段斯斯：戰(zhàn)勝計算機世界里的“叛徒”

代小佩

2022年1月，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)的咖啡館，記者見到了這位年輕的學(xué)者。她身材嬌小，留著齊肩短發(fā)。這個看上去十分溫婉的姑娘，體內(nèi)卻潛藏著巨大的能量。

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)，段斯斯分享了“拜占庭將軍問題”。在一場戰(zhàn)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(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。可現(xiàn)實是，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。

在計算機網(wǎng)絡(luò)世界，這樣的“叛徒”無處不在，它們可能是硬件錯誤、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)各個節(jié)點作出不一致的決定，進(jìn)而導(dǎo)致計算機網(wǎng)絡(luò)潰敗。分布式系統(tǒng)研究者會設(shè)計出一套共識協(xié)議，以確保即使在出現(xiàn)“叛徒”的情況下，系統(tǒng)各個節(jié)點也能作出一致的決定。

為計算機設(shè)計出更加安全、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。

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

23歲時，段斯斯申請到了去美國加州大學(xué)戴維斯分校讀博的機會。那時，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)時很小眾。我很擔(dān)心，跑那么遠(yuǎn)去讀書，最后什么也沒有學(xué)到。”段斯斯回憶道，那段時間她非常迷茫，陷入巨大的自我懷疑之中。

“不想那么多，既然眼下有需要解決的事，就去解決吧。”理智戰(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，又花了三四個月時間反復(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，因為從0到1是最難的。可是一旦實現(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。這一成果為段斯斯贏得了贊譽，直到今天，該協(xié)議仍是唯一一個自帶魯棒性的鏈狀協(xié)議。

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)院院士王小云的團隊。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?！巴趵蠋熅褪沁@種性格，想做的事一定可以做成。”段斯斯說。

這一點，段斯斯和王小云很像。上小學(xué)時，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，憋著一股勁學(xué)習(xí)，成績從班級20多名沖到了前3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)，練到站都站不起來，最后被抱回了家。

如今，段斯斯沒了少年時的爭強好勝，但對想做的事，依然有股狠勁。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，她隔三岔五就琢磨解決方法。照顧孩子、走路或開會間隙，只要想起這件事她就開始推演，前前后后花了幾個月時間，終于找到了答案。

“以前，我的工作和生活分不開，現(xiàn)在我每天大概17：30到20：30陪孩子，孩子睡覺后就是屬于我自己的時間，這條明確的界限讓我比以往更專注地投入工作。當(dāng)然也有累的時候，沒辦法，你得接受，生活就是這樣?！?/p>

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。更實際一點的目標(biāo)是，在頂級會議上多發(fā)些文章。或者，像我敬佩的研究者克里斯蒂安·卡奇恩和洛倫佐·阿爾文斯一樣，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，人不能靠這個活著?！?/p>

乍見初歡，久處仍怦然。在大學(xué)課堂上，計算機課帶給段斯斯的歡喜并沒有被時間消磨。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。