历史沿革

        自2004年全职回国以来,姚期智教授致力于从国际视角探索一流学科建设的新理念,创立了清华大学理论计算机科学研究中心,成立交叉信息研究院,引进国外新技术开辟理论计算机科学和量子信息新学科,并领导这一国内新兴学科实现从无到有、从有到强的质的飞跃。受温家宝总理的殷殷嘱托,姚先生一直为培养国际高级人才而殚精竭虑、不懈努力,亲躬教学科研第一线,亲自主持本科生及研究生教学培养。在短短数年间,姚先生领导的研究团队迅速壮大,以其历史沿革书写了国内理论计算机科学、量子信息科学及交叉信息科学的发展轨迹。 

2005年,计算机科学实验班(“姚班”)筹备成立

        清华大学计算机科学实验班由姚期智先生主导,创办于2005年,在清华大学校领导和各级部门的关心支持下,已经探索出一条如何训练优秀学生的道路,取得了丰硕的成果,在国内外都得到了一致好评。为了更好地培养计算机学科的拔尖创新性人才,姚先生于2009年4月将“软件科学实验班”更名为“计算机科学实验班”,这个班也被清华师生亲切地称为“姚班”。

        凭借多年执教美国普林斯顿大学等国际高等院校的经验,姚期智先生深刻地感受到:当前我国的计算机学科本科教育水平与国外一流大学仍有差距。通过将自身多年的科学研究经验和在国外一流大学的教学经验相结合,姚先生力图把姚班学生培养成具有与麻省理工、斯坦福同等水平的世界顶尖计算机科学人才。姚班专注于“因材施教”和“深耕精耕”相结合的特色人才培养模式;设置阶梯式培养环节:前两年实施计算机科学基础知识强化训练,后两年实施“理论和安全”“系统和应用”两大方向上的专业教育;着力营造多元化、富有活力的学术氛围,建立多方位、多层次的国际学术交流平台。

        “姚班”非常重视对学生理论知识和基础能力的培养,这对于培养真正有创造力的一流科学家至关重要。针对基础学科教学,姚期智教授专门为“姚班”制定培养方案,编写教学计划,融合世界重点大学计算机教育的先进方法,为学生精心准备了18门核心课程(含8门可选修课程),并亲自执教其中的6门课程;姚期智院士亲自领衔的强大国际化师资团队,由清华大学交叉信息研究院的姚班教学一线的骨干教师组成;所有专业核心课程都是全英文授课,从进入“姚班”起就促使学生适应国际化教学模式和培养学生的国际化思维方式,为以后“姚班”学生走向世界学术舞台打下坚实的基础。2010年8月清华大学计算机科学与技术学科国际评估中,“姚班”被誉为拥有“最优秀的本科生和最优秀的本科教育”。

        姚班的办学理念和办学成果得到了国家领导人及教育部的充分肯定和大力支持,教育部已设立专项经费,用于资助姚班学生的年度创新实践活动以及国际交流活动,以鼓励学生提出自己感兴趣的课题进行研究,开拓视野。通过六载办学,“姚班”已经送走四届毕业生107人。他们曾经带着青涩的希望来到清华,走进了“姚班”,现在正迈着自信的步伐,活跃在计算机领域的国际舞台。

2005年,理论计算机科学研究中心筹备成立

        理论计算机科学研究中心(ITCS)是姚期智先生回国后创办的学术机构,主要从事计算机科学研究与教育。中心的宗旨是通过培养优秀的学生与研究人员,取得具有世界影响力的科研成果,为中国创建世界一流大学做出贡献。中心的目标是为中国计算机科学的研究和教育打造一条“超级公路”,成为计算机学科领域的世界领军团队。姚期智教授引进国外新技术开辟计算机科学和量子信息新学科,用回国六年在清华大学的亲身体验,以敏锐的眼光和独到的见解,深刻剖析计算机科学在中国的发展前景,并提出与众不同的人才培养新思路。

        “理论计算机科学”是计算机科学与技术的理论基础,是重要研究领域之一,也是国际一流大学计算机系的重要组成部分。根据计算机学科发展的需要,姚先生组建的“理论计算机科学研究中心”,在清华开展建设“理论计算机科学”这个重要领域,重点开展:通讯及量子计算复杂性理论及应用、量子密码理论及创新研究、算法设计及分析、安全计算理论等计算机科学重大理论问题研究,互联网络理论创新、以及先进计算理论在技术创新中的应用等,致力于推动清华大学计算机学科向世界一流水平迈进,全面延续了他在国外的高水平研究,在教学、科研、人才引进以及学术交流等方面发挥了重要的作用,取得了显著成绩,其团队已经表现出了取得世界一流水平的重大研究成果的潜力,同时也在着力培养具有国际竞争力的一流拔尖创新人才方面呈现了令人鼓舞的可喜势头。

