喬明達：機器學習理論，推動世界改變

供稿　交叉信息研究院

? 喬明達　清華大學交叉信息研究院2014級本科生

“Mingda is absolutely phenomenal，I believe he will be one of the top 5 CS PhD applicants worldwide this year.”Ariel Procaccia［卡內基梅隆大學（CMU）計算機系副教授，斯隆獎得主］.

“上周我收到美國卡內基梅隆大學計算機系的Ariel Procaccia教授給我寫的郵件，他在郵件里非常激動地說，他覺得非常榮幸能夠跟姚班大三的學生喬明達一起工作，說喬明達的表現是absolutely phenomenal（上次聽到這個詞還是喬布斯在蘋果發布會上說的）?！痹谝Π?017年開學典禮上，清華大學交叉信息研究院唐平中助理教授激動地演講著。但對于姚班的同學來講，“喬明達”這個名字早已是耳熟能詳了，有這樣的贊譽也都并不意外。

參加競賽，成績斐然

2013年7月10日，時年高二、來自南京的喬明達作為中國隊的4名參賽選手之一，在澳大利亞布里斯班以557分（滿分600）的成績奪得了第25屆國際信息學奧林匹克競賽（IOI2013）金牌第二名，而站在最高領獎臺的是比他大一歲，去年的特等獎學金獲得者陳立杰。

喬明達與競賽的淵源可以追溯到小學五年級。當時的他看到身邊的同學用編程來制作動畫，出于好奇就參加了信息學的興趣班。在老師的教導下，喬明達開始展現出自己的編程天賦。1年后，他便在全省小學生編程競賽中獲得了第一名，從此走上了自己的信息學競賽之路。

在大學里，喬明達依然堅持著自己對競賽的熱愛，在各項競賽中代表清華大學取得了驕人的成績。因為學校沒有專門組織信息學競賽培訓，這些成績的背后都是參賽隊伍的自力更生。2015年，他與兩位同學組隊參加ACM國際大學生程序設計競賽（ACM-ICPC）的世界總決賽，從全球各地100余支隊伍中脫穎而出，贏得了清華在該賽事上近6年的唯一一塊金牌。比賽結束后，喬明達才意識到自己已經餓得幾乎站不起來了，組委會發放的餐食根本無暇享用。一場ACM競賽時長5小時，全程頭腦風暴，強度堪比鐵人三項，是對智力和耐力的雙重考驗。每周動輒20小時的訓練對于課業壓力較重的他來說也是家常便飯?，F在回憶起此前的競賽歷程，喬明達認為學科競賽培養了他攻克難題的興趣，而組隊參加ACM競賽的經歷也使他能更高效地與他人合作，在團隊中盡可能發揮出自己的作用?！斑@對我后來的學習和科研起到了很大的幫助?！眴堂鬟_這樣說道。

立志科研，夯實基礎

喬明達在大一上學期與科研結緣。一門算法課程中，他接觸到了當前研究中一系列尚未解決的開放性問題。這些問題的復雜程度讓他意識到學科競賽與科學研究之間的差距。尚顯稚嫩的他暗自下定決心，在大學4年里鍛煉自己的研究能力，成為一名優秀的研究者。

要想做出優秀的科研，扎實的學科基礎必不可少，于是喬明達從大一起便認真對待每一門課程的學習。在“姚班”開設的9門核心課程中，喬明達取得了7門第一名與1門第二名的優異成績，綜合成績更是連續3年以95分的成績名列年級第一。

喬明達有一個學習方法的秘訣。每次課后，他都會嘗試著把筆記和講義的內容再給自己講一遍，遇到障礙便立刻請教老師和同學。老師傳授的知識就這么在喬明達的腦海里重鑄。他的同班同學周天茗回憶道：“學普通物理的時候，有次喬明達來我寢室問我一個關于量子信息的問題，我的解釋有些混亂，他便刨根問底找了我三四次，直到我們找到了一個合乎邏輯的解釋才肯‘罷休’?！?/p>

