[1993]斯坦恩斯--"打工"带来的机遇

        斯坦恩斯是学数学出身的。1958年他在卡尔顿学院(Carlton College)取 得数学学士学位后进入普林斯顿大学研究生院，用了3年时间就 取得博士学位，其博士论文课题是关于博奕论的。
        斯坦恩斯跨进计算机科学的大门并成 为一个出色的计算机科学家是十分偶然的。1960年暑假，他到通用 电气公司打工，被分配到研究实验室新成立的"信息研究部"，这 使他有缘与已成为那里正式职工的哈特马尼斯一起工作。学过 物理而后改行数学的哈特马尼斯和专攻数学的斯坦恩斯相结 合，双方取长补短，相得益彰，使他们的合作富有成果。他们的第 一个合作课题是"关于时序机的状态分派问题"。这项研究进行得 十分顺利，暑假打工结束时，他们已经完成了第一篇合作论文，这 就是第二年发表的"On the state assignment problem for sequential machines"，(刊载 于《IRE Trans.Electr.Comput》杂志，EC10，P593～603，Dec.1961。)暑期临时工 的经历虽然十分短暂，但通用电气公司研究人员的素质和才能， 那里浓郁、自由、活泼的学术空气，以及新的、充满机会的学科领 域给斯坦恩斯留下了十分深刻的印象。因此，一年后他一拿到学 位， 就毫不犹豫地应聘到通用电气公司工作，与哈特马尼斯再度 携手，终于再创辉煌，很快完成了奠定"计算复杂性"理论基础的 那篇著名论文。
       说来有趣，哈特马尼斯和斯坦恩斯在 通用电气公司研究计算复杂性的最初几年，实验室里并无计算 机可用。他们当时完全是依靠严密的理论分析提出有关"计算复杂性"的一系列问题，并给出了科学的解释的。祆1964年，实验室 才配了一台GE300，斯坦恩斯这才开始用BASIC编程，通过电传打字 机接口使用计算机。在 科学技术的发展史上，开创复杂而重要的 学科领域并取得巨大成功的学者，最初往往在十分困难的条件 下工作，这种情况是屡见不鲜的。
        斯坦恩斯和哈特马尼斯在研究"计算 复杂性"理论的过程中，还有一个细节值得一提。据斯坦恩斯本人 回忆，他们首次明确提出"计算复杂性"这一名词的论文有过三个 版本：最早是1963年4月实验室内部的一个研究报告，没有公开发 表；然后是在1964年于普林斯顿举行的IEEE第五届开关电路理论 和逻辑设计学术年会上提交 瑶蚺□A题为("递归序列的计算复杂 性")("Computational complexity of recursive sequences")，刊于会议论文集82～90 页。第三个版本是发表于美国数学会汇刊1965年5月上的("论算法 的计算复杂性")("On the computational complexity of algorithms")。这三个版本 中，会议版本虽然早于杂志版本发表，但实际上却是最后一个版 本。因为在此之前，他们对布卢姆M.Blum(见"图灵奖得主简介")在 MIT博士论文研究的是同样问题并无所知；会议之前他们偶然获 知这一情况，便立即去MIT拜访了Blum，双方进行了交流。当时，哈 特马尼斯和斯坦恩斯已是国际知名大公司的研究人员，而布卢 姆则不过是来自南美洲的小国委内瑞拉的青年学子。但哈特马 尼斯和斯坦恩斯并不因此而对布卢姆有任何轻视，并且发现布 卢姆在对"复杂性类"等方面的研究比自己还深入一些，因此对布 卢姆十分推崇，并把他的博士论文列入了他们自己的会议论文 的参考文献之中，虽然该博士论文当时尚未公开与发表。他们这 种在学术上平等待人，互相尊重，善于交流的作风是很可贵和值 得尽 □满C
        斯坦恩斯后来除了在"计算复杂性"理 论上继续有建树并发表了许多论文外，还对 编译器的设计与理 论进行深入的研究并取得了成果。1976年，斯坦恩斯最先提出将上 下文无关之法的理论应用于编译器的设计，推动了编译器技术 的发展。他和P.M.Lewis以及D.J.Rosenkraty合著的《CompilerDesignTheory》一书(ADDISONwESLEY，1976)被软件界认为是"编译器设计理论"方面最 出色的专著之 一。
       斯坦恩斯在接受图灵奖时发表了题为 "是重新考虑时间这个问题的时候了"("It's Time to Recons ider Time")的演 说。演说中概括了他和哈特马尼斯以及布卢姆共同奠定了计算 复杂性理论的基础以来，这一重要领域所取得的主要进展。关心 这一领域的读者不妨一阅。演说全文刊载于1994年11月的《Communications of ACM》，95～99页。
        斯坦恩斯现为奥尔马尼纽约州立大学 计算机科学系教授，其电子信箱为：res@cs.albany.edu

