รางวัล ACM Turing Award ปี 2023 มอบให้ศาสตราจารย์ Avi Wigderson
(awards.acm.org)- ACM เลือก Avi Wigderson เป็นผู้ได้รับรางวัล ACM A.M. Turing Award ปี 2023 เพื่อยกย่องผลงานที่ทำให้เกิดความเข้าใจใหม่ต่อทฤษฎีการคำนวณและบทบาทของความสุ่มในการคำนวณ
- Wigderson เป็น Herbert H. Maass Professor แห่ง Institute for Advanced Study และเป็นบุคคลที่ขับเคลื่อน ทฤษฎีความซับซ้อนเชิงคำนวณ รวมถึงอัลกอริทึม, วิทยาการรหัสลับ, การคำนวณแบบขนานและแบบกระจาย, คอมบินาทอริกส์ และทฤษฎีกราฟอย่างกว้างขวาง
- ผลงานสำคัญคือการวิจัย hardness for randomness ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ภายใต้สมมติฐานเชิงคำนวณที่ได้รับความเชื่อถืออย่างกว้างขวาง อัลกอริทึมเชิงความน่าจะเป็นที่ใช้เวลาแบบพหุนามสามารถจำลองแบบกำหนดแน่นอนได้
- บทความที่เกี่ยวข้องเสนอ ตัวสร้างเลขเทียมสุ่ม, การจำลอง BPP ด้วยเวลาแบบกึ่งเอ็กซ์โพเนนเชียล และการแลกเปลี่ยนระหว่าง hardness-vs-randomness พร้อมส่งอิทธิพลต่อหลายด้านของวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
- Turing Award ได้รับการสนับสนุนจาก Google พร้อม เงินรางวัล 1 ล้านดอลลาร์ และ Wigderson ยังได้รับการยกย่องไม่เพียงจากความสำเร็จทางเทคนิค แต่ยังในฐานะเมนเทอร์ที่ชี้นำเยาวชนวิจัยรุ่นใหม่ด้วย
เบื้องหลังการได้รับรางวัล ACM Turing Award
- ACM เลือก Avi Wigderson เป็นผู้ได้รับรางวัล ACM A.M. Turing Award ปี 2023
- เหตุผลในการมอบรางวัลคือผลงานพื้นฐานต่อทฤษฎีการคำนวณ ความสำเร็จในการปรับโครงความเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทของ ความสุ่ม ในการคำนวณ และภาวะผู้นำทางปัญญาตลอดหลายทศวรรษในวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
- Wigderson เป็น Herbert H. Maass Professor ภาควิชาคณิตศาสตร์ของ Institute for Advanced Study ในพรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซีย์
-
สาขาหลักที่ทำงาน
- ทฤษฎีความซับซ้อนเชิงคำนวณ
- อัลกอริทึมและการเพิ่มประสิทธิภาพ
- ความสุ่มและวิทยาการรหัสลับ
- การคำนวณแบบขนานและแบบกระจาย
- คอมบินาทอริกส์และทฤษฎีกราฟ
- การเชื่อมโยงวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีกับคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์
- ACM A.M. Turing Award ถูกเรียกว่า “รางวัลโนเบลแห่งวงการคอมพิวติ้ง” และมีเงินรางวัล 1 ล้านดอลลาร์ จากการสนับสนุนทางการเงินของ Google, Inc.
