段斯斯：戰勝計算機世界裏的“叛徒”

　　近日，由DeepTech深科技與(yu) 《麻省理工科技評論》共同評選的第五屆中國區“35歲以下科技創新35人”榜單公布，榜單上的青年人被外界稱為(wei) 科學之光。此次公布的榜單上有5名女性，清華大學高等研究院研究員段斯斯正是其中之一。

　　在清華大學校內(nei) 一家咖啡館，科技日報記者見到了年輕學者段斯斯。她身材嬌小，留著齊肩短發。這個(ge) 看上去十分溫婉的姑娘，體(ti) 內(nei) 卻潛藏著巨大的能量。

　　偏愛“燒腦”的分布式係統研究

　　2005年，在清華大學附屬中學的一間教室，埋頭學習(xi) 的高三學生段斯斯想離開家，去看看更大的世界。那年夏天，她如願考上了香港大學，被該校電子電機工程專(zhuan) 業(ye) 錄取。

　　在所有課程中，段斯斯對兩(liang) 門課特別感興(xing) 趣——分布式係統和密碼學。

　　為(wei) 了解釋分布式係統，段斯斯向記者分享了“拜占庭將軍(jun) 問題”。它說的是，在一場戰役中，拜占庭帝國軍(jun) 隊的將軍(jun) 們(men) 麵臨(lin) 一個(ge) 問題，即是否攻擊敵軍(jun) 。無論進攻還是撤退，隻有將軍(jun) 們(men) 作出一致的決(jue) 定，戰役才能取得勝利。相反，任何不以共識為(wei) 基礎的軍(jun) 事行動必然失敗。可現實是，將軍(jun) 們(men) 分守不同戰壕，而負責傳(chuan) 信的使者甚至某些將軍(jun) 可能是叛徒。叛徒通過錯誤信息誘導將軍(jun) 們(men) 作出不一致的決(jue) 定，或是迷惑某些將軍(jun) 使其無法作決(jue) 定，進而導致戰役失敗。

　　在計算機網絡世界，這樣的“叛徒”無處不在，它們(men) 可能是硬件錯誤、網絡擁堵或離線，也可能是惡意攻擊……“叛徒”的目標就是搞破壞，使係統內(nei) 各個(ge) 節點作出不一致的決(jue) 定，進而導致計算機網絡潰敗。分布式係統研究者會(hui) 設計出一套共識協議，以確保即使在出現“叛徒”的情況下，係統各個(ge) 節點也能作出一致的決(jue) 定。

　　為(wei) 計算機設計出更加安全、可行、高性能的共識協議，是戰勝“叛徒”的關(guan) 鍵。為(wei) 此，設計者要不斷進行邏輯推演，假設、證明、遞歸、反推，稍不注意就會(hui) 把自己繞進去。

　　“計算機網絡中的節點越多，共識協議就越難設計。”段斯斯覺得，這項工作非常有趣而且充滿挑戰。

　　本科畢業(ye) 那年，段斯斯申請到了去美國加州大學戴維斯分校讀博的機會(hui) ，專(zhuan) 業(ye) 是她心儀(yi) 已久的計算機。

　　滿懷憧憬，23歲的段斯斯漂洋過海來到美國。那時，段斯斯不太會(hui) 寫(xie) 論文，投出去的文章反饋都很糟糕。“我做的研究在當時很小眾(zhong) 。我很擔心，跑這麽(me) 遠來讀書(shu) ，最後什麽(me) 也沒有學到。”段斯斯回憶道，那段時間她非常迷茫，陷入到巨大的自我懷疑之中。

　　泛讀加精讀，科研“小白”終蛻變

　　“不想那麽(me) 多，既然眼下有需要解決(jue) 的事，就去解決(jue) 吧。”理智戰勝了情緒，段斯斯開始了自我探索。

　　她像海綿吸水一樣廣泛閱讀論文，讀完幾百篇後，挑出其中最經典的幾篇，又花了三四個(ge) 月時間反複琢磨，直到滾瓜爛熟，以至於(yu) 隻要看一眼文章中的某個(ge) 算法或協議，就能立馬進行證明。

　　“當你不再依賴於(yu) 作者告訴你什麽(me) 是什麽(me) 的時候，屬於(yu) 你的科研生涯可能就要開始了。”段斯斯說，“絕大部分人都卡在到底要怎麽(me) 開始做研究這件事上，因為(wei) 從(cong) 0到1是最難的。可是一旦實現了1，再往前就很快了。”

　　在讀博的最後一年，段斯斯發布了共識協議BChain。這是世界上第一個(ge) 成熟的鏈狀共識協議，其將經典共識協議的信息吞吐量提高了50%，複雜度由平方級降低為(wei) 線性級，被應用在工業(ye) 界最大的開源區塊鏈平台超級賬本Iroha項目中。這一成果為(wei) 段斯斯贏得了讚譽，直到今天，該協議仍是唯一一個(ge) 自帶魯棒性的鏈狀協議。