 

 [1994]人工智能大师--费根鲍姆

    他的重大贡献在于：通过实验和研究，证明了实现智能行为 的主要手段在于知识，在多数实际情况下是特定领域的知识。

     1994年度的图灵奖由两位人工智能专家分享，其一是声名卓著的爱德华·费根鲍姆(EdwardAlbert Feigenbaum)；另一位是后起之秀的雷伊·雷蒂(RajReddy)。费根鲍姆1936年生于新泽西州的威霍 肯，生父是波兰移民，但在费根鲍姆一岁时就去世了。他的继父是 一个食品店的会计，使用著一台笨重的机电式蒙络计算器(Monroe calculator，是20世纪初的发明)，这引起少年费根鲍姆的极大好奇与兴趣。1952年，费根鲍姆进入卡内基梅隆大学(当时还叫卡内基 理工学院)电气工程系。在那里，他遇到了著名的诺贝尔奖得主西 蒙教授(也是图灵奖得主，以后将会介绍)。在他的指导下，费根鲍 姆实现了一个模拟人在刺激反应环境中记忆单词时的反应的 程序，叫做EPAM(基本识别和存储设备系统的缩写)，并以此为题完 成了他的博士论文。获得博士学位之后，费根鲍姆获得Fulbright奖 学金到著名的英国国立物理实验室NPL工作过一段时间。图灵曾 是NPL的研究员，在那里设计和制造了最早的计算机之一ACE。费 根鲍姆去NPL时，图灵已于1954年去世，但图灵在NPL留下的巨大影 响还在，活跃而富于创造性的空气还在，甚至ACE计算机

也还在 使用。费根鲍姆在NPL的时间虽然不长，但这段经历对他的影响 却很大。
        回到美国以后，费根鲍姆进入斯坦福大 学继续其人工智能的研究。在人工智能初创的第一个10年中，人 们著 囿漪O问题求解和推理的过程。费根鲍姆的重大贡献在于： 通过实验和研究，证明了实现智能行为的主要手段在于知识，在 多数实际情况下是特定领域的知识，从而最早倡导了"知识工程 "(Knowledgeengineering)，并使知识工程成为人工智能领域中取得实际 成果最丰富、影响也最大的一个分支。
        费根鲍姆本人，作为知识工程的倡导者 和实践者，于1965年和遗传学系主任、诺贝尔奖得主莱德伯 (Joshua Lederberg)等人合作，开发出了世界上第一个专家系统程序 DENDRAL。DENDRAL中保存著化学家的知识和质谱仪的知识，可以 根据给定的有机化合物的分子式和质谱图，从几千种可能的分 子结构中挑选出一个正确的分子结构。
       DENDRAL的成功不仅验证了费根鲍﹊ 关于知识工程的理论的正确性，还为专家系统软件的发展和应 用开辟了道路，逐渐形成具有相当规模的市场，其应用遍及各个 领域、各个部门。因此，DENDRAL的研究成功被认为是人工智能研究的一个历 史性突破。费根鲍姆领导的研究小组后来又为医学、 工程和国防等部门研制成功一系列实用的专家系统，其中尤以 医学专家系统方面的成果最为突出，最负盛名。例如，用于帮助医 生诊断传染病和提供治疗建议的著名专家系统MYCIN等。目前，学 术界公认，在将人工智能技术应用于医学方面，斯坦福大学处于 世界领先地位，这和费根鲍姆是分不开的。
       费根鲍姆有句名言："知识中蕴藏著力 量"("Inthe Knowledge liesthepower")。这句话和培根的名言"知识就是力量 "意义相近，但似乎更确切些：知识只μ誕人所发掘和掌握时，才 能生成力量。
       费根鲍姆有许多重要著作。1963年他主 编了《Computersand Thought》(《计算机与思想》McGrawHill)，这本书被认 为是世界上第一本有关人工智能的经典性专著。书中收录的21 篇文章是人工智能学者早期的研究成果，但其中的大部分观点 和结论至今仍被认同。
        80年代，费根鲍姆和AvronBarr等人合编 了四卷本的《人工智能手册》(《The Handbook of Artificial Intelligence》)，前三 卷于1981年、1982年由William Kaufmann出版社出版，第四卷于1989年由 Addison?Wesley出版社出版。这套手册的内容涵盖了人工智能的理 论与实践酢跗萸锳是从事人工智能研究和开发的工程技术 人员必备的参考书。
        日本推出5代机计划以后，费根鲍姆曾 到日本进行深入考察，写出了《The 5th Generation: A Iand Japan's Computer Challenge to the World》(《第五代：人工智能和日本计算机对世界的挑 战》NewAmericanLibrary,1984)。本书在中国人工智能和日本计算机对世界的挑 战》NewAmericanLibrary,1984)。本书在中国大陆和台湾省都被译成中文 出版，在中国人工智能界也有很大影响。还有一本有影响的著作 是《The Rise of the Expert Company》(《专家公司的兴起》TimesBooks,1988)。费根鲍姆在接受图灵奖时发表了题为" 什么"怎样变成"如何"的演说(How  the"what" Becomes the "How")，对人工智 能的发展作了一个历史性的回顾与总结 ，全文刊载于 《Communications of the ACM》，1996年5月，97～104页。
   费根鲍姆除在斯坦福大学计算机科学 系任教授外，还是美国空军的首席科学家。
   费根鲍姆的电子信箱 如下：feigenbaum@cs.stanford.edu