        2010年8月19日至20日,清华大学计算机学科进行首次国际评估,国际评估委员会由七位全球著名的计算机科学家组成,主席为美国康奈尔大学John Hopcroft教授(1986年ACM图灵奖获得者,美国国家科学院院士,美国国家工程院院士,全美艺术与科学学会院士,美国国家科学理事会成员)。评估报告对理论计算机科学研究中心五年来的飞跃式发展给予了极大肯定。评估专家组在报告中特别指出:图灵奖获得者姚期智教授加入清华并在五年内创建了独特而富有活力的理论计算机科学研究中心,成为清华大学在创办世界一流大学方面的一项重大举措。专家组成员高度评价了理论计算机科学研究中心开展的各项高水平国际学术交流活动,其中包括多位计算机领域顶尖科学家来访、学生赴海外学习交流活动以及与世界一流研究机构共建联合项目等。专家组认为在过去五年中,在姚期智教授的领导下,理论计算机科学研究中心正在从国际视角探索一流学科建设的新理念,致力于建立一支国际化的教师队伍以及优秀的博士生项目,开展了高水平的国际化学术交流,并取得了显著而鼓舞人心的成果。作为清华计算机学科进军世界一流大学不懈努力中的一部分,理论计算机科学研究中心在这个进程中确确实实已经产生了积极的影响。

2010年6月,清华大学-麻省理工学院-香港中文大学理论计算机科学研究中心成立

        在姚期智先生的大力促成下,清华大学、麻省理工学院和香港中文大学三校共建联合中心,于2010年6月21日正式揭牌成立,致力于在日趋重要的计算机科学领域深入开展科研与教学活动。该联合中心在三所学校的校内承担单位分别为:清华大学理论计算机科学研究中心(ITCS)、麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)和香港中文大学理论计算机科学与通讯科学研究所(ITCSC)。该中心是MIT在中国成立的第一个联合中心,同时还是清华大学乃至中国高校和美国顶级大学在理论计算机领域建立的第一个联合中心。

        理论计算机科学联合中心的研究领域目前拟定如下:成立初期将重点研究内涵丰富的理论计算机科学相关课题,如算法设计与复杂性分析、计算安全、量子计算等;随着中心不断发展壮大,研究方向将扩展到与国计民生息息相关的现代计算机科学研究课题,如计算生物学、机器学习等。

        联合中心管委会主任:袁驷(清华大学副校长), Philip S. Khoury(MIT Associate Provost),P.C. Ching(香港中文大学副校长);

        联合中心管委会委员:袁驷(清华大学副校长), Philip S. Khoury(MIT Associate Provost),P.C. Ching(香港中文大学副校长),孙家广(清华大学信息学院院长,基金委副主任,中国科学院院士),Victor Zue(Director of CSAIL MIT),C.P. Wong(香港中文大学工程学院院长,美国工程院院士);

        联合中心主任:姚期智,Silvio Micali(MIT教授)。

        目前,交叉信息研究院已经选派2名2008级姚班学生周冬与方戈,正式参与联合中心的首个交流项目,并于2011年1月前往麻省理工学院开始交换学习。 

2010年12月,交叉信息研究院成立

        清华大学交叉信息研究院,简称交叉信息院,成立于2010年12月30日,并于2011年1月15日举行揭牌仪式。交叉信息院由世界著名计算机学家、2000年计算机科学最高奖图灵奖得主、美国科学院院士、美国科学与艺术学院院士、中国科学院外籍院士姚期智先生领导,目标为建设世界一流的交叉信息研究中心和人才培养基地,推动理论计算机科学和量子信息科学的发展,培养具有国际竞争力的拔尖创新人才。

        信息科学技术的发展,为现代文明提供了基础。计算机、通讯技术以及互联网的普及,本质上改变了人类的生活。二十一世纪信息科学的进一步发展,依赖于新的原理和方法的开拓。而开拓新的原理和方法的最有效的途径,来源于信息科学与其他学科的交叉互动。为了促进中国信息学科的创新发展,为中国培养具有广阔背景领域的下一代信息科学人才,在姚期智先生领导下, 清华大学建立交叉信息研究院,促进信息科学与其他学科,特别是物理学、数学、以及将来生命科学与社会科学的交叉,在新兴学科领域进行卓有成效的研究,培养具有独特视角的人才。

