頂科協獎「智數獎」得主克萊因伯格:思考永遠領先時代20年,洞察人性的他為搜索引擎奠基

2024年09月12日21:33:04 科學 1234
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如果有這麼一批人,他們所思考的問題常領先於時代20年,那麼美國國家科學院、美國國家工程院、美國人文與科學院三院院士,康奈爾大學計算機科學講席教授喬恩·克萊因伯格肯定是其中之一。

上世紀90年代,克萊因伯格的研究深刻影響了包括谷歌在內的搜索引擎設計;本世紀初,他又引領了社交網路的研究,通過對「小世界網路」的開創性分析,為專門研究大規模社交和商業網路導航的新工程學學科指明方向;過去20年,他在機器學習如何與人類決策交互方面的研究,為公平性問題開發出演算法。

既解決重要而實際的問題,又能從中發現深刻的數學規律,這位被稱為「天才」的美國計算機科學家9月12日被授予2024世界頂尖科學家協會獎「智能科學或數學獎」

頂科協獎遴選委員會主席邁克爾·I·喬丹表示,克萊因伯格的開創性研究橫跨了演算法、行為經濟學、博弈論、法律和網路科學,從概念上深刻理解了信息技術的現狀,並為其未來發展指明了方向。

以社會的眼光研究演算法,他思考不輟

祖父輩就從事數學研究,父親更是麻省理工學院數學教授,克萊因伯格可謂從襁褓中就開始了數學啟蒙。

上海財經大學理論計算機研究中心副教授伏虎的博士生導師是喬恩·克萊因伯格的弟弟,同為康奈爾大學教授的羅伯特·克萊因伯格。在康奈爾求學期間,伏虎去導師家中作客,羅伯特讓5歲的兒子用python語言編一段程序,其中需要調用古希臘神話中諸神關係的知識。

從小浸淫於這樣的家庭文化氛圍,喬恩·克萊因伯格對於人的思考幾乎深入骨髓,這也決定了他會成為那個將計算機與人的社會性緊密聯繫起來的人。

20幾歲時,克萊因伯格就開始思考社交網路的問題。1998年,《自然》雜誌發表的一篇論文首次提出了「小世界網路」的概念和數學模型,即人們現在熟知的「六度空間理論」——不管你是誰,最多通過6個中間人,就能聯繫到任何一個陌生人。但怎麼找到最短路徑?

克萊因伯格的一項經典工作,就是通過對「小世界網路」的開創性分析,找到了通往「最短路徑」的演算法。伏虎解釋,我們每個人只了解自己的社交關係,無法了解朋友社交圈的全貌,更不知道朋友的朋友認識哪些人,「克萊因伯格的了不起之處在於,他發現在實際社交網路中,只需通過局部信息就能找到最短路徑」。

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克萊因伯格這一時期的觀察還是基於數十年前社會學家的真人實驗,而在臉書、微博等社交媒體興起後,他所開創的關於社交網路的一系列研究,如網路上的信息傳播方式、社交習慣的改變等,其巨大的社會和商業價值開始被更多人所認識,社交網路研究這一社會科學與計算機科學的交叉學科由此誕生。

隨著人工智慧技術的興起,人們對演算法決策在公平性、隱私、透明度上的擔憂與日俱增。克萊因伯格早在20年前就開始關注並思考這一系列問題。數十年來,他的研究形成了一種特色,即探索作為工具的計算機,在與人的特質互動中所產生的局限、隱患和可能性。所謂人的特質,除了對公平、隱私等的追求,也有人以類聚的社群性,以及輕信盲從、偏見、非理性拖延等,這些無不進入克萊因伯格的研究視野中。

在很多領域,「天才」的他都是開創者

認識克萊因伯格的人,都說他是個天才——在很多領域,他都是開創者。

1971年在美國出生,1993年康奈爾大學本科畢業後,僅用3年就拿下了麻省理工學院博士學位,克萊因伯格的非凡天賦在求學階段已展露無遺,此後更是接連不段做出了一系列開創性工作。

上世紀90年代,第一代搜索引擎誕生,那是基於文檔分類的導航搜索,人們經常迷失在一堆鏈接中,找不到自己真正想要的內容。這觸發了克萊因伯格的思索,在研究了萬維網的信息和社會結構後,他於1998年提出了HITS演算法。「他超越了將互聯網視作鏈接列表的簡單思維,通過給不同網站賦分,來評估網站的能力。」喬丹在解讀克萊因伯格的成就時說,這一創新視角持續影響著互聯網搜索引擎的設計。

幾乎與HITS演算法誕生同時,谷歌創始人拉里·佩奇和謝爾蓋·布林基於同樣的思路,提出了PageRank演算法,這為後來的谷歌搜索引擎奠定了基礎。

「PageRank帶來了一家世界聞名的公司,而克萊因伯格用HITS公開發表的論文則催生了一個領域,推動了整個學術界對互聯網的理解。」伏虎告訴記者,現在的搜索引擎儘管還在不斷進化,但根基仍是當時這兩種基於鏈接分析的搜索引擎排序演算法。

在公平性領域取得一系列演算法決策的行為研究成果後,近年來,克萊因伯格又與經濟學家合作,開始解決新出現的社會問題。那些現在還沒出圈的想法,很可能會在10年、20年後,成為某個領域的奠基之作。

根據愛思唯爾Scopus資料庫和SciVal檢索分析,克萊因伯格參與發表了338篇國際可見論文,這些論文影響了後續4.5萬餘篇論文進展,累計被引用超過5.7萬次。

康奈爾校園中學生最愛的「反叛王」

在康奈爾大學,克萊因伯格的「演算法設計」課,曾是學生最喜愛的一門課。每到這門課結束,學生們就會為他舉行一個派對,以表達感謝——這樣的待遇在康奈爾絕對是獨一份的。學生還將克萊因伯格(Kleinberg)的字母重新排列後,送給他一個昵稱「反叛王」(Rebel King),派對也以此為名。

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從聆聽克萊因伯格的講課,到自己教授學生,伏虎深切體會到這位天才教授的功力之深。「他的課聽起來簡單平實,每一句都很好理解,可就這麼一句句聽下去,忽然發現他把一個極其深奧的問題講明白了。」伏虎說,自己當老師備課後才發現,原來要講清那些艱深的概念很難,克萊因伯格的授課水準絕對是「天花板」。

作為一名純粹的科學家,克萊因伯格的生活簡樸而體面。在身邊人的印象中,他有一件很好的毛衣,只要有比較重要的正式場合,他就會穿著——而且每次都是這一件。鮮為人知的是,他還是一位國際象棋高手,對古典音樂也有著超凡品味。

克萊因伯格很顧家。他的妻子莉蓮·李同為康奈爾大學計算機系教授。除非帶上全家同行,萊因伯格很少進行長達幾個月的學術休假,安排日程時也會優先考慮女兒的活動要求。

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