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生活。与此一同,计算机和互联网的速率单位和安全那先 的疑问也就成为摆在亲们 肩头的一项重要课题。在计算机硬件(很重是集成电路)和软件系统的设计过程中,形式化方式是根据某个或许多形式规范或属性,使用数学的方式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重副研究员符鸿飞长期致力于形式化方式的研究事业,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。一同,如孔夫子所言,好之者不如乐之者。从事研究工作,最好是在兴趣的有有助于下,心无旁骛地孜孜以求。符鸿飞正是没法做的。

  符鸿飞于1003年考入上海交通大学计算机科学与技术专业。固然当必须挑选计算机专业是愿因 着想探索与数学有一定联系的计算机那先 的疑问。在本科求学期间,在编写应用程序的过程中,符鸿飞对要怎样保证应用程序编写的正确性产生了困惑,而且在写完应用程序后往往会反复读几遍应用程序,确保应用程序真正是写对的。许多 写应用程序的方式相比一般通过测试检验应用程序的方式速率单位上要显得慢,而且通过许多 方式写出来的应用程序往往不够较少,而且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,并自学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我本人 的导师。傅育熙教授的研究方向是理论计算机科学中的应用程序理论。在他的指导下,符鸿飞对许多无穷清况 应用程序模型的可判定性和计算繁复性进行了研究,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方式证明系统正确性的形式化方式领域产生了兴趣。

  基于硕士阶段对形式化方式的兴趣,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方式相关的博士。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那先 的疑问的基础算法和计算繁复性。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教授协作方式研究概率应用程序的形式化验证,并发表了多篇关于基础理论的结果。应用程序验证(即针对应用程序的形式化验证)领域是理论和应用相结合的另另另二个范例,在理论上都必须开拓新的形式化方式领域,在应用上也都必须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。应用程序验证方向也和符鸿飞本科时遇到的要怎样保证写对应用程序许多 那先 的疑问一致。

  面向实际,取得硕果累累

  科研成果要运用于实际的生产和生活当中,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,他主要研究概率应用程序的形式化验证,致力于能否 获得许多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方式领域。形式化方式是利用数学和逻辑的方式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另另另二个核心课题。愿因 着潜在的漏洞愿因 着愿因 重大的人身或财产损失,要怎样保证关键系统不老要出先重大漏洞是另另另二个重要的那先 的疑问。作为理论计算机科学的另另另二个重要分支,形式化方式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,而且能否 为系统是否满足许多关键的正确性性质作出最强的保证。近年来,随着系统没法繁复,通过传统测试方式没法难以覆盖足够多的系统执行路径。而且,形式化方式为全覆盖的、自动化的系统正确性证明提供了另另另二个行之有效的方式。

  符鸿飞在形式化方式中的另另另二个重要方向——模型检测和应用程序验证中必须 突出贡献。模型检测是研究要怎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、可判定性和计算繁复性,并获得了许多基础性理论成果。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另另另二个基础模型检测算法,并发表在国际著名形式化方式学术会议FOSSACS、HSCC上。其中发表在HSCC上的论文获得了最佳学生论文奖。在可判定性和计算繁复性理论方面,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繁复性,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些术会议ICALP、FSTTCS上发表多篇重要论文。

  相对于模型检测,应用程序验证是研究要怎样验证应用程序正确性的方向。在应用程序验证方面,符鸿飞在应用程序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方式、应用程序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协作方式者提出了分级上鞅在一同暗含恶意非挑选性与友善非挑选性概率应用程序上的定义,并给出了线性分级上鞅的合成算法以及相关的计算繁复性,进而为暗含非挑选性的概率应用程序终止性与期望运行时间验证提供了另另另二个坚实的理论基础;一同,符鸿飞在该成果中证明了分级上鞅都必须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许多数学定理以及半正定规划给出了概率应用程序上合成多项式分级上鞅的另另另二个高效算法(CAV 2016)。再次,符鸿飞针对概率应用程序的资源消耗给出了另另另二个基础验证算法(IJCAI 2018)。最后,符鸿飞将分级函数推广至非概率递归应用程序,进而通过线性规划以及实代数几何上的许多定理给出了另另另二个输出非概率递归应用程序精确运行时间的验证算法;该算法都必须有效地输出统统经典递归算法(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);一同,符鸿飞基于一元递归关系针对随机递归算法给出了另另另二个验证精确期望运行时间的高效算法;该算法都必须在线性时间内输出另另另二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方式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方式以有效验证兼具随机性、并发性以及实时性行态的大规模系统。随机性、并发性以及实时性必须 难以通过直觉或是大规模测试保证正确性的繁复系统性质。通过该项目的研究,能否 在为保证大规模概率并发实时系统关键性质方面给出另另另二个有效的理论框架。