        目前有两个研究中心挂靠交叉信息研究院:“理论计算机科学研究中心(Institute for Theoretical Computer Science, ITCS)”和“量子信息中心(Center for Quantum Information,CQI)”。“理论计算机科学研究中心”强调计算机科学与数学的交叉,而“量子信息中心”强调计算机、信息科学与物理学的交叉。此外,成立于2010年6月的国际交流合作研究中心“清华大学-麻省理工学院-香港中文大学理论计算机科学研究中心”(Tsinghua-MIT-CUHK Research Center for Theoretical Computer Science,CTCS)以及成立于2011年7月的“清华-密西根量子信息联合中心”(Tsinghua-Michigan Joint Center for Quantum Information)也挂靠交叉信息研究院。另一个国际交流合作中心“清华-奥胡斯交互计算理论中心”则正在积极筹建中。

2011年1月,量子信息中心成立

        量子信息是计算机、信息科学与量子物理相结合而产生的新兴交叉学科,将为人类提供后摩尔时代的技术,为二十一世纪信息科学的发展提供新的原理和方法。量子信息技术已成为世界各国战略竞争的焦点之一。量子信息科学是量子调控的核心内容,并与信息网络、纳米等研究领域有大量的交叉,是未来中国科技发展的重大方向之一。

        清华大学量子信息中心,简称量子中心,挂靠交叉信息研究院,成立于2011年1月6日,于2011年1月15日在清华大学信息科学技术大楼多功能厅举行揭牌仪式。清华大学量子信息中心由世界著名计算机学家、2000年计算机科学最高奖图灵奖得主、美国科学院院士、美国科学与艺术学院院士、中国科学院外籍院士姚期智先生领导,目标为建设世界一流的量子信息研究中心和人才培养基地,为中国量子信息的发展提供一个国际一流的研究教学平台。

        姚期智先生是最早进入量子信息领域进行研究的极少数计算机学家之一,为此领域作出了开创性的贡献。姚先生的研究方向包括计算理论及其在密码学和量子计算中的应用,2000年,对计算理论包括伪随机数生成,密码学与通信复杂度的突出贡献使姚期智教授荣膺图灵奖(A.M. Turing Award),成为迄今为止获得此项殊荣的唯一亚裔计算机科学家,该研究成果不仅丰富了计算机复杂理论研究领域,并对于量子信息的发展起了关键性的作用。他是研究网络通讯复杂性理论的国际前驱,于1993年最先提出量子通信复杂性,奠定了量子计算机的理论基础。1995年姚先生提出分布式量子计算模式,后来成为分布式量子算法和量子通讯协议安全性的基础。密西根大学教授、清华大学姚期智讲座教授段路明负责组建量子信息的物理实现团队,段路明教授是量子信息物理实现方面国际年轻的领军者之一,他在量子网络、量子计算机、长程量子通讯以及量子仿真物理实现方面的研究在量子信息领域有广泛而深入的影响。

        量子信息中心采取国际一流院校和研究机构的管理方式,主要研究方向包括全量子网络、量子计算、量子仿真、量子算法、量子通讯复杂性理论、量子运筹学等。随着该中心的发展壮大,以后的合作研究将不断扩展到其他与量子技术和信息安全相关的领域。

2011年7月:清华-密西根量子信息联合中心成立

        量子信息是量子物理与计算机信息科学相融合产生的新兴交叉学科,其发展切合国家发展量子调控和信息科学的科技战略目标,也将为人类提供后摩尔时代的新技术,为二十一世纪信息科学和物理学的发展开拓新的原理和方法。筹建中的清华大学-密歇根大学联合量子信息研究中心,融合密歇根大学和清华大学在量子信息领域的互补性,在清华大学建立一个国际一流的量子信息研究基地和人才培养中心以及建立一个世界和中国的量子信息国际平台,将中国量子信息领域的研究快速推向国际最先进水平。中心主任是清华大学的姚期智教授和密歇根大学的段路明教授。