- รางวัลนี้ตั้งชื่อตาม Alan M. Turing นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ผู้วางรากฐานทางคณิตศาสตร์ของคอมพิวติ้ง
คำถามที่วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีศึกษา
- วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี ว่าด้วยรากฐานทางคณิตศาสตร์ของวิทยาการคอมพิวเตอร์ และศึกษาคำถามอย่าง “ปัญหานี้แก้ได้ด้วยการคำนวณหรือไม่” และ “ถ้าแก้ได้ ต้องใช้เวลาและทรัพยากรมากเพียงใด”
- สาขานี้ยังสำรวจหลักการออกแบบอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพด้วย
- อัลกอริทึมคือรากฐานที่ทำให้เทคโนโลยีคอมพิวติ้งที่ใช้ในชีวิตประจำวันเป็นไปได้
- วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎียังรับมือกับความท้าทายทางปัญญาที่อาจไม่ได้ปรับปรุงการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติทันที แต่ความก้าวหน้าทางการวิจัยอาจนำไปสู่การพัฒนาในหลายด้าน
- วิทยาการรหัสลับ
- ชีววิทยาเชิงคำนวณ
- การออกแบบเครือข่าย
- แมชชีนเลิร์นนิง
- ควอนตัมคอมพิวติ้ง
เหตุใดความสุ่มจึงสำคัญในการคำนวณ
- โดยพื้นฐานแล้วคอมพิวเตอร์เป็น ระบบกำหนดแน่นอน โดยชุดคำสั่งของอัลกอริทึมจะกำหนดการคำนวณและผลลัพธ์อย่างเป็นเอกลักษณ์สำหรับอินพุตที่กำหนด
- ความสุ่ม หมายถึงสภาวะที่เหตุการณ์หรือผลลัพธ์ไม่มีรูปแบบชัดเจนหรือไม่สามารถคาดการณ์ได้
- ในโลกจริงมีเหตุการณ์มากมายที่ดูเหมือนสุ่ม เช่น ระบบสภาพอากาศ ปรากฏการณ์ทางชีววิทยา และปรากฏการณ์ควอนตัม
- นักวิทยาการคอมพิวเตอร์ได้ขยายอัลกอริทึมให้เลือกแบบสุ่มในระหว่างกระบวนการคำนวณ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
- ปัญหาจำนวนมากที่ยังไม่พบอัลกอริทึมแบบกำหนดแน่นอนที่มีประสิทธิภาพ ก็สามารถแก้ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วย อัลกอริทึมเชิงความน่าจะเป็น ที่มีความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดต่ำ
- ความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดนี้สามารถลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- คำถามสำคัญคือความสุ่มจำเป็นหรือไม่ สามารถกำจัดออกได้หรือไม่ และคุณภาพของความสุ่มที่จำเป็นต่อความสำเร็จของอัลกอริทึมเชิงความน่าจะเป็นคืออะไร
- การเข้าใจพฤติกรรมของความสุ่มและความเทียมสุ่มในการคำนวณให้ดียิ่งขึ้น อาจนำไปสู่การพัฒนาอัลกอริทึมที่ดีกว่าและความเข้าใจธรรมชาติของการคำนวณเอง
ผลงานวิจัยสำคัญของ Wigderson
- Wigderson เป็นผู้ขับเคลื่อนงานวิจัยด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีมา 40 ปี และมีผลงานพื้นฐานต่อการทำความเข้าใจบทบาทของ ความสุ่ม และ ความเทียมสุ่ม ในการคำนวณ
- นักวิทยาการคอมพิวเตอร์ค้นพบความเชื่อมโยงสำคัญระหว่างความสุ่มกับความยากของการคำนวณ หรือการระบุปัญหาธรรมชาติที่ไม่มีอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพ
- Wigderson และผู้ร่วมวิจัยตีพิมพ์งานวิจัยทรงอิทธิพลเกี่ยวกับ hardness for randomness
- งานวิจัยเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า ภายใต้สมมติฐานเชิงคำนวณมาตรฐานและได้รับความเชื่อถืออย่างกว้างขวาง อัลกอริทึมเชิงความน่าจะเป็นที่ใช้เวลาแบบพหุนามทุกตัวสามารถ ทำให้เป็นแบบกำหนดแน่นอน ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าความสุ่มอาจไม่จำเป็นเสมอไปสำหรับการคำนวณที่มีประสิทธิภาพ
- แนวทางงานวิจัยนี้เปลี่ยนบทบาทของความสุ่มในการคำนวณและวิธีคิดเกี่ยวกับความสุ่ม
-
บทความตัวแทน 3 เรื่อง
- Hardness vs. Randomness
- เขียนร่วมกับ Noam Nisan
- นำเสนอ ตัวสร้างเลขเทียมสุ่ม ประเภทใหม่
- พิสูจน์ว่าการจำลองอัลกอริทึมแบบสุ่มให้เป็นแบบกำหนดแน่นอนอย่างมีประสิทธิภาพสามารถทำได้ภายใต้สมมติฐานที่อ่อนกว่าก่อนหน้านี้มาก
- BPP Has Subexponential Time Simulations Unless EXPTIME has Publishable Proofs
- เขียนร่วมกับ László Babai, Lance Fortnow และ Noam Nisan
- ใช้ hardness amplification
- แสดงให้เห็นว่า bounded-error probabilistic polynomial time หรือ BPP สามารถถูกจำลองด้วยเวลาแบบกึ่งเอ็กซ์โพเนนเชียลสำหรับความยาวอินพุตจำนวนอนันต์ ภายใต้สมมติฐานที่อ่อนกว่า
- P = BPP if E Requires Exponential Circuits: Derandomizing the XOR Lemma
- เขียนร่วมกับ Russell Impagliazzo
- นำเสนอ ตัวสร้างเลขเทียมสุ่ม ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น
- เสนอการแลกเปลี่ยนแบบ hardness-vs-randomness ที่เกือบเหมาะที่สุด
- Hardness vs. Randomness
ขอบเขตอิทธิพลและผลงานเพิ่มเติม
- บทความสามเรื่องของ Wigderson ส่งอิทธิพลต่อหลายสาขาของวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี นอกเหนือจากด้านความสุ่มและการทำให้เป็นแบบกำหนดแน่นอน
- แนวคิดจากบทความเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในบทความทรงอิทธิพลของนักวิจัยสำคัญหลายคนในเวลาต่อมา
- ในบทความร่วมกับ Omer Reingold, Salil Vadhan และ Michael Capalbo ได้นำเสนอการสร้างเชิงคอมบินาทอริกส์ที่มีประสิทธิภาพครั้งแรกของ expander graph
- expander graph คือกราฟเบาบางที่มีคุณสมบัติการเชื่อมต่ออย่างแข็งแกร่ง
- มีการประยุกต์ใช้สำคัญทั้งในคณิตศาสตร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
- นอกจากความสุ่มแล้ว Wigderson ยังแสดงภาวะผู้นำทางปัญญาในสาขาต่อไปนี้
- multi-prover interactive proofs
- วิทยาการรหัสลับ
- ความซับซ้อนของวงจร
การเป็นเมนเทอร์และการประเมิน
- Wigderson ได้รับการยอมรับไม่เพียงจากผลงานทางเทคนิคที่บุกเบิกเท่านั้น แต่ยังเป็น เมนเทอร์ และเพื่อนร่วมงานที่เป็นที่เคารพ ซึ่งได้ชี้แนะนักวิจัยรุ่นใหม่จำนวนมาก
- ความรู้กว้างขวาง ความสามารถทางเทคนิค ความเป็นกันเอง ความกระตือรือร้น และความเอื้อเฟื้อของเขาถูกมองว่าเป็นปัจจัยที่ดึงดูดนักวิจัยรุ่นใหม่ที่ยอดเยี่ยมให้เดินตามเส้นทางอาชีพในวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
- Yannis Ioannidis ประธาน ACM ระบุว่า Wigderson ยังได้รับ Abel Prize ซึ่งถือเป็นหนึ่งในเกียรติยศสูงสุดสำหรับผลงานตลอดชีวิตในสาขาคณิตศาสตร์
