ACM 博士论文奖揭晓Allen Liu刘书亮夺冠另有两学者获荣誉提名6 月 10 日美国计算机协会 ACM 宣布了最新一届的博士论文奖。该奖项于 1978 年设立每年颁发给计算机科学与工程领域最佳博士论文的作者奖金为 20000 美元荣誉提名奖奖金为 10000 美元。获奖论文将作为 ACM 图书系列的一部分在 ACM 数字图书馆出版。今年颁发的是 2025 年的奖项包括一个博士论文奖和两个博士论文奖荣誉提名。其中MIT 博士、现纽约大学库朗数学、计算与数据科学学院计算机科学助理教授 Allen Liu刘书亮凭借博士论文《Learning Theoretic Foundations for Understanding Quantum Systems》摘得本届 ACM 博士论文奖。刘书亮的研究方向较为广泛主要涉及算法和机器学习理论。目前他最关注的是机器学习和语言模型的基础理论。他也曾研究过多个方向从计算和统计中的基础问题到科学领域中的反问题尤其是量子信息中的相关问题。此前他于 2025 年秋季在加州大学伯克利分校担任 Miller 博士后研究员。他本科同样就读于 MIT专业为数学。博士专业为计算机科学。值得一提的是2014 年到 2016 年刘书亮代表美国奥数代表队连续三届拿到过 IMO 金牌其中 2016 年拿到满分。在 2020 年他还参加过阿里巴巴数学竞赛决赛。ACM 博士论文奖荣誉提名授予以下两位学者博科尼大学博士后研究员 Gal Arnon博士论文题为《New Advancements in Interactive Oracle Proofs: Theory, Practice, and Limitations》他在魏茨曼科学研究所获得博士学位。MIT 助理教授 Rachit Nigam博士论文题为《Modular Abstractions for Efficient Hardware Desi》他在康奈尔大学获得博士学位。ACM 博士论文奖论文名称《Learning Theoretic Foundations for Understanding Quantum Systems》论文链接https://dspace.mit.edu/entities/publication/86bf5543-05b9-45e0-9cfc-2cc342559582理解并驾驭量子系统的力量有望改变科学与技术的许多领域。然而在实现这些愿景之前首先必须更深入地理解量子系统的基本行为方式。在这篇论文中作者从学习理论的视角切入这一问题发展出理解量子系统、认识其结构性质的新范式。论文给出了一系列出人意料的结果它们推翻了人们过去对一些基本规律的认识并在一些此前被认为难以处理的情形中给出了可证明高效的量子系统学习算法。在典型的量子多体系统中系统内的粒子会依据某种几何结构发生局域相互作用这通常由局域哈密顿量来描述。这里有两个关键问题其一是理解一个给定哈密顿量系统的平衡性质其二是从系统性质的测量结果中反推出这个哈密顿量。针对第一个问题论文证明了一条普适规律在一个只取决于几何结构、与系统规模无关的临界温度上纠缠会发生「骤然消亡」。针对第二个问题论文提出了第一个能够在任意温度下恢复哈密顿量的高效算法突破了此前人们认为在低温下难以跨越的障碍。除了局域相互作用系统之外论文还研究了一般量子态性质的学习与检验问题重点关注统计复杂性与近期量子设备限制之间的关系。在这些设备限制下研究只允许对量子态的有限个副本进行纠缠测量。针对许多与近期量子设备相关的情形论文刻画了单副本测量以及多副本测量下学习与检验问题所能达到的最优速率。ACM 博士论文奖荣誉提名论文 1论文名称New Advancements in Interactive Oracle Proofs: Theory, Practice, and Limitations论文链接https://galarnon42.github.io/gal_thesis.pdf概率证明系统允许一个强大的证明者说服计算能力较弱的验证者相信某个大规模、复杂计算的正确性。这类看似神奇的对象在理论和实践中都发挥了极其重要的作用。在理论上它们推动了 PCP 定理、零知识证明以及近似难度等领域的突破在实践中它们是提升云计算和区块链技术可扩展性的关键组成部分并已被广泛部署用于保护价值数十亿美元的交易。本文聚焦于交互式预言机证明interactive oracle proofsIOPs。这是一种概率证明模型证明者与验证者进行多轮交互交互结束后验证者以概率方式从每条证明者消息中读取少量比特并根据读取到的位置决定接受或拒绝。IOP 是一种极其强大的工具。从理论上看它能够实现其他概率证明系统尚未达到的效率参数从实践上看高效的 IOP 可以被编译成速度极快、规模极小的密码学证明并已被广泛用于保障真实世界系统的安全。