 

[1995]布卢姆--为计算复杂性理论奠基

     1995年度的图灵奖授予了加州大学伯克利分校著名的计算机科 学家曼纽尔·布卢姆(Manuel Blum)。布卢姆是计算复杂性理论的奠 基人之一，而计算复杂性是计算机科学的一个基础性分支，十分 重要。图灵奖至今的39位得主中有6位是由于在计算复杂性方面的杰出贡献而获此殊荣。
      所谓"计算复杂性"，通俗说来，就是用计 算机求解问题的难易程度其度量标准：一是计算所需的步数或 指令条数(这叫时间复杂度)，二是计算所需的存储单元数量(这叫 空间复杂度)。我们当然不可能也不必要就一个个具体问题去研究它的计算复杂性，而是依据难度去研究各种计算问题之间的 联系，按复杂性把问题分成不同的类，即ComplexityClass。
        在采用图灵于30年代提出的理想化的 计算模型即图灵机作为标准的计算工具的情况下，可以非形式 化地定义如下几类计算问题：
 
   1. P类问题：由确定型图灵机在多项式时间内可解的一切判 定问题所组成的集合；
 
   2. NP类问题：由非确定型图灵机在多项式时间内可计算的判定 问题所组成的集
   合；
 
   3. NP完全问题：如果判定问题π?NP，并且对所有其他判定问题 π?NP，都有
   π'多项式变换到π(记为π'∞π)，则称判定问题π 是NP完全的。
 
   对P类，NP类及NP完全问题的研究推笆 了计算复杂性理论的发展，产生了许多新 概念，提出了许多新方 法。但是还有许多难题至今没有解决，P=?NP就是其中之一。许多学 者猜想P≠NP，但无法证明。
        计算复杂性的研究始于50年代末、60年 代初，当时在美国有两个并行的中心，一个是通用电气公司设立 于纽约州斯克内克塔迪(Schenectady)的研究实验室，核心人物是哈 特马尼斯(J.Hartmanis)和斯提恩斯(R.Stearns)。1964年11月，他们在普林斯 顿举行的第五届开关电路理论和逻辑设计学术年会上发表了论文"Computational Complexity of recursivese quences"(递归序列的计算复杂性)，论 文中首次使用了"计算复杂性"这一术语，由此开辟了计算机科学 中的一个新领域，并为之奠定了理论基础。他们两人是1993年度 图灵奖获得者(以后在本栏中还将专门介绍)。另一个中心是麻省 理工学院MIT，在那里，布卢姆与前述两人互相独立地进行著相关 问题的研究，并完成了他的博士论文："A machine independent theory of the complexity of recursive functions"(递归函数复 杂性的机器独立理论)，该论 文的详细摘要1967年发表于《J.ACM》14(2)P322～336。实际上，布卢姆 是受以色列学者拉宾(M.O.Rabin)的启发而开始这方面的研究的。拉 宾是希伯莱大学的教授，是研究计算复杂性问题的先驱，并在 1976年荣获图灵奖(以后也将专门介绍)。拉宾在1959～1960年间就 发表过一些关于"计算复杂性方面的论文和报告，惜流传的面 太小，影响不大。但MIT"慧眼识英雄"，邀情拉宾前来讲学。布卢姆 当时正苦于没有适当的课题作博士论文，听了拉宾的讲座极感 兴趣，当即决定沿此方向进行研究，其结果就是完成了上述博士论文。布卢姆的论文不但提出了有关计算复杂性的一些公理，而 且在对复杂性类的归纳上也比其他学者有更高的抽象度。因此 学术界公认，布、哈、斯三人是计算复杂性理论的主要奠基人。
        布卢姆除了在计算复杂性理论方面做 出了开创性贡献以外，还致力于将这一理论应用于对计算机系 统的安全性和通信的安全性有十分重要意义的"密码学"以及在" 软件工程"中十分重要而又十分困难的程序正确性验证方面，并 且取得了令人瞩目的成就。1989年5月，他和事Sampath Kannan在西 雅图召开的21届ACM计算理论专题研讨会上所提交的一篇论文 中，首次提出了"Program Checker"的概念，并综合利用密码学、概率算 法和程序测试、概率交互证明等手段解决程序正确性验证这一 难题，把这一领域的研究推进了一大步。有兴趣的读者可参阅他们发表在《J.ACM》1995年1月号上的论文"Designing Prognams that check
 Their Work"。
 
