段斯斯：戰勝計算機世界里的“叛徒”

　　近日，由DeepTech深科技與《麻省理工科技評論》共同評選的第五屆中國區“35歲以下科技創新35人”榜單公布，榜單上的青年人被外界稱為科學之光。此次公布的榜單上有5名女性，清華大學高等研究院研究員段斯斯正是其中之一。

　　在清華大學校內一家咖啡館，科技日報記者見到了年輕學者段斯斯。她身材嬌小，留著齊肩短發。這個看上去十分溫婉的姑娘，體內卻潛藏著巨大的能量。

　　偏愛“燒腦”的分布式系統研究

　　2005年，在清華大學附屬中學的一間教室，埋頭學習的高三學生段斯斯想離開家，去看看更大的世界。那年夏天，她如愿考上了香港大學，被該校電子電機工程專業錄取。

　　在所有課程中，段斯斯對兩門課特別感興趣——分布式系統和密碼學。

　　為了解釋分布式系統，段斯斯向記者分享了“拜占庭將軍問題”。它說的是，在一場戰役中，拜占庭帝國軍隊的將軍們面臨一個問題，即是否攻擊敵軍。無論進攻還是撤退，只有將軍們作出一致的決定，戰役才能取得勝利。相反，任何不以共識為基礎的軍事行動必然失敗。可現實是，將軍們分守不同戰壕，而負責傳信的使者甚至某些將軍可能是叛徒。叛徒通過錯誤信息誘導將軍們作出不一致的決定，或是迷惑某些將軍使其無法作決定，進而導致戰役失敗。

　　在計算機網絡世界，這樣的“叛徒”無處不在，它們可能是硬件錯誤、網絡擁堵或離線，也可能是惡意攻擊……“叛徒”的目標就是搞破壞，使系統內各個節點作出不一致的決定，進而導致計算機網絡潰敗。分布式系統研究者會設計出一套共識協議，以確保即使在出現“叛徒”的情況下，系統各個節點也能作出一致的決定。

　　為計算機設計出更加安全、可行、高性能的共識協議，是戰勝“叛徒”的關鍵。為此，設計者要不斷進行邏輯推演，假設、證明、遞歸、反推，稍不注意就會把自己繞進去。

　　“計算機網絡中的節點越多，共識協議就越難設計。”段斯斯覺得，這項工作非常有趣而且充滿挑戰。

　　本科畢業那年，段斯斯申請到了去美國加州大學戴維斯分校讀博的機會，專業是她心儀已久的計算機。

　　滿懷憧憬，23歲的段斯斯漂洋過海來到美國。那時，段斯斯不太會寫論文，投出去的文章反饋都很糟糕。“我做的研究在當時很小眾。我很擔心，跑這么遠來讀書，最后什么也沒有學到。”段斯斯回憶道，那段時間她非常迷茫，陷入到巨大的自我懷疑之中。

　　泛讀加精讀，科研“小白”終蛻變

　　“不想那么多，既然眼下有需要解決的事，就去解決吧。”理智戰勝了情緒，段斯斯開始了自我探索。

　　她像海綿吸水一樣廣泛閱讀論文，讀完幾百篇后，挑出其中最經典的幾篇，又花了三四個月時間反復琢磨，直到滾瓜爛熟，以至于只要看一眼文章中的某個算法或協議，就能立馬進行證明。

　　“當你不再依賴于作者告訴你什么是什么的時候，屬于你的科研生涯可能就要開始了。”段斯斯說，“絕大部分人都卡在到底要怎么開始做研究這件事上，因為從0到1是最難的。可是一旦實現了1，再往前就很快了。”

　　在讀博的最后一年，段斯斯發布了共識協議BChain。這是世界上第一個成熟的鏈狀共識協議，其將經典共識協議的信息吞吐量提高了50%，復雜度由平方級降低為線性級，被應用在工業界最大的開源區塊鏈平臺超級賬本Iroha項目中。這一成果為段斯斯贏得了贊譽，直到今天，該協議仍是唯一一個自帶魯棒性的鏈狀協議。