在这篇论文中作者从理论、实践和局限性三个层面进一步推进了对 IOP 及相关证明系统的理解。具体而言本文的贡献包括通过证明小查询复杂度的 IOP 与交互式证明具有同等计算能力为 IOP 建立了类似 PCP 定理的结果。构造了新的 NP 问题 IOP具备较小的可靠性误差和较低的查询复杂度。为 Reed–Solomon 码开发了新的、具体效率更高的邻近性 IOP。揭示了构造高效 IOP 和 PCP 所面临的障碍。论文 2论文名称Modular Abstractions for Efficient Hardware Desi论文链接https://people.csail.mit.edu/rachit/files/pubs/dissertation.pdf硬件设计最核心的目标是效率用尽可能少的资源和功耗实现速度最快的电路。与此同时硬件的设计、制造和部署本身需要投入巨量资源因此优化决策几乎贯穿了硬件设计工具的整个设计过程。模块化也就是关注点分离使可复用组件的设计成为可能也是软件革命的重要驱动力。但在硬件设计中模块化长期处于次要位置。原因在于模块化设计往往会遮蔽电路的一些关键属性进而导致低效实现。在专用化时代性能提升越来越依赖于为特定计算任务设计专门硬件因此硬件设计迫切需要既模块化又高效的抽象。这篇论文指出对「时间」进行显式推理是设计这类抽象的关键并通过三个系统体现了这一思想。第一个系统是 Dahlia。这是一种可编译到硬件的命令式语言它利用对时间敏感的推理确保上层程序能够被编译成高效硬件。第二个系统是 Calyx。它既是一个编译器也是一种中间语言用于将类似 Dahlia 的语言转换为硬件描述。Calyx 通过一种新的中间语言弥合了计算描述与电路实现之间的差距。这种中间语言同时融合了类似软件的控制流以及类似硬件的结构化构造。Calyx 还利用一个观察结果缓解了周期级时间精确建模与可扩展编译器优化之间的张力对时间敏感的执行调度可以看作是对时间无关调度的进一步细化。第三个系统是 Filament。这是一种新的硬件描述语言能够在模块接口中直接建模周期级约束并在编译期确保设计中不存在结构冲突。这三个系统共同表明在每一层抽象中恰当地建模时间对于构建兼具模块化和效率的硬件设计工具至关重要。这项工作也为专用加速器时代进一步扩大硬件设计规模奠定了基础。
2025 年 ACM 博士论文奖揭晓：Allen Liu 夺冠，两学者获荣誉提名！
ACM 博士论文奖揭晓Allen Liu刘书亮夺冠另有两学者获荣誉提名6 月 10 日美国计算机协会 ACM 宣布了最新一届的博士论文奖。该奖项于 1978 年设立每年颁发给计算机科学与工程领域最佳博士论文的作者奖金为 20000 美元荣誉提名奖奖金为 10000 美元。获奖论文将作为 ACM 图书系列的一部分在 ACM 数字图书馆出版。今年颁发的是 2025 年的奖项包括一个博士论文奖和两个博士论文奖荣誉提名。其中MIT 博士、现纽约大学库朗数学、计算与数据科学学院计算机科学助理教授 Allen Liu刘书亮凭借博士论文《Learning Theoretic Foundations for Understanding Quantum Systems》摘得本届 ACM 博士论文奖。刘书亮的研究方向较为广泛主要涉及算法和机器学习理论。目前他最关注的是机器学习和语言模型的基础理论。他也曾研究过多个方向从计算和统计中的基础问题到科学领域中的反问题尤其是量子信息中的相关问题。此前他于 2025 年秋季在加州大学伯克利分校担任 Miller 博士后研究员。他本科同样就读于 MIT专业为数学。博士专业为计算机科学。值得一提的是2014 年到 2016 年刘书亮代表美国奥数代表队连续三届拿到过 IMO 金牌其中 2016 年拿到满分。在 2020 年他还参加过阿里巴巴数学竞赛决赛。ACM 博士论文奖荣誉提名授予以下两位学者博科尼大学博士后研究员 Gal Arnon博士论文题为《New Advancements in Interactive Oracle Proofs: Theory, Practice, and Limitations》他在魏茨曼科学研究所获得博士学位。MIT 助理教授 Rachit Nigam博士论文题为《Modular Abstractions for Efficient Hardware Desi》他在康奈尔大学获得博士学位。ACM 博士论文奖论文名称《Learning Theoretic Foundations for Understanding Quantum Systems》论文链接https://dspace.mit.edu/entities/publication/86bf5543-05b9-45e0-9cfc-2cc342559582理解并驾驭量子系统的力量有望改变科学与技术的许多领域。