- Ioannidis ประเมินว่าคณิตศาสตร์คือรากฐานของวิทยาการคอมพิวเตอร์ และผลงานของ Wigderson ได้เชื่อมโยงสาขาย่อยต่าง ๆ ของคณิตศาสตร์เข้ากับวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
- Jeff Dean, Senior Vice President ของ Google กล่าวว่า งานวิจัยของ Wigderson เกี่ยวกับความสุ่มและหัวข้ออื่น ๆ ได้กำหนดวาระของวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีตลอด 30 ปีที่ผ่านมา
- Dean ยังเน้นว่า Wigderson เป็นเมนเทอร์ที่สร้างแนวคิดและทิศทางการวิจัย พร้อมจูงใจให้นักวิจัยรุ่นใหม่ทำงานตามทิศทางเหล่านั้น
Turing Award และบทความสำคัญเพิ่มเติมของ Wigderson
- A.M. Turing Award ยกย่องนักวิทยาการคอมพิวเตอร์และวิศวกรผู้สร้างระบบและรากฐานเชิงทฤษฎีที่ขับเคลื่อนอุตสาหกรรมเทคโนโลยีสารสนเทศมาตั้งแต่เริ่มในปี 1966
- ประวัติรางวัลของ Wigderson รวมถึง
- Abel Prize
- IMU Abacus Medal ซึ่งเดิมชื่อ Nevanlinna Prize
- Donald E. Knuth Prize
- Edsger W. Dijkstra Prize in Distributed Computing
- Gödel Prize
- Wigderson เป็น ACM Fellow และเป็นสมาชิกของ U.S. National Academy of Sciences และ American Academy of Arts and Sciences
-
บทความสำคัญเพิ่มเติม
- In Search of an Easy Witness: Exponential Time vs Probabilistic Polynomial Time
- เขียนร่วมกับ Russell Impagliazzo และ Valentine Kabanets
- วางผลลัพธ์หลายประการเกี่ยวกับความสัมพันธ์ด้านความซับซ้อนของคลาสความซับซ้อนแบบเวลาเอ็กซ์โพเนนเชียลและเวลาแบบพหุนามเชิงความน่าจะเป็น
- Randomness vs. Time: De-Randomization Under a Uniform Assumption
- เขียนร่วมกับ Russell Impagliazzo
- พิสูจน์ว่า หาก BPP≠EXP ปัญหาทั้งหมดใน BPP สามารถแก้ได้ด้วยเวลาแบบกึ่งเอ็กซ์โพเนนเชียลเชิงกำหนดแน่นอนบนอินพุตเกือบทั้งหมด
- Multi-Prover Interactive Proofs: How to Remove Intractability Assumptions
- เขียนร่วมกับ Michael Ben-Or, Shafi Goldwasser และ Joe Kilian
- พิสูจน์ว่าภาษาทุกภาษาใน NP มีระบบพิสูจน์แบบศูนย์ความรู้ที่สมบูรณ์
- Proofs That Yield Nothing but Their Validity or All Languages in NP Have Zero-Knowledge Proof Systems
- เขียนร่วมกับ Oded Goldreich และ Silvio Micali
- แสดงให้เห็นว่าภาษาทุกภาษาใน NP มีการพิสูจน์แบบศูนย์ความรู้ โดยอาศัยสมมติฐานว่ามีฟังก์ชันเข้ารหัสที่ปลอดภัยอยู่จริง หรือใช้วิธีการทางกายภาพเพื่อซ่อนข้อมูล
- In Search of an Easy Witness: Exponential Time vs Probabilistic Polynomial Time
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
บทความสำคัญสองฉบับของ Wigderson ที่กล่าวถึงในประกาศ เขียนร่วมกับ Noam Nisan หนึ่งในอาจารย์ผู้สร้างคอร์สออนไลน์ชื่อดัง From Nand to Tetris
เป็นเรื่องดีที่คนคนหนึ่งสามารถสร้างความสำเร็จได้หลากหลายขนาดนี้ และระบบที่เปิดให้มีความยืดหยุ่นแบบนั้นก็น่าประทับใจเช่นกัน
Quanta ก็มีบทความดี ๆ เช่นกัน: https://www.quantamagazine.org/avi-wigderson-complexity-theo...
