段斯斯：战胜计算机世界里的“叛徒”

• 2022-02-11 16:50:29 来源：科技日报

受访者供图

科技日报记者 代小佩

近日，由DeepTech深科技与《麻省理工科技评论》共同评选的第五届中国区“35岁以下科技创新35人”榜单公布，榜单上的青年人被外界称为科学之光。此次公布的榜单上有5名女性，清华大学高等研究院研究员段斯斯正是其中之一。

在清华大学校内一家咖啡馆，科技日报记者见到了年轻学者段斯斯。她身材娇小，留着齐肩短发。这个看上去十分温婉的姑娘，体内却潜藏着巨大的能量。

偏爱“烧脑”的分布式系统研究

2005年，在清华大学附属中学的一间教室，埋头学习的高三学生段斯斯想离开家，去看看更大的世界。那年夏天，她如愿考上了香港大学，被该校电子电机工程专业录取。

在所有课程中，段斯斯对两门课特别感兴趣——分布式系统和密码学。

为了解释分布式系统，段斯斯向记者分享了“拜占庭将军问题”。它说的是，在一场战役中，拜占庭帝国军队的将军们面临一个问题，即是否攻击敌军。无论进攻还是撤退，只有将军们作出一致的决定，战役才能取得胜利。相反，任何不以共识为基础的军事行动必然失败。可现实是，将军们分守不同战壕，而负责传信的使者甚至某些将军可能是叛徒。叛徒通过错误信息诱导将军们作出不一致的决定，或是迷惑某些将军使其无法作决定，进而导致战役失败。

在计算机网络世界，这样的“叛徒”无处不在，它们可能是硬件错误、网络拥堵或离线，也可能是恶意攻击……“叛徒”的目标就是搞破坏，使系统内各个节点作出不一致的决定，进而导致计算机网络溃败。分布式系统研究者会设计出一套共识协议，以确保即使在出现“叛徒”的情况下，系统各个节点也能作出一致的决定。

为计算机设计出更加安全、可行、高性能的共识协议，是战胜“叛徒”的关键。为此，设计者要不断进行逻辑推演，假设、证明、递归、反推，稍不注意就会把自己绕进去。

“计算机网络中的节点越多，共识协议就越难设计。”段斯斯觉得，这项工作非常有趣而且充满挑战。

本科毕业那年，段斯斯申请到了去美国加州大学戴维斯分校读博的机会，专业是她心仪已久的计算机。

满怀憧憬，23岁的段斯斯漂洋过海来到美国。那时，段斯斯不太会写论文，投出去的文章反馈都很糟糕。“我做的研究在当时很小众。我很担心，跑这么远来读书，最后什么也没有学到。”段斯斯回忆道，那段时间她非常迷茫，陷入到巨大的自我怀疑之中。

泛读加精读，科研“小白”终蜕变

“不想那么多，既然眼下有需要解决的事，就去解决吧。”理智战胜了情绪，段斯斯开始了自我探索。

她像海绵吸水一样广泛阅读论文，读完几百篇后，挑出其中最经典的几篇，又花了三四个月时间反复琢磨，直到滚瓜烂熟，以至于只要看一眼文章中的某个算法或协议，就能立马进行证明。

“当你不再依赖于作者告诉你什么是什么的时候，属于你的科研生涯可能就要开始了。”段斯斯说，“绝大部分人都卡在到底要怎么开始做研究这件事上，因为从0到1是最难的。可是一旦实现了1，再往前就很快了。”

在读博的最后一年，段斯斯发布了共识协议BChain。这是世界上第一个成熟的链状共识协议，其将经典共识协议的信息吞吐量提高了50%，复杂度由平方级降低为线性级，被应用在工业界最大的开源区块链平台超级账本Iroha项目中。这一成果为段斯斯赢得了赞誉，直到今天，该协议仍是唯一一个自带鲁棒性的链状协议。

博士毕业后，段斯斯的大部分同学选择去硅谷做软件工程师，待遇很好。她当时也想过：去公司写代码，人生会不会过得轻松一点？纠结一段时间后，她还是从兴趣出发，选择继续做科研。

2015年，段斯斯在美国橡树岭国家实验室展开工作，并成为该实验室历史上首位计算机方向的温伯格研究员（Weinberg Fellow）。

两年后，段斯斯搬到美国东海岸，在马里兰大学巴尔蒂摩郡分校担任助理教授。她很高兴，因为在橡树岭国家实验室，做的项目局限性比较大，而当教授意味着在研究选题上拥有了更大的自由度。她重新回归网络安全这一研究方向。不久后，段斯斯设计出BEAT协议和异步共识协议，后者至今仍被认为是所有异步共识协议中性能最好的。

回首在美十年的轨迹，段斯斯形容自己是从西迁徙到东。在这场漫长的迁徙中，回国的念头也随着时间流逝而变得愈加强烈。2020年，段斯斯举家回国。

想做的事一定要做成

回国后，段斯斯受聘于清华大学高等研究院，加入中国科学院院士王小云的团队。作为密码学界的风云人物，王小云有一段为人熟知的趣事——她在坐月子期间破解了著名的密码MD5。“王老师就是这种性格，想做的事一定可以做成。”段斯斯说。

这一点，段斯斯和王小云很像。上小学时，段斯斯有一次转学，爸爸打击她说，你学习肯定跟不上。段斯斯不服气，憋着股劲儿学，成绩从班级二十多名最后冲到了前三名。有一回，为了准备学校的跳绳比赛，段斯斯每天练习，有一天练到站都站不起来，最后被抱回了家。

如今，段斯斯没了少年时的争强好胜，但对想做的事，依然有股狠劲儿。在生完两个孩子后，段斯斯胖了十几斤，一度放弃身材管理。有一天，突然想起这件事，她决定减肥。两年多过去了，段斯斯没有一天停止过锻炼，还意外收获了“马甲线”。

对解不出来的科学问题，段斯斯更是“不死心”。曾经，原子广播协议和异步二元共识协议困扰她很久，她隔三差五就琢磨解决方法。照顾孩子、走路或开会间隙，只要想起这件事她就开始推演，前前后后花了几个月时间，终于找到了答案。

段斯斯说自己“闲不下来”。生完老大后2个月就出来工作，而在老二出生不久，她便一手抱孩子，一手做计算、写代码。

很多人有孩子后感到精力不济，段斯斯恰恰相反。“以前，我的工作和生活分不开，现在我每天下午大概5点半到晚上8点半陪孩子，孩子睡觉后就是属于我自己的时间，这条明确的界限让我比以往更专注地投入工作。当然也有累的时候，没办法，你得接受，生活就是这样。”她说。

谈及未来，段斯斯说：“我希望，将来有人提到分布式系统，不管在国内还是国外，他们会想到我的名字。更实际一点的目标是，在顶级会议上多发些文章。或者，能像我敬佩的研究者克里斯蒂安·卡奇恩（Christian Cachin）和洛伦佐·阿尔文斯（Lorenzo Alvisi）一样，把特别复杂的事写得清晰易懂，给人以启发。至于名利，我看得比较淡，人不能靠这个活着。”

乍见初欢，久处仍怦然。在大学课堂上，计算机课带给段斯斯的欢喜并没有被时间消磨。从北京到香港，从美国西部到东部，再回到北京，无论是研究分布式系统、区块链，还是应用密码学，段斯斯始终在做令自己心动的事。

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