen
http://www.mit.edu/~lijieche/

中国计算机学会(CCF)官网
https://www.ccf.org.cn/xspj/jsjkxll/

清华大学官方微信报道
https://mp.weixin.qq.com/s/XHW1zZPXJqCzcR1PW5dKeA

陈立杰清华特奖答辩视频
https://www.bilibili.com/video/av7039211/

太極
http://taichi.graphics/

姚班本科生刘壮荣获CVPR2017最佳论文奖
https://iiis.tsinghua.edu.cn/show-6425-1.html

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