前沿工程讲堂｜第47讲：吴杰教授主讲“如何在读博期间开展研究”
2025年5月24日晚，“前沿工程课堂”第47讲在第二教学楼301教室举行。中国电信首席科学家、云计算研究院院长，欧洲科学院院士吴杰教授讲授“如何在读博期间开展研究”专题课程。研究生院蔡晖副院长主持。
吴杰教授主讲“前沿工程讲堂”
吴杰教授通过解析算法设计与现实问题求解的典型案例，指导工程博士生在读博阶段培养“计算思维”。讲座以俄罗斯纪念邮票为切入点，追溯"algorithm"一词源于1200年前伊朗数学家的历史渊源，巧妙引出“算法”这一基本概念及其在现代科技中的核心地位。随后，他通过排序算法对比分析了冒泡排序（Bubble Sort）和快速排序（Quick Sort）的原理和效率，并结合生活中的“排名”“筛选”等实例，延伸至“Top-k问题”等现实应用，引导学生理解不同算法的计算复杂度对工作效率的深远影响。
在此基础上，吴杰教授以现实中的问题如何用计算思维来解答，并以“寻找机场中的明星人物（Celebrity Problem）”和“网球比赛中如何确定亚军（Runner-Up Problem）”作为实例进行讲解，带领同学们分析如何通过最少的操作找出特定目标。通过幽默而严谨的讲解方式，吴杰教授强调了算法设计在处理大规模数据时对系统性能和资源调度的重要意义。
讲座后半部分，吴杰教授将视角延伸至算法在现代科技中的实际应用，通过介绍双调排序（Bitonic Sort）在并行计算中的应用特点，指出并行化并不总能带来线性加速，强调系统间协同与任务分配策略的关键性。通过对“安全投票”算法机制的讲解，展示了如何同时实现投票隐私保护与计票过程的可信性。同时，他还分享了在敏感调查中使用“抛硬币机制”来隐藏个体真实态度的算法模型，在保持隐私的同时获取整体有效数据。通过并行计算、分布式系统、人工智能、隐私保护与公平机制等前沿问题，体现了算法在复杂社会系统中维护秩序与效率的潜力。
课程最后，吴杰教授聚焦于匹配理论中的“稳定婚姻问题”，介绍了Gale-Shapley提出的“盖尔-沙普利运算法则”，并详细论证了其完备性与稳定性。这一经典模型被广泛应用于大学录取、医院实习生分配等现实场景。此外，他还介绍了贪心算法在任务调度中的最优性证明、随机算法在圆周率计算中的应用，以及非确定性多项式时间（NP）完全性与不可判定性等理论难题，引导学生深入思考算法设计的边界与挑战。
在课程结束后的互动环节，吴杰教授就同学们关注的人工智能与计算思维的关系进行了解答。他强调，算法设计是计算机科学的根基，人工智能虽强大，但真正的创造力仍源于人类自身。人工智能是助手而非替代，扎实基础与深度思考才能引领未来。这一观点引发现场师生深刻共鸣。