创新科研谱新篇,专注教学育英才

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  ——记上海交通大学计算机科学与工程系符鸿飞

  当今之世,电子计算机技术和以其为基础的互联网科技正深刻地改变着人类的生产和珍活。与此同時 ,计算机和互联网的时延和安全问题图片也就成为摆在大伙儿 肩上的一项重要课题。在计算机硬件(很糙是集成电路)和软件系统的设计过程中,形式化土依据 是根据某个或或多或少形式规范或属性,使用数学的土依据 证明其正确性或非正确性。上海交通大学电子信息与电气工程学院很糙副研究员符鸿飞长期致力于形式化土依据 的研究事业,并着重于理论联系实际,尽量将理论成果实现现实生产生活的运用,取得了丰硕的成果。

  在兴趣指引下孜孜以求

  爱因斯坦有句名言:兴趣是最好的老师。但凡要在一项事业中取得成绩,离不开日复一日的辛勤耕耘。同時 ,如孔夫子所言,好之者不如乐之者。从事研究工作,最好是在兴趣的能助 下,心无旁骛地孜孜以求。符鸿飞正是不能自己做的。

  符鸿飞于10003年考入上海交通大学计算机科学与技术专业。固然当都会挑选计算机专业是机会想探索与数学有一定联系的计算机问题图片。在本科求学期间,在编写程序运行的过程中,符鸿飞对咋样保证程序运行编写的正确性产生了困惑,随后在写完程序运行后往往会反复读几遍程序运行,确保程序运行真正是写对的。这人 写程序运行的土依据 相比一般通过测试检验程序运行的土依据 时延上要显得慢,随后通过这人 土依据 写出来的程序运行往往过高 较少,随随后期调试过程也相应比较短。除此以外,符鸿飞对算法理论和自动机理论感兴趣,并学精了计算机科学理论的基础——自动机理论。

  在硕士研究生阶段,符鸿飞挑选了上海交通大学傅育熙教授作为另一方的导师。傅育熙教授的研究方向是理论计算机科学中的程序运行理论。在他的指导下,符鸿飞对或多或少无穷状态程序运行模型的可判定性和计算冗杂性进行了研究,并在互模拟判定以及模型检测算法方面作出了理论上的贡献。硕士阶段的求学经历让符鸿飞对利用数学土依据 证明系统正确性的形式化土依据 领域产生了兴趣。

  基于硕士阶段对形式化土依据 的兴趣,符鸿飞通过国家公派留学找到了该领域著名学者Joost-Pieter Katoen教授,赴德国亚琛工业大学攻读形式化土依据 相关的博士。在攻读博士期间,符鸿飞主要研究概率系统形式化验证,并独立自主地给出了诸多相关理论问题图片的基础算法和计算冗杂性。在博士期间,符鸿飞的研究兴趣逐渐由纯理论转向理论与应用相结合。

  在博士后期间,符鸿飞和奥地利科学技术研究院(IST Austria)的Krishnendu Chatterjee教授合作者者研究概率程序运行的形式化验证,并发表了多篇关于基础理论的结果。程序运行验证(即针对程序运行的形式化验证)领域是理论和应用相结合的有两个 范例,在理论上都前要开拓新的形式化土依据 领域,在应用上也都前要和无运行时错误保证、无安全漏洞等重要的实际应用相结合。程序运行验证方向也和符鸿飞本科时遇到的咋样保证写对程序运行这人 问题图片一致。

  面向实际,取得硕果累累

  科研成果要运用于实际的生产和珍活当中,发挥其应有的价值。这也是符鸿飞一贯以来从事科研所秉持的理念,目前,他主要研究概率程序运行的形式化验证,致力于也能获得或多或少具有实际应用背景的理论结果。

  符鸿飞致力于理论计算机科学中的形式化土依据 领域。形式化土依据 是利用数学和逻辑的土依据 证明计算机系统正确性的研究领域。计算机系统的正确性在安全或任务关键系统中是有两个 核心课题。机会潜在的漏洞机会原困重大的人身或财产损失,咋样保证关键系统不老出重大漏洞是有两个 重要的问题图片。作为理论计算机科学的有两个 重要分支,形式化土依据 为关键系统组件正确性的自动化推理和证明提供了坚实的基础,之能不也能为系统是是是不是满足或多或少关键的正确性性质作出最强的保证。近年来,随着系统不能自己冗杂,通过传统测试土依据 不能自己难以覆盖足够多的系统执行路径。随后,形式化土依据 为全覆盖的、自动化的系统正确性证明提供了有两个 行之有效的土依据 。