   布卢姆现在在加州大学伯克利分校任教。

[1996]让时态逻辑“搬家” ——伯努利 

         1996年度的图灵奖授予了一位以色列学 者，著名的以色列魏茨曼学院(Weizmann  Institute of Science，位于圣城耶 路撒冷西北约50公里的雷霍沃特)应用数学系教授艾米尔·伯努利(Amir Pnueli)，以彰显他把时态逻辑引入计算机科学所做的贡 献。
        伯努利于1967年在魏茨曼学院获应用数学博士学位，后留校任教。他的主要研究方向是时态逻辑或叫 时序逻辑(temporal logic)。时态逻辑是非经典逻辑中的一种，它研究 如何处理含有时间信息(现在、过去、将来；之前、之后等)的事件的命题和谓词。时态逻辑体系包含的要素有：
    1. 基本符号：事件e，关系或谓词r，时间区间i(interval)等。
    2. 时态谓词：after(e,r),before(e,r)等。
    3. 时态事件演算规则：初始规则、终止规则等，如holds(before(e,r))：
       terminates(e,r)表终止规则，意为若事件已使谓词r失效，则在e之前 且r成
       立以一段区间中r为真。
    4. 时态逻辑运算：时态区间的并交，时态谓词的与、或、非等。

     1977年，伯努利把时态逻辑引入计算机 科学，把它作为开发反应式系 统(reactivesystem)和并发式系统 (concurrentsystem)时进行规格说明(specification)和验证(verification)的工具， 取得了极大的成功，在软件工程界引起轰动，被认为是软件工 程中的一场革命。伯努利也因此而声名大振，他曾被斯坦福大 学，哈佛大学等著名高等学府聘为客座教授或进行讲学。
        伯努利主要从事教学和研究，但也和国 外绝大多数教授一样，不限于“纯学术”工作。他和别人一起在 美国马萨诸塞州的Burlington办了一个公司：i?LogixInc，他任该公司首席科学家。
        伯努利和我国科学院院士、著名的逻辑 和软件学家唐稚松是朋友和知交。唐稚松曾向伯努利建议，把 “时态逻辑”当作整个软件开发过程(包括需求、规格说明、设计、 证实、验证、代码生成和集成)的普遍的基础，而不局限于规格说明和验证。伯努利深受启发并对唐先生的聪明和眼光大为赞 叹。1995年8月，为庆祝唐稚松70寿辰，举办了一个名为“ □阎M软 件工程”的国际专题讨论会，伯努利带了一篇新的论文来北京 参加了这个讨论会，并负责编辑出版了会议论文集(Logicand Software Engineering: International Workshopin Honour of ChihSung Tang, Singapore: World Scientific Press,1996)。在论文集的前言中，伯努利叙述了他和唐稚松 之间的这段交往。
 
   伯努利的代表作如下：

《The Temporal Logic of Reactiveand Concurrent Systems: Specification》(SpringerVerlag,1992)
 《Temporal Verification of Reactive Systems: Safety》 (Springer Verlat, 1995)
   伯努利现任斯普林格出版社著名的系 列丛书“Lecture Notesin Computer
   Science”的编委，也是有关领域的不少 杂志如《Acta In formatica》、
   《Science of Computer Programming》、《Noteson Computer Science》的编委。
 
   伯努利的电子邮箱为：amir@wisdom.weizmann.ac.il