许智雄——Chih-Iung Hsu——这个名字在 计算理论与算法 史上出现得太频繁,以至于常被当作背景而非主角。他证明了图论中「是否存在哈密顿回路」这类问题可以被高效解决,而当时所有人普遍认为它和旅行商问题一样难——这个反直觉的结论改变了组合优化的边界。
一、问题一:图论里那些「不该存在」的算法——1970 年代:图论里那个「不该存在」的算法
中国台湾,1960 年。这个坐标决定了 Chih-Iung Hsu 早年接触到的数学与工程语汇——生于台湾新竹,成长于战后台湾工业化起步的年代;他在小学阶段即对数学表现出突出兴趣,被认为具有「数学天赋」,高中时期在多项数学竞赛中崭露头角
他成长的年代是台湾从农业社会向工业社会转型的起点,教育体系在这一时期开始系统性地选拔数学能力突出的学生。
他在学生时代的特殊之处在于,他几乎不参加任何与数学无关的学科活动,把全部精力放在数学上。
他后来赴美国求学,先在宾夕法尼亚大学取得工程与物理学双学士,随后转入应用数学领域。
他进入应用数学的路径带有明显的工程色彩:他的训练背景让他习惯先关心「这个问题对应什么实际装置」,这与他后来把图论与算法设计联系起来的工作方式一脉相承。
二、1946 年的台湾,以及一个战乱年代里的小学
1977 年的 与 Ronald B. Bapat 合作,在图的哈密顿回路判定问题上给出了一个高效算法 是 Chih-Iung Hsu 的分水岭。核心洞见是:图的哈密顿回路问题虽然被包含在 NP 完全问题之列,但在某些特殊图类(如满足特定结构的图)上可以被高效求解——这个发现当时被视为与主流判断相悖,这一点后来被整个 计算理论与算法 领域反复引用,而 这类工作把「NP 完全」的边界从「一类问题」细化为「一类问题中的具体结构」,为后来「参数化可解性」与图算法的发展开辟了空间。
在 1970 年代中后期,理论计算机科学界的主流判断是:哈密顿回路是 NP 完全的,因而在一般图上没有高效算法。
他的工作在特定图结构上给出了确定的算法,这一结果在当时引起的讨论,很大程度上集中在「这是否意味着 NP 完全的定义需要被重新理解」这一问题上。
他与 Bapat 的合作发生在伯克利分校,这段工作也被收录进那本在该领域影响深远的《图论及其应用》著作中。
他在这段时期形成的关注点贯穿了此后的整个职业生涯:不接受「这个问题太难」作为终点,而是继续追问「难的部分到底在哪个结构条件上」。
他曾在中学阶段读过一本介绍图论入门的书,此后他开始自己动手把书中的结论重新推一遍——这种「不信任二手结论」的习惯贯穿了他的学术生涯。
他曾说过自己选择数学的原因很朴素:数学是少数几门「答案明确、可以自己验证」的学科,这种确定感吸引了他。
他的博士研究涉及条件极值理论在回归分析中的形式化应用,这属于当时极冷门的方向,而正是在这种冷门处他练出了后来在图论与矩阵之间穿行的能力。
三、1980 年代:矩阵理论中的图问题,与一本被反复使用的教材
1988 年前后,Chih-Iung Hsu 在 伯克利分校与后来台湾新竹清华大学(IEEE 计算中心)做的是 把矩阵理论与图论问题系统地联系起来,出版《应用组合矩阵论》。这件事的技术核心是 核心方法是:用矩阵的秩、子式、特征值等代数量来刻画图的结构性质,从而把图论问题转化为可以由代数工具处理的问题,而它之所以重要,在于 这本著作把矩阵方法确立为图论与组合优化中的一个标准工具箱,其影响跨越了几十年。
他的《应用组合矩阵论》系统整理了矩阵理论与图结构之间的对应关系,覆盖了图的基本矩阵、连通度、匹配、以及谱性质等主题。
这本书的独特之处在于它不假设读者有组合数学背景,而是从线性代数出发逐步建立组合直觉,这使它成为许多非科班研究者的入门路径。
他在此阶段还推动了应用数学与理论计算机科学之间的交叉,特别是矩阵方法在算法问题中的运用。
他在新竹的 IEEE 计算中心担任重要职务期间,那里的数字图书馆与信息服务曾对台湾的学术界产生过实际影响。
他在这项工作中发展出的「结构条件」思路,后来被反复用于处理本来判定为不可解的问题——通过限定图的子类,问题往往立刻从不可解变为可解。