初探科研，小有成果

喬明達在大二時便在交叉信息研究院李建助理教授的指導下開始了理論方向的研究。導師向他介紹了機器學習理論領域中1954年提出至今未能解決的一個經典問題。起初，研究進展得并不順利。“我一開始太拘泥于過去的方法，始終做不出想要的結果，讓我有些氣餒。”好在此前學科競賽的經歷，使喬明達能夠以同樣堅韌的意志和踏實的態度面對科研。在學長和導師不斷的指導與鼓勵下，他鼓起勇氣一次又一次地向難題發起挑戰。

經過一年的不懈探索，喬明達最終成功地發現了攻克這一開放性問題的創新技術，在問題的解決上取得了突破，在這個項目上完成的兩篇學術論文也在2017年發表于機器學習理論國際會議——機器學習理論會議（Annual Conference on Learning Theory，COLT 2017）。喬明達的導師李建助理教授評價他“在這些工作中均做出了關鍵而且重要的貢獻”，“在關鍵的步驟中做出了原創的突破”。姚班三字班同學王若松談起他們之前的合作，說道：“我們一起做科研時，喬明達展現了扎實的理論基礎，利用各種前沿技術解決了我們遇到的各種難題。另外，在每次討論后他都會花大量的時間進行進一步的思考與推導。他刻苦鉆研的精神總能為我們的課題帶來新的進展?！?/p>

喬明達在2017年先后前往卡內基梅隆大學與斯坦福大學訪學，參與更多的前沿研究。在短短半年的研修中，他在合作者的協助下完成了三個研究項目。在喬明達看來，這半年多997（注：朝九晚九，每周七天）的生活過得十分開心，“因為能不停地想出新東西”。據實驗室的學長透露，總是能看到喬明達晚上蹦蹦跳跳就離開了實驗室，“一看就是搞了一些好東西”。

在計算經濟學方向，喬明達與Ariel Procaccia教授協作設計了一個幾乎最優的投票機制，并計劃于近期實現該算法的應用版本，這一成果也將部署在非營利性網站RoboVote上，幫助用戶進行最優決策?！白约旱睦碚摴ぷ鲗⒃诓贿h的將來真真切切地為人們提供便利，這讓我感到前所未有的自豪。”說到這里，喬明達的臉上洋溢著幸福的微笑。

另一方面，喬明達先后與機器學習理論領域的學者Avrim Blum教授和Gregory Valiant教授合作，為實際應用中的機器學習場景提出了新的理論模型。他在此期間先后完成的兩篇論文，近期分別被機器學習領域國際會議——神經信息處理系統大會（Annual Conference on Neural Information Processing Systems，NIPS2017）以及理論計算機科學創新會議（Innovations in Theoretical Computer Science，ITCS2018）錄用。

喬明達在研修期間的出色表現贏得了導師的贊賞?？▋然仿〈髮W計算機系的Ariel Procaccia教授稱贊他在研究中的表現“絕對是現象級的”（“absolutely phenomenal”），并相信他是“世界范圍內前五的計算機科學博士項目申請人之一”。2017年，喬明達已經在計算機領域的國際會議上作為主要貢獻者（姓氏字典序的通訊作者）發表了5篇學術論文。

改變世界，任重道遠

2017年8月23日下午，中國科學院院士、清華大學交叉信息研究院院長姚期智院士在他的綜藝首秀中表示：“中國要想在2030年實現世界主要人工智能創新中心的戰略目標，首先需要解決人工智能發展缺少理論的問題?！倍鴨堂鬟_正是姚班研究人工智能理論的翹楚。

回首這3年在清華的經歷，喬明達總結道：“這段經歷讓我發現，人工智能等方向上仍然存在著大量亟待解決的理論難題。這讓我更加堅定了自己的理想：用自己的研究，增進人類對人工智能等重要領域的理解，并在未來推動世界的改變?！?/p>

從一名優秀的信息學競賽選手到一位稚嫩的理論計算機科學研究者，喬明達在這一路上立足于自己扎實的競賽基礎，取得了優異成就。也得益于自己從競賽經歷中獲得的寶貴品格，喬明達能夠在遇到挫折時不屈不撓，砥礪前行。相信他可以實現自己的夢想，成為一名優秀的科研工作者，為推動中國人工智能浪潮，為實現中國《新一代人工智能發展規劃》貢獻力量！