ท่าทางที่ให้ Wigderson โพสมีหลากหลายจนน่าสนุก ดูเก้กังมาก เหมือนแนวว่า “เอาละ นั่งบนเก้าอี้ตัวนี้แล้วทอดสายตามองออกไปนอกหน้าต่างอย่างลึกซึ้งนะครับ”
เท่าที่เข้าใจ complexity class จัดการกับประสิทธิภาพในกรณีเลวร้ายที่สุด เลยอยากรู้คร่าว ๆ ว่าแม้จะมี ตัวสร้างเลขสุ่มเทียม ที่ดีและอัลกอริทึมแบบ randomized ที่ดี เขาพิสูจน์ได้อย่างไรว่าชุดผสมใด ๆ ของ
RNG + seed + problem instanceจะไม่ใช้เวลาแบบเลขชี้กำลังสงสัยว่านักข่าวสับสนเรื่องนี้ได้อย่างไร
Scott Aaronson เขียนไว้ว่าเลกเชอร์ครั้งหนึ่งของ Avi Wigderson ส่งผลต่อเส้นทางอาชีพของเขาอย่างไร: https://scottaaronson.blog/?p=2925
มีข้อมูลเพิ่มเติมใน “Israeli Wins Turing Prize, Computing's Highest Honor, for Insights on Randomness”: [1] และฉบับเก็บถาวร [2]
[1] https://www.haaretz.com/israel-news/2024-04-10/ty-article/.p...
[2] https://archive.is/e8uix
ถ้าจะตามงานวิจัยของ Wigderson ด้าน การแลกเปลี่ยนระหว่างความยากกับความสุ่ม ควรเริ่มจากตรงไหนดี
ปกติไม่ค่อยมีกรณีที่ไม่เคยได้ยินชื่อผู้ชนะรางวัล Turing เลย แต่คนนี้อยู่นอกสายตาโดยสิ้นเชิง
เดาว่าอาจหมายถึงการประมาณเชิงความน่าจะเป็นสำหรับ ปัญหา NP-complete ก็ยังไม่ใช่เวลาเชิงพหุนาม หรือไม่ก็สับสนว่าเวอร์ชันที่ตัดความสุ่มออกแล้วยังถือเป็นอัลกอริทึมประมาณค่าอยู่หรือเปล่า
เพิ่งหยิบหนังสือของ Wigderson มาอ่าน และจนถึงตอนนี้ก็ชอบ: https://press.princeton.edu/books/hardcover/9780691189130/ma...
อยากทราบว่ามีหนังสือที่ปูพื้น หัวข้อด้านการคำนวณ ในระดับพื้นฐานกว่านี้สำหรับคนที่พื้นฐานปริญญาตรีด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์/คณิตศาสตร์เริ่มขึ้นสนิมบ้างไหม
ในบทความที่เกี่ยวข้องมีประโยคนี้: https://www.quantamagazine.org/avi-wigderson-complexity-theo...