  符鸿飞在形式化土依据 中的有两个 重要方向——模型检测和程序运行验证中都有突出贡献。模型检测是研究咋样验证系统模型正确性的研究领域。在模型检测方面,符鸿飞着力研究概率模型检测的算法、可判定性和计算冗杂性,并获得了或多或少基础性理论成果。在模型检测算法方面,符鸿飞以独立作者身份给出了关于连续时间马尔可夫过程时序逻辑的有两个 基础模型检测算法,并发表在国际著名形式化土依据 学术会议FOSSACS、HSCC上。其中发表在HSCC上的论文获得了最佳学生论文奖。在可判定性和计算冗杂性理论方面,符鸿飞着力研究离散时间马尔可夫过程上关于互模拟等价关系的可判定性和计算冗杂性,并以独立作者或主要贡献者身份在国际著名理论计算机科学数学术会议ICALP、FSTTCS上发表多篇重要论文。

  相对于模型检测,程序运行验证是研究咋样验证程序运行正确性的方向。在程序运行验证方面,符鸿飞在程序运行终止性以及运行时间验证方面取得诸多基础性理论结果,并发表在国际顶级形式化土依据 、程序运行语言理论以及人工智能学术会议POPL、CAV、IJCAI上。首先,符鸿飞作为主要贡献者与企业合作者者提出了分级上鞅在同時 包含 恶意非挑选性与友善非挑选性概率程序运行上的定义,并给出了线性分级上鞅的合成算法以及相关的计算冗杂性,进而为包含 非挑选性的概率程序运行终止性与期望运行时间验证提供了有两个 坚实的理论基础;同時 ,符鸿飞在该成果中证明了分级上鞅都前要导出有限步内不终止概率的指数衰减性(POPL 2016,TOPLAS 2018)。其次,符鸿飞通过实代数几何中的或多或少数学定理以及半正定规划给出了概率程序运行上合成多项式分级上鞅的有两个 高效算法(CAV 2016)。再次,符鸿飞针对概率程序运行的资源消耗给出了有两个 基础验证算法(IJCAI 2018)。最后,符鸿飞将分级函数推广至非概率递归程序运行,进而通过线性规划以及实代数几何上的或多或少定理给出了有两个 输出非概率递归程序运行精确运行时间的验证算法;该算法都前要有效地输出太久太久经典递归算法(如归并排序、最近点对算法等)的精确非多项式运行时间 (CAV 2017);同時 ,符鸿飞基于一元递归关系针对随机递归算法给出了有两个 验证精确期望运行时间的高效算法;该算法都前要在线性时间内输出有两个 由随机递归算法导出的递归关系的精确期望运行时间(CAV 2017)。

  截至目前,符鸿飞在理论计算机科学以及形式化土依据 国际著名会议以及期刊上发表论文14篇。获得过HSCC 2013最佳学生论文奖以及科学中国人2017年度人物。

  在研究中,符鸿飞承担过一项关于大规模并发实时系统模型检验的国家重点项目。该项目的重点在于研究新的理论土依据 以有效验证兼具随机性、并发性以及实时性型态的大规模系统。随机性、并发性以及实时性都有难以通过直觉或是大规模测试保证正确性的冗杂系统性质。通过该项目的研究,也能在为保证大规模概率并发实时系统关键性质方面给出有两个 有效的理论框架。

  在学术兼职方面,符鸿飞为国际著名学术会议和期刊ICALP、VMCAI、FOSSACS、Information and Computation, Information Processing Letters等审稿1000篇左右。目前,符鸿飞在上海交通大学带领博士生进行形式化土依据 的深入研究,并教授《离散数学》、《程序运行语言理论》等与形式化土依据 相关的课程。同時 ,符鸿飞与博士导师Joost-Pieter Katoen教授、博士后合作者者导师Krishnendu Chatterjee教授以及国内著名学者张立军教授等保持合作者者关系,同時 推进形式化土依据 的发展。

  在团队合作者者方面,目前,符鸿飞主就说 通过与国际国内同時 研究方向的学者进行交流合作者者。国外主就说 与奥地利科学技术研究院的博士后合作者者导师Krishnendu Chatterjee进行合作者者研究,国内主就说 与上海交通大学(校内合作者者)、华东师范大学、中国科学院软件研究太久太久及北京大学等具有同時 研究方向的学者进行合作者者交流。