        姚期智教授是世界上最早进入量子信息领域的计算机学家之一,在该领域有开创性的贡献。作为研究网络通讯复杂性理论的国际前驱,他于1993年最先提出量子通信复杂性,基本上完成了量子计算机的理论基础;1995年姚教授提出分布式量子计算模式,后来成为分布式量子算法和量子通讯协议安全性的基础。姚教授在计算理论、密码学和量子计算中三大突出贡献:(1)创建理论计算机科学的重要次领域:通讯复杂性和伪随机数生成计算理论。(2)奠定现代密码学基础,在基于复杂性的密码学和安全形式化方法方面有根本性贡献。(3)解决线路复杂性、计算几何、数据结构及量子计算等领域的开放性问题并建立全新典范。2000年,由于对计算理论包括伪随机数生成、密码学与通信复杂度的突出贡献,姚期智教授荣膺图灵奖(A.M. Turing Award),成为迄今为止获得此项殊荣的唯一亚裔计算机科学家,该研究成果不仅丰富了计算机复杂理论研究领域,更对量子信息的发展起到了关键性的作用。

        段路明教授在量子信息领域工作多年,是国内量子信息方面最早的研究人员之一,也是美国目前很多量子信息物理实现方面大型合作项目的主要成员,对国际研究的前沿动态和国内的研究现状比较熟悉,是美国目前量子网络研究的中坚力量,完成了量子信息应用领域的一系列创新工作,其中包括用于实现长距离量子通信的“DLCZ”(Duan-Lukin-Cirac-Zoller)方案。他提出通过网络方法进行可扩展离子计算,为近期在美国开展的量子计算大型合作课题奠定了理论基础。2003年段教授发表了关于运用超低温原子进行量子仿真的论文,成为过去十年里超低温原子相关理论方面引用频率最高的文章之一。 

        国内目前在基于光子系统的量子密码通讯方面有一些好的研究结果,但在可规模化量子计算、量子网络、和量子仿真方面与国际差距仍较大。清华-密西根量子信息联合中心致力于引进国外先进的量子科技和人才,培养一批青年学者,将中国在量子网络、可规模化量子计算、和量子仿真方面的研究快速推向国际一流水平。联合中心将集合姚教授和段教授的人才积累优势及量子领域专长,快速地建立起一支具有国际水准的研究团队;并开设量子信息课程,从计算机理论和物理实现双方面人才联合培养;联合中心还计划每年组织与量子信息相关的国际会议和暑期学校,邀请此领域顶尖专家经常来华开设讲座和短期访问,以开阔学生视野、增强研究上的交流合作。

筹建中:清华-奥胡斯交互计算理论中心

         计算机已经深入人类活动的方方面面,成为当今社会不可或缺的一部分。与互联网连接的计算实体每天都进行数以十亿次计的独立交易,构成当今世界的基石,这在二十年前是无法想象的;如果缺少这一复杂网络,我们所知的社会将无法存在。计算理论为了解计算系统及其局限性提供了数学基础。计算理论的重要性已得到广泛认可,而近期由高等学术研究所、普林斯顿大学、罗格斯大学和纽约大学共同建立的计算难解性中心表明该课题已在美国获得资助。

        20世纪的计算机系统通常包含一台计算机,有时或由数台相互连接的计算机组成,而每台计算机都采用经典物理学,由单一用户通过设定好的日程加以控制:执行特定计算。传统计算理论下的计算模式与以上情况相符。然而,进入21世纪,这一状况大有改观。如今,我们最重要的计算系统被更好地构建为多代理系统模型,包含多个与隐私相关的计算代理,其目标和利益间存在冲突。同时,量子信息系统的发展使得计算机传统模型本身表现出不足。

        为推动中丹两国科学家开展实质性合作研究,清华大学与丹麦奥胡斯大学拟共同筹建清华-奥胡斯交互计算理论中心,旨在采用数学方法研究计算理论方面的根本课题,特别关注21世纪交互计算发展过程中出现的各种挑战。联合中心将重点研究理论计算机科学相关的四大领域:

        计算复杂性理论,研究计算所需的各种计算资源,为理解计算任务的可行性和不可行性提供必要基础。  

        密码学,研究如何使交互计算变得安全,这对基于互联网的当今社会极其重要。  

        量子信息学,研究量子力学作用下通信行为和计算设备的信息处理方式,由于我们的电子设备过小,无法应用于经典物理学,该研究因而变得十分必要。  

        博弈论,研究各代理间存在利益冲突的情况下多代理系统的运作方式,这是理解覆盖多个部门和全球各个国家间网络交互的必要视角。