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千亿体育登录:科学之光-算法与复杂性研究:带领学生初探计算机理论

发布者:本科生院凤凰模拟器下载教学发展与评估中心发布时间:2024-01-06浏览次数:932


20231230日,林冰凯教授执教的“科学之光-算法与复杂性研究”课程完成了集中教学部分。在之后的课程中,同学们将完成自己确定选题的小论文,并进行一次报告答辩,模拟科研过程当中写作论文和作报告的过程。

 “科学之光”青年学者系列课程为大一年级本科生开设,旨在在同学们初入千亿体育登录校门的这个时期,充分满足和引导其对科学研究的好奇心,带领同学们初步了解学科前沿和科研过程。林冰凯教授为计算机科学相关专业同学开设的“算法与复杂性研究”课程,主题为理论计算机科学领域的基础算法与复杂性研究。计算机科学在21世纪迅猛发展,实例如近年大热的人工智能领域等。而理论计算机这一学科则以数学证明为基础,在这些应用的背后提供深刻隽永的理论保证和指引。


理论计算机科学属于纯数学的分支,以证明为研究手段,因此课程也包含了一定的理论基础的讲授。课程分为集中教学和写作实践两部分,而集中教学部分则又分为理论基础和前沿两部分。在理论基础部分,林教授带领同学们初步了解了现代计算复杂性理论,包括图灵机的概念、停机问题、P vs NP问题等。

在前沿部分,林教授介绍了与自己近期研究内容相关的树宽这一概念。传统复杂性理论给出的算法效率的衡量是基于最坏情况的,然而现实中我们遇到的问题的数据往往具有特殊性,如果能利用好数据的特殊性,一些原本理论上是困难的问题也可能有高效的算法。在图算法领域,为了考察输入数据的特殊性,常用到的一种度量就是树宽。 树宽往往可以被用于提供一种更加细致的复杂性分析。许多原本是NP困难的问题当输入的图的树宽很小的时候都有线性时间的算法。树宽在图算法上应用广泛,而中文资料缺较少,因此选择介绍这一概念的同学也有机会为其科普作出一定贡献。在最后一节课上林教授还介绍了一些自己一路走来的其它科研经历。

在这一学期的课程当中,同学们一开始对于计算机理论表现出了很大的兴趣,也产生了各种困惑。在课程初期,有同学表示所讲授内容难度太高。老师和助教及时进行了对于同学们背景知识和上课感受的反馈调查,了解到学生背景参差不齐,有些同学刚刚接触计算机这一学科,而有些同学已经是算法竞赛赛场上的老手。为了让每个同学都有所收获,老师及时调整了课程难度,助教也细致解答了同学们的问题。此后更多同学积极参与到课程的讨论当中,主动进行小论文的选题、调研,获得了真实可见的成长。

尽管本课程讲解的具体知识难度较高,但课程中所传达的科研方法观念深入人心。课程当中,林教授时常分享一些科研哲学,如计算的本质与内涵,保持一个大问题列表来做研究的‘费曼方法’,理论工作者当中的‘问题解决者’与‘理论建立者’等。与计算机领域相结合,给同学们带来新思想的启发与碰撞。对于未来进行的课程写作实践,林教授希望同学们能介绍自己感兴趣的内容,不必局限于计算复杂性领域,让同学们明白做研究最重要的是保持思想的开放性。



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