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乔明达:机器学习理论,推动世界改变

供稿 交叉信息研究院

• 乔明达 清华大学交叉信息研究院2014级本科生

“Mingda is absolutely phenomenal,I believe he will be one of the top 5 CS PhD applicants worldwide this year.”Ariel Procaccia[卡内基梅隆大学(CMU)计算机系副教授,斯隆奖得主].

乔明达在清华学堂阅读

“上周我收到美国卡内基梅隆大学计算机系的Ariel Procaccia教授给我写的邮件,他在邮件里非常激动地说,他觉得非常荣幸能够跟姚班大三的学生乔明达一起工作,说乔明达的表现是absolutely phenomenal(上次听到这个词还是乔布斯在苹果发布会上说的)。”在姚班2017年开学典礼上,清华大学交叉信息研究院唐平中助理教授激动地演讲着。但对于姚班的同学来讲,“乔明达”这个名字早已是耳熟能详了,有这样的赞誉也都并不意外。

参加竞赛,成绩斐然

2013年7月10日,时年高二、来自南京的乔明达作为中国队的4名参赛选手之一,在澳大利亚布里斯班以557分(满分600)的成绩夺得了第25届国际信息学奥林匹克竞赛(IOI2013)金牌第二名,而站在最高领奖台的是比他大一岁,去年的特等奖学金获得者陈立杰。

高二的乔明达(左二)参加IOI2013获得金牌第二名

乔明达与竞赛的渊源可以追溯到小学五年级。当时的他看到身边的同学用编程来制作动画,出于好奇就参加了信息学的兴趣班。在老师的教导下,乔明达开始展现出自己的编程天赋。1年后,他便在全省小学生编程竞赛中获得了第一名,从此走上了自己的信息学竞赛之路。

在大学里,乔明达依然坚持着自己对竞赛的热爱,在各项竞赛中代表清华大学取得了骄人的成绩。因为学校没有专门组织信息学竞赛培训,这些成绩的背后都是参赛队伍的自力更生。2015年,他与两位同学组队参加ACM国际大学生程序设计竞赛(ACM-ICPC)的世界总决赛,从全球各地100余支队伍中脱颖而出,赢得了清华在该赛事上近6年的唯一一块金牌。比赛结束后,乔明达才意识到自己已经饿得几乎站不起来了,组委会发放的餐食根本无暇享用。一场ACM竞赛时长5小时,全程头脑风暴,强度堪比铁人三项,是对智力和耐力的双重考验。每周动辄20小时的训练对于课业压力较重的他来说也是家常便饭。现在回忆起此前的竞赛历程,乔明达认为学科竞赛培养了他攻克难题的兴趣,而组队参加ACM竞赛的经历也使他能更高效地与他人合作,在团队中尽可能发挥出自己的作用。“这对我后来的学习和科研起到了很大的帮助。”乔明达这样说道。

乔明达(前排左二)站在ACM-ICPC世界总决赛的领奖台上

立志科研,夯实基础

乔明达在大一上学期与科研结缘。一门算法课程中,他接触到了当前研究中一系列尚未解决的开放性问题。这些问题的复杂程度让他意识到学科竞赛与科学研究之间的差距。尚显稚嫩的他暗自下定决心,在大学4年里锻炼自己的研究能力,成为一名优秀的研究者。

要想做出优秀的科研,扎实的学科基础必不可少,于是乔明达从大一起便认真对待每一门课程的学习。在“姚班”开设的9门核心课程中,乔明达取得了7门第一名与1门第二名的优异成绩,综合成绩更是连续3年以95分的成绩名列年级第一。

乔明达有一个学习方法的秘诀。每次课后,他都会尝试着把笔记和讲义的内容再给自己讲一遍,遇到障碍便立刻请教老师和同学。老师传授的知识就这么在乔明达的脑海里重铸。他的同班同学周天茗回忆道:“学普通物理的时候,有次乔明达来我寝室问我一个关于量子信息的问题,我的解释有些混乱,他便刨根问底找了我三四次,直到我们找到了一个合乎逻辑的解释才肯‘罢休’。”