  开拓创新,自然水到渠成

  创新是科研的灵魂,唯有通过不断创新,才有机会在研究事业中不断地披荆斩棘,勇攀高峰,符鸿飞我觉得在另一方这人 研究领域(形式化土依据 ),创新都前要有有一种形式。

  首先,有一种创新形式是通过冗杂的数学土依据 除理有两个 机会被提出的公认问题图片。这人 形式的创新前要求研究者或研究团队有扎实的数学功底、要有一定除理数学问题图片的能力、同時 最重要的是要对待除理的问题图片有充分的兴趣。比如符鸿飞获得HSCC 2013最佳学生论文奖的那篇论文,首先他对这人 问题图片感兴趣,你可不还能否花时间在这人 问题图片上;其次在花时间除理这人 问题图片的过程中,他通过持续的思考并借助另一方在大学本科时期积累的数学基础除理了这人 问题图片包含 两个 关键的问题图片(连续性和无初值属性)。符鸿飞另一方认为兴趣是除理这人 问题图片的关键,随后这有两个 关键性问题图片的的除理或许会困难得多。

  其次,创新都前要通过提出新的理论概念、并通过充实的土依据 说明提出的概念具有理论或实际上的意义。比如符鸿飞最近几年发表在POPL、CAV以及IJCAI上的文章,都有在和合作者者导师交流后发现了新的理论点,随后在那此点上展开所获得的结果。目前符鸿飞正在做的哪哪几个课题也是找到了新的理论点,随后研究新的土依据 以除理那此新的理论问题图片。符鸿飞认为这人 类型的创新前要对这人 领域的全局有一定程度的了解。

  再次,符鸿飞提到他研究领域中的创新还都前要通过将理论结果应用到大规模工业系统中,以验证实际系统中的或多或少关键性质。机会符鸿飞是做理论研究的,太久太久在这方面还不能自己太久的建树。不过他提到机会理论和实际应用之间往往所处比较大的距离,随后将理论结果转化为实际应用通常前要有一另一方的团队以及一两年的时间。随后完成这人 类型的创新我觉得理论上没那此难度,但前要一定的人力和时间。

  最后,符鸿飞提到目前的趋势是完成创新所需的次要太久。除了将理论投入应用的创新前要团队和时间以外,理论性的创新也前要学术同行之间多进行交流,太久太久前一天也前要有能力的学生对理论结果做或多或少初步的实验。随后,目前想完成创新前要多种次要结合在同時 ,在单一次要方面即使再强也难以达到好的成果。

  面向未来,做好教学工作

  冰冻三尺,非一日之寒。科研成果的取得也离不开一代代研究者在继承的基础上不断创新,开创新篇。良好的传承是研究事业取得大成的重要条件,太久太久做好教学工作与科研有一种一样重要。

  在教学方面,符鸿飞我觉得首不能自己把学生放上去首位。比如在设计教学内容的前一天都前要考虑那此样的内容是能助 学生的,在进行教学的前一天都前要先站在学生的深度1看待问题图片、设想学生会咋样去学习新的知识。学生在学习一门课程前有大伙儿 另一方的知识型态,机会教师严格按照另一方对课程内容的把握上课,有机会会原困学生无法将新的知识同原有的知识型态建立起联系,随后教师首不能自己从学生的深度1出发讲课,直到学生也能循序渐进地掌握课程内容。同時 ,学生机会状态各不相同,在掌握课程内容方面多有差异,随后教师要对每个学生都有耐心、尽量除理每个学生的问题图片。

  其次,在教学的前一天,要注意调动学生的积极性、活跃课堂气氛。有两个 做的好处是学生的注意力会总爱比较集中,同時 学生也也能主动参与到课程的学习中,提高教学效果。

  最后,在课程内容的设置方面前要联系整个专业背景,力求学生在修习过课程都前要够更好地适应专业发展趋势。讲课时前要注意保持讲课逻辑的一致性和内在关联性,使得学生也能融会贯通。同時 ,也前要随时观察学生掌握课程内容的状态并进行有必要的干预。

  目前工作以及未来展望

  目前,符鸿飞有或多或少关于概率程序运行验证的理论结果正在和企业合作者者同時 完成。关于概率程序运行的终止性验证,目前符鸿飞在和上海交通大学理论组合作者者完成几项深入的研究;关于概率程序运行资源消耗的验证,符鸿飞目前正在带领上海交通大学理论组的有两个 学生进行研究;而关于概率程序运行的灵敏性验证,符鸿飞也正与华东师范大学的企业合作者者同時 开展研究。另外,符鸿飞也在和珍国科学院软件研究太久太久及北京大学的或多或少研究人员讨论合作者者事宜。

  展望未来,符鸿飞的有两个 短期的憧憬是希望那此结果都也能圆满完成,之能也能被学术界认可。长远来看,他希望作出或多或少也能应用在工业界关键场合的成果。大伙儿 相信,经过坚持不懈的积极开拓,假以时日,他一定能得偿所愿。