然而在实现这些愿景之前首先必须更深入地理解量子系统的基本行为方式。在这篇论文中作者从学习理论的视角切入这一问题发展出理解量子系统、认识其结构性质的新范式。论文给出了一系列出人意料的结果它们推翻了人们过去对一些基本规律的认识并在一些此前被认为难以处理的情形中给出了可证明高效的量子系统学习算法。在典型的量子多体系统中系统内的粒子会依据某种几何结构发生局域相互作用这通常由局域哈密顿量来描述。这里有两个关键问题其一是理解一个给定哈密顿量系统的平衡性质其二是从系统性质的测量结果中反推出这个哈密顿量。针对第一个问题论文证明了一条普适规律在一个只取决于几何结构、与系统规模无关的临界温度上纠缠会发生「骤然消亡」。针对第二个问题论文提出了第一个能够在任意温度下恢复哈密顿量的高效算法突破了此前人们认为在低温下难以跨越的障碍。除了局域相互作用系统之外论文还研究了一般量子态性质的学习与检验问题重点关注统计复杂性与近期量子设备限制之间的关系。在这些设备限制下研究只允许对量子态的有限个副本进行纠缠测量。针对许多与近期量子设备相关的情形论文刻画了单副本测量以及多副本测量下学习与检验问题所能达到的最优速率。ACM 博士论文奖荣誉提名论文 1论文名称New Advancements in Interactive Oracle Proofs: Theory, Practice, and Limitations论文链接https://galarnon42.github.io/gal_thesis.pdf概率证明系统允许一个强大的证明者说服计算能力较弱的验证者相信某个大规模、复杂计算的正确性。这类看似神奇的对象在理论和实践中都发挥了极其重要的作用。在理论上它们推动了 PCP 定理、零知识证明以及近似难度等领域的突破在实践中它们是提升云计算和区块链技术可扩展性的关键组成部分并已被广泛部署用于保护价值数十亿美元的交易。本文聚焦于交互式预言机证明interactive oracle proofsIOPs。这是一种概率证明模型证明者与验证者进行多轮交互交互结束后验证者以概率方式从每条证明者消息中读取少量比特并根据读取到的位置决定接受或拒绝。IOP 是一种极其强大的工具。从理论上看它能够实现其他概率证明系统尚未达到的效率参数从实践上看高效的 IOP 可以被编译成速度极快、规模极小的密码学证明并已被广泛用于保障真实世界系统的安全。在这篇论文中作者从理论、实践和局限性三个层面进一步推进了对 IOP 及相关证明系统的理解。具体而言本文的贡献包括通过证明小查询复杂度的 IOP 与交互式证明具有同等计算能力为 IOP 建立了类似 PCP 定理的结果。构造了新的 NP 问题 IOP具备较小的可靠性误差和较低的查询复杂度。为 Reed–Solomon 码开发了新的、具体效率更高的邻近性 IOP。揭示了构造高效 IOP 和 PCP 所面临的障碍。论文 2论文名称Modular Abstractions for Efficient Hardware Desi论文链接https://people.csail.mit.edu/rachit/files/pubs/dissertation.pdf硬件设计最核心的目标是效率用尽可能少的资源和功耗实现速度最快的电路。与此同时硬件的设计、制造和部署本身需要投入巨量资源因此优化决策几乎贯穿了硬件设计工具的整个设计过程。模块化也就是关注点分离使可复用组件的设计成为可能也是软件革命的重要驱动力。但在硬件设计中模块化长期处于次要位置。原因在于模块化设计往往会遮蔽电路的一些关键属性进而导致低效实现。在专用化时代性能提升越来越依赖于为特定计算任务设计专门硬件因此硬件设计迫切需要既模块化又高效的抽象。这篇论文指出对「时间」进行显式推理是设计这类抽象的关键并通过三个系统体现了这一思想。第一个系统是 Dahlia。这是一种可编译到硬件的命令式语言它利用对时间敏感的推理确保上层程序能够被编译成高效硬件。第二个系统是 Calyx。它既是一个编译器也是一种中间语言用于将类似 Dahlia 的语言转换为硬件描述。Calyx 通过一种新的中间语言弥合了计算描述与电路实现之间的差距。这种中间语言同时融合了类似软件的控制流以及类似硬件的结构化构造。Calyx 还利用一个观察结果缓解了周期级时间精确建模与可扩展编译器优化之间的张力对时间敏感的执行调度可以看作是对时间无关调度的进一步细化。第三个系统是 Filament。这是一种新的硬件描述语言能够在模块接口中直接建模周期级约束并在编译期确保设计中不存在结构冲突。这三个系统共同表明在每一层抽象中恰当地建模时间对于构建兼具模块化和效率的硬件设计工具至关重要。这项工作也为专用加速器时代进一步扩大硬件设计规模奠定了基础。