  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100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方式的深入研究,并教授《离散数学》、《应用程序语言理论》等与形式化方式相关的课程。一同,符鸿飞与博士导师Joost-Pieter Katoen教授、博士后协作方式导师Krishnendu Chatterjee教授以及国内著名学者张立军教授等保持协作方式关系,一同推进形式化方式的发展。

  在团队协作方式方面,目前,符鸿飞主而且通过与国际国内一同研究方向的学者进行交流协作方式。国外主而且与奥地利科学技术研究院的博士后协作方式导师Krishnendu Chatterjee进行协作方式研究,国内主而且与上海交通大学(校内协作方式)、华东师范大学、中国科学院软件研究统统及北京大学等具有一同研究方向的学者进行协作方式交流。

  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,才有愿因 着在研究事业中不断地披荆斩棘,勇攀高峰,符鸿飞固然在我本人 许多 研究领域(形式化方式),创新都必须有两种形式。

  首先,两种创新形式是通过繁复的数学方式出理 另另另二个愿因 着被提出的公认那先 的疑问。许多 形式的创新必须求研究者或研究团队有扎实的数学功底、要有一定出理 数学那先 的疑问的能力、一同最重要的是要对待出理 的那先 的疑问有充分的兴趣。比如符鸿飞获得HSCC 2013最佳学生论文奖的那篇论文,首先他对许多 那先 的疑问感兴趣,你能否 花时间在许多 那先 的疑问上;其次在花时间出理 许多 那先 的疑问的过程中,他通过持续的思考并借助我本人 在大学本科时期积累的数学基础出理 了许多 那先 的疑问中另另另二个关键的那先 的疑问(连续性和无初值属性)。符鸿飞我本人 认为兴趣是出理 许多 那先 的疑问的关键,而且这另另另二个关键性那先 的疑问的的出理 或许会困难得多。

  其次,创新都必须通过提出新的理论概念、并通过充实的方式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,必须 在和协作方式导师交流后发现了新的理论点,并且在那先 点上展开所获得的结果。目前符鸿飞正在做的有几条课题也是找到了新的理论点,并且研究新的方式以出理 那先 新的理论那先 的疑问。符鸿飞认为许多 类型的创新必须对许多 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必须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许多关键性质。愿因 着符鸿飞是做理论研究的,统统在这方面还没法没法多的建树。不过他提到愿因 着理论和实际应用之间往往位于比较大的距离,而且将理论结果转化为实际应用通常必须另另另有二本人的团队以及一两年的时间。而且完成许多 类型的创新固然理论上没那先 难度,但必须一定的人力和时间。

  最后,符鸿飞提到目前的趋势是完成创新所需的每段没法多。除了将理论投入应用的创新必须团队和时间以外,理论性的创新也必须学术同行之间多进行交流,统统并且也必须有能力的学生对理论结果做许多初步的实验。而且,目前想完成创新必须多种每段结合在一同,在单一每段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,统统做好教学工作与科研两种一样重要。

  在教学方面,符鸿飞固然首比较慢把学生放上首位。比如在设计教学内容的并且都必须考虑那先 样的内容是有有助于于学生的,在进行教学的并且都必须先站在学生的深度1看待那先 的疑问、设想学生会要怎样去学习新的知识。学生在学习一门课程前有亲们 我本人 的知识行态,愿因 着教师严格按照我本人 对课程内容的把握上课,有愿因 着会愿因 学生无法将新的知识同原有的知识行态建立起联系,而且教师首比较慢从学生的深度1出发讲课,直到学生能否 循序渐进地掌握课程内容。一同,学生愿因 着清况 各不相同,在掌握课程内容方面多有差异,而且教师要对每个学生必须 耐心、尽量出理 每个学生的那先 的疑问。

  其次,在教学的并且,要注意调动学生的积极性、活跃课堂气氛。原先做的好处是学生的注意力会老要比较集中,一同学生能否不能 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必须联系整个专业背景,力求学生在修习过课程都必须够更好地适应专业发展趋势。讲课时必须注意保持讲课逻辑的一致性和内在关联性,使得学生能否 融会贯通。一同,也必须随时观察学生掌握课程内容的清况 并进行有必要的干预。

  目前工作以及未来展望

  目前,符鸿飞有许多关于概率应用程序验证的理论结果正在和协作方式者一同完成。关于概率应用程序的终止性验证,目前符鸿飞在和上海交通大学理论组协作方式完成几项深入的研究;关于概率应用程序资源消耗的验证,符鸿飞目前正在带领上海交通大学理论组的另另另二个学生进行研究;而关于概率应用程序的灵敏性验证,符鸿飞也正与华东师范大学的协作方式者一同开展研究。另外,符鸿飞也在和生国科学院软件研究统统及北京大学的许多研究人员讨论协作方式事宜。

  展望未来,符鸿飞的另另另二个短期的憧憬是希望那先 结果都能否 圆满完成,而且能被学术界认可。长远来看,他希望作出许多能否 应用在工业界关键场合的成果。亲们 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。