“ถ้าข้อความใดพิสูจน์ได้ มันก็มี zero-knowledge proof ด้วย” อ่านแล้วเหมือนหัวจะระเบิด
อีกประโยคที่ว่า “ถ้าใส่บิตสุ่มเทียมเข้าไปในอัลกอริทึมเชิงความน่าจะเป็นแทนบิตสุ่ม ก็จะได้อัลกอริทึมเชิงกำหนดที่มีประสิทธิภาพสำหรับปัญหาเดียวกัน” ก็น่าทึ่งจนแทบไม่น่าเชื่อ
AI ก็เป็นการคำนวณเชิงความน่าจะเป็นเหมือนกัน ดังนั้นถ้าผมอ่านถูก นี่หมายความว่าสามารถลดความซับซ้อนของโมเดลปัจจุบันลงได้หลายหลักหรือเปล่า ถ้าเป็นความเข้าใจผิดของมือใหม่ก็อยากให้ใครช่วยดึงกลับมาที
มีข้อยกเว้นอย่างชิปเร่ง AI แบบแปลก ๆ ที่ใช้การคำนวณแบบแอนะล็อกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
อย่างที่สอง อัลกอริทึมเชิงกำหนดที่สร้างขึ้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่าอัลกอริทึมแบบ randomized มาก เพียงแต่อยู่ใน complexity class เดียวกันภายใต้สมมติฐานที่อ่อนเท่านั้น
ชอบส่วนนี้ในบทความ: “แรงจูงใจไม่ใช่การประยุกต์ใช้ แต่ผมรู้ว่างานวิจัยพื้นฐานก็อาจพบการใช้งานได้ ลองนึกถึง Alan Turing เขาเขียนบทความคณิตศาสตร์เชิงตรรกะเกี่ยวกับ Entscheidungsproblem ในวารสารที่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก แรงจูงใจไม่ใช่การประยุกต์ใช้”
คล้ายเกร็ดเรื่องจานของ Feynman เริ่มจากการตอบสนองแบบเล่น ๆ ต่อสิ่งที่เห็นในโรงอาหารมหาวิทยาลัย แล้วสุดท้ายนำไปสู่ รางวัล Nobel
ถ้าขยายประเด็นให้กว้างขึ้น วงการวิชาการสมัยใหม่กำลังมุ่งไปในทางที่กดทับ การแสวงหาความรู้จากความใคร่รู้ แบบนี้
ตามข้อมูลของ ACM Avi Wigderson ได้รับเลือกเป็นผู้ชนะรางวัล 2023 ACM A.M. Turing Award จากผลงานพื้นฐานด้าน ทฤษฎีการคำนวณ รวมถึงการปรับเปลี่ยนความเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทของความสุ่มในการคำนวณ และจากภาวะผู้นำทางปัญญาตลอดหลายทศวรรษในวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
Wigderson เป็น Herbert H. Maass Professor ในคณะคณิตศาสตร์ของ Institute for Advanced Study ที่พรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซีย์ และเป็นบุคคลสำคัญในด้านทฤษฎีความซับซ้อนเชิงคำนวณ อัลกอริทึมและการหาค่าเหมาะที่สุด ความสุ่มและวิทยาการเข้ารหัสลับ การคำนวณแบบขนานและแบบกระจาย คอมบินาทอริกส์ ทฤษฎีกราฟ รวมถึงความเชื่อมโยงระหว่างวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีกับคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์
เขายังได้รับ รางวัล Abel ในปี 2021 ด้วย จึงเป็นชุดเกียรติยศที่ค่อนข้างพิเศษ คือได้รับรางวัลสูงสุดทั้งในคณิตศาสตร์เชิงทฤษฎี/นามธรรมและวิทยาการคอมพิวเตอร์
ตัวอย่างง่าย ๆ คือถ้าดูรายวิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีของ MIT https://catalog.mit.edu/subjects/6/ จะเห็นว่ามีกี่วิชาที่เปิดสอนร่วมกับ course 18 ซึ่งเป็นคณิตศาสตร์
แน่นอน ผมก็ไม่ได้อยู่ในฐานะที่จะไปว่าอะไรได้
อยากได้คำแนะนำแหล่งเรียนรู้หัวข้อ ความน่าจะเป็น/ความสุ่มและการคำนวณ ตั้งแต่ระดับเป็นมิตรกับผู้เริ่มต้นไปจนถึงขั้นสูง
ค้น Google แล้วเจอ “Probability and Computing: Randomization and Probabilistic Techniques in Algorithms and Data Analysis” ของ Eli Upfal และ Michael Mitzenmacher แต่หาเล่ม/บทความ/วิดีโอสำหรับผู้เริ่มต้นหรือระดับปูพื้นไม่ค่อยเจอ