乔明达(后排右一)参加清华大学赴牛津大学优秀新生海外访学团

初探科研,小有成果

乔明达在大二时便在交叉信息研究院李建助理教授的指导下开始了理论方向的研究。导师向他介绍了机器学习理论领域中1954年提出至今未能解决的一个经典问题。起初,研究进展得并不顺利。“我一开始太拘泥于过去的方法,始终做不出想要的结果,让我有些气馁。”好在此前学科竞赛的经历,使乔明达能够以同样坚韧的意志和踏实的态度面对科研。在学长和导师不断的指导与鼓励下,他鼓起勇气一次又一次地向难题发起挑战。

经过一年的不懈探索,乔明达最终成功地发现了攻克这一开放性问题的创新技术,在问题的解决上取得了突破,在这个项目上完成的两篇学术论文也在2017年发表于机器学习理论国际会议——机器学习理论会议(Annual Conference on Learning Theory,COLT 2017)。乔明达的导师李建助理教授评价他“在这些工作中均做出了关键而且重要的贡献”,“在关键的步骤中做出了原创的突破”。姚班三字班同学王若松谈起他们之前的合作,说道:“我们一起做科研时,乔明达展现了扎实的理论基础,利用各种前沿技术解决了我们遇到的各种难题。另外,在每次讨论后他都会花大量的时间进行进一步的思考与推导。他刻苦钻研的精神总能为我们的课题带来新的进展。”

乔明达在2017年先后前往卡内基梅隆大学与斯坦福大学访学,参与更多的前沿研究。在短短半年的研修中,他在合作者的协助下完成了三个研究项目。在乔明达看来,这半年多997(注:朝九晚九,每周七天)的生活过得十分开心,“因为能不停地想出新东西”。据实验室的学长透露,总是能看到乔明达晚上蹦蹦跳跳就离开了实验室,“一看就是搞了一些好东西”。

连轴转的研究生活

在计算经济学方向,乔明达与Ariel Procaccia教授协作设计了一个几乎最优的投票机制,并计划于近期实现该算法的应用版本,这一成果也将部署在非营利性网站RoboVote上,帮助用户进行最优决策。“自己的理论工作将在不远的将来真真切切地为人们提供便利,这让我感到前所未有的自豪。”说到这里,乔明达的脸上洋溢着幸福的微笑。

另一方面,乔明达先后与机器学习理论领域的学者Avrim Blum教授和Gregory Valiant教授合作,为实际应用中的机器学习场景提出了新的理论模型。他在此期间先后完成的两篇论文,近期分别被机器学习领域国际会议——神经信息处理系统大会(Annual Conference on Neural Information Processing Systems,NIPS2017)以及理论计算机科学创新会议(Innovations in Theoretical Computer Science,ITCS2018)录用。

乔明达在研修期间的出色表现赢得了导师的赞赏。卡内基梅隆大学计算机系的Ariel Procaccia教授称赞他在研究中的表现“绝对是现象级的”(“absolutely phenomenal”),并相信他是“世界范围内前五的计算机科学博士项目申请人之一”。2017年,乔明达已经在计算机领域的国际会议上作为主要贡献者(姓氏字典序的通讯作者)发表了5篇学术论文。

乔明达CMU访学期间与导师Ariel Procaccia教授的合影

改变世界,任重道远

2017年8月23日下午,中国科学院院士、清华大学交叉信息研究院院长姚期智院士在他的综艺首秀中表示:“中国要想在2030年实现世界主要人工智能创新中心的战略目标,首先需要解决人工智能发展缺少理论的问题。”而乔明达正是姚班研究人工智能理论的翘楚。

回首这3年在清华的经历,乔明达总结道:“这段经历让我发现,人工智能等方向上仍然存在着大量亟待解决的理论难题。这让我更加坚定了自己的理想:用自己的研究,增进人类对人工智能等重要领域的理解,并在未来推动世界的改变。”

从一名优秀的信息学竞赛选手到一位稚嫩的理论计算机科学研究者,乔明达在这一路上立足于自己扎实的竞赛基础,取得了优异成就。也得益于自己从竞赛经历中获得的宝贵品格,乔明达能够在遇到挫折时不屈不挠,砥砺前行。相信他可以实现自己的梦想,成为一名优秀的科研工作者,为推动中国人工智能浪潮,为实现中国《新一代人工智能发展规划》贡献力量! nXRb5f2YME2t3XleJgDSr1Wz3u0zS5ODNm5VyaeVC4qCRuo3cVyGWndVg8bM9YvA

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