　　博士畢業后，段斯斯的大部分同學選擇去硅谷做軟件工程師，待遇很好。她當時也想過：去公司寫代碼，人生會不會過得輕松一點？糾結一段時間后，她還是從興趣出發，選擇繼續做科研。

　　2015年，段斯斯在美國橡樹嶺國家實驗室展開工作，并成為該實驗室歷史上首位計算機方向的溫伯格研究員（Weinberg Fellow）。

　　兩年后，段斯斯搬到美國東海岸，在馬里蘭大學巴爾蒂摩郡分校擔任助理教授。她很高興，因為在橡樹嶺國家實驗室，做的項目局限性比較大，而當教授意味著在研究選題上擁有了更大的自由度。她重新回歸網絡安全這一研究方向。不久后，段斯斯設計出BEAT協議和異步共識協議，后者至今仍被認為是所有異步共識協議中性能最好的。

　　回首在美十年的軌跡，段斯斯形容自己是從西遷徙到東。在這場漫長的遷徙中，回國的念頭也隨著時間流逝而變得愈加強烈。2020年，段斯斯舉家回國。

　　想做的事一定要做成

　　回國后，段斯斯受聘于清華大學高等研究院，加入中國科學院院士王小云的團隊。作為密碼學界的風云人物，王小云有一段為人熟知的趣事——她在坐月子期間破解了著名的密碼MD5。“王老師就是這種性格，想做的事一定可以做成。”段斯斯說。

　　這一點，段斯斯和王小云很像。上小學時，段斯斯有一次轉學，爸爸打擊她說，你學習肯定跟不上。段斯斯不服氣，憋著股勁兒學，成績從班級二十多名最后沖到了前三名。有一回，為了準備學校的跳繩比賽，段斯斯每天練習，有一天練到站都站不起來，最后被抱回了家。

　　如今，段斯斯沒了少年時的爭強好勝，但對想做的事，依然有股狠勁兒。在生完兩個孩子后，段斯斯胖了十幾斤，一度放棄身材管理。有一天，突然想起這件事，她決定減肥。兩年多過去了，段斯斯沒有一天停止過鍛煉，還意外收獲了“馬甲線”。

　　對解不出來的科學問題，段斯斯更是“不死心”。曾經，原子廣播協議和異步二元共識協議困擾她很久，她隔三差五就琢磨解決方法。照顧孩子、走路或開會間隙，只要想起這件事她就開始推演，前前后后花了幾個月時間，終于找到了答案。

　　段斯斯說自己“閑不下來”。生完老大后2個月就出來工作，而在老二出生不久，她便一手抱孩子，一手做計算、寫代碼。

　　很多人有孩子后感到精力不濟，段斯斯恰恰相反。“以前，我的工作和生活分不開，現在我每天下午大概5點半到晚上8點半陪孩子，孩子睡覺后就是屬于我自己的時間，這條明確的界限讓我比以往更專注地投入工作。當然也有累的時候，沒辦法，你得接受，生活就是這樣。”她說。

　　談及未來，段斯斯說：“我希望，將來有人提到分布式系統，不管在國內還是國外，他們會想到我的名字。更實際一點的目標是，在頂級會議上多發些文章。或者，能像我敬佩的研究者克里斯蒂安·卡奇恩（Christian Cachin）和洛倫佐·阿爾文斯（Lorenzo Alvisi）一樣，把特別復雜的事寫得清晰易懂，給人以啟發。至于名利，我看得比較淡，人不能靠這個活著。”

　　乍見初歡，久處仍怦然。在大學課堂上，計算機課帶給段斯斯的歡喜并沒有被時間消磨。從北京到香港，從美國西部到東部，再回到北京，無論是研究分布式系統、區塊鏈，還是應用密碼學，段斯斯始終在做令自己心動的事。