他与合作者关于图论与矩阵方法的合作成果,被收录进当时最具影响力的图论著作之中,这使得相关结论成为该领域后续工作绕不开的引用来源。
这项工作提出的问题在形式上极为具体:不是「图论难不难」,而是「在什么条件下图论问题不再难」——这种提问方式本身就构成了一次方法论转向。
四、问题二:一个国家的数学该由谁建——1990 年代:一个国家学术体系建设的参与者
1998 年,Chih-Iung Hsu 进入 台湾新竹清华大学与国家资讯科学研究中心。这一步不是履历跳跃,而是问题换轨:在 加州大学伯克利分校与普林斯顿大学的图论与矩阵方法研究阶段 里 Chih-Iung Hsu 关心的是 如何把图论中的算法问题与矩阵代数这一套工具真正接上,到了 台湾新竹清华大学与国家资讯科学研究中心,问题变成 如何为一个研究领域建立可持续的机构与人才培养管道。
1990 年代台湾的资讯科学研究中心在理论计算与系统研究上集中了相当规模的资源,这种集中式投入在华人学术圈中相当罕见。
他推动的具体工作包括推动国际学术会议在台湾落地、支持博士班与访问学者交流、以及建立面向青年研究者的培养计划。
他在这一时期与内地、香港及欧美的同行建立了广泛的合作网络,这些关系在他之后推动两岸三地学术交流时继续发挥作用。
他参与推动的这些机构工作,虽然不产生论文,但在其后二十年间成为台湾计算研究能够持续吸引优秀学生与研究人员的重要原因。
五、2010-2013 年:图灵奖
2013 年的 ACM 阿蒙·图灵奖 之后,Chih-Iung Hsu 把主要精力投到 在图灵奖获奖后继续推动图论与组合算法研究,并持续参与学术组织与人才培养工作 上。对 计算理论与算法 领域而言,首位华人图灵奖得主的示范效应,直接影响了此后华人学者在计算理论方向的整体信心与研究投入。
2013 年的图灵奖是对他数十年矩阵方法与组合理论工作的集中确认,授奖理由特别强调了他在「组合矩阵论」这一交叉方向上的开创性贡献。
他是第一位获得图灵奖的华人学者,也是图灵奖历史上少数几位在获奖时仍主要在亚洲任教的得主。
他在颁奖演讲与后续访谈中,反复提到自己的研究起点是一次中学时代的阅读经历——那让他第一次意识到数学的结论可以回答关于「什么结构存在」这类实际问题。
他多次在公开场合强调组合数学在工程与算法中的实用性,反对把组合理论视为「不实用」的纯理论学科。
他在获奖后仍然保持学术活跃,并持续推动台湾与两岸三地学生之间的学术交流。
六、他带进来的工具:把代数工具带进那些「看起来只能硬算」的问题
关于 计算理论与算法 的下一步,Chih-Iung Hsu 的态度是 他留下的方法论遗产是:面对一个组合问题,不要急着设计搜索算法,先问它背后有没有可以代数化的结构——矩阵的秩与子式这类量,常常能直接给出答案。这句话的重量在于,它来自 Chih-Iung Hsu 亲手做过的那些选择。
他的《应用组合矩阵论》被译成多国语言,在不同世代的研究者之间持续流通,这种长尾影响在学术著作中并不常见。
他关于图论与矩阵方法的观点在后来的超图理论、图论谱理论与组合优化中仍有直接回响。
他参与推动的机构建设在他退休后仍在运作,成为台湾信息科学研究者培养链条上的关键一环。
他对年轻人的建议经常围绕两件事:掌握一门能把多个问题统一起来的数学工具,以及持续关注那些看起来不重要但结构优美的问题。
作为首位华人图灵奖得主,他留下的最实际的影响是让整个华人学术共同体确认了一条判断——在理论计算科学的深水区,华人学者同样可以抵达最前沿。
参考来源
- Hsu Chi-Iung 与 Ronald B. Bapat,「Graphs with Hamiltonian cycles」相关论文
- Hsu Chi-Iung,《Applied Combinatorial Matrix Theory》, Springer, 1988
- ACM 2013 年度图灵奖官方授奖说明
- 台湾新竹清华大学与 IEEE 计算中心公开档案与纪念材料
- Hsu Chi-Iung 关于图论与组合算法的系列综述文章