　　博士畢業(ye) 後，段斯斯的大部分同學選擇去矽穀做軟件工程師，待遇很好。她當時也想過：去公司寫(xie) 代碼，人生會(hui) 不會(hui) 過得輕鬆一點？糾結一段時間後，她還是從(cong) 興(xing) 趣出發，選擇繼續做科研。

　　2015年，段斯斯在美國橡樹嶺國家實驗室展開工作，並成為(wei) 該實驗室曆史上首位計算機方向的溫伯格研究員（Weinberg Fellow）。

　　兩(liang) 年後，段斯斯搬到美國東(dong) 海岸，在馬裏蘭(lan) 大學巴爾蒂摩郡分校擔任助理教授。她很高興(xing) ，因為(wei) 在橡樹嶺國家實驗室，做的項目局限性比較大，而當教授意味著在研究選題上擁有了更大的自由度。她重新回歸網絡安全這一研究方向。不久後，段斯斯設計出BEAT協議和異步共識協議，後者至今仍被認為(wei) 是所有異步共識協議中性能最好的。

　　回首在美十年的軌跡，段斯斯形容自己是從(cong) 西遷徙到東(dong) 。在這場漫長的遷徙中，回國的念頭也隨著時間流逝而變得愈加強烈。2020年，段斯斯舉(ju) 家回國。

　　想做的事一定要做成

　　回國後，段斯斯受聘於(yu) 清華大學高等研究院，加入中國科學院院士王小雲(yun) 的團隊。作為(wei) 密碼學界的風雲(yun) 人物，王小雲(yun) 有一段為(wei) 人熟知的趣事——她在坐月子期間破解了著名的密碼MD5。“王老師就是這種性格，想做的事一定可以做成。”段斯斯說。

　　這一點，段斯斯和王小雲(yun) 很像。上小學時，段斯斯有一次轉學，爸爸打擊她說，你學習(xi) 肯定跟不上。段斯斯不服氣，憋著股勁兒(er) 學，成績從(cong) 班級二十多名最後衝(chong) 到了前三名。有一回，為(wei) 了準備學校的跳繩比賽，段斯斯每天練習(xi) ，有一天練到站都站不起來，最後被抱回了家。

　　如今，段斯斯沒了少年時的爭(zheng) 強好勝，但對想做的事，依然有股狠勁兒(er) 。在生完兩(liang) 個(ge) 孩子後，段斯斯胖了十幾斤，一度放棄身材管理。有一天，突然想起這件事，她決(jue) 定減肥。兩(liang) 年多過去了，段斯斯沒有一天停止過鍛煉，還意外收獲了“馬甲線”。

　　對解不出來的科學問題，段斯斯更是“不死心”。曾經，原子廣播協議和異步二元共識協議困擾她很久，她隔三差五就琢磨解決(jue) 方法。照顧孩子、走路或開會(hui) 間隙，隻要想起這件事她就開始推演，前前後後花了幾個(ge) 月時間，終於(yu) 找到了答案。

　　段斯斯說自己“閑不下來”。生完老大後2個(ge) 月就出來工作，而在老二出生不久，她便一手抱孩子，一手做計算、寫(xie) 代碼。

　　很多人有孩子後感到精力不濟，段斯斯恰恰相反。“以前，我的工作和生活分不開，現在我每天下午大概5點半到晚上8點半陪孩子，孩子睡覺後就是屬於(yu) 我自己的時間，這條明確的界限讓我比以往更專(zhuan) 注地投入工作。當然也有累的時候，沒辦法，你得接受，生活就是這樣。”她說。

　　談及未來，段斯斯說：“我希望，將來有人提到分布式係統，不管在國內(nei) 還是國外，他們(men) 會(hui) 想到我的名字。更實際一點的目標是，在頂級會(hui) 議上多發些文章。或者，能像我敬佩的研究者克裏斯蒂安·卡奇恩（Christian Cachin）和洛倫(lun) 佐·阿爾文斯（Lorenzo Alvisi）一樣，把特別複雜的事寫(xie) 得清晰易懂，給人以啟發。至於(yu) 名利，我看得比較淡，人不能靠這個(ge) 活著。”

　　乍見初歡，久處仍怦然。在大學課堂上，計算機課帶給段斯斯的歡喜並沒有被時間消磨。從(cong) 北京到香港，從(cong) 美國西部到東(dong) 部，再回到北京，無論是研究分布式係統、區塊鏈，還是應用密碼學，段斯斯始終在做令自己心動的事。