致敬！那些在计算机科学领域闪耀的女性

2021-03-09 学术头条

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在这个特殊的日子，她们的事迹需要再次被传扬，她们的成就需要再次被看到。

历史上，全球范围内的女性曾为争取平等的政治、经济权利做出贡献；到了今天，女性更多地参与到社会生产的方方面面，并在众多领域贡献着坚定的力量、取得了瞩目的成就。

在计算机科学领域，这一经常被认为是男性主导的行业，也同样有我们不容忽视的女性力量。在计算机发展历程中，曾有这样三位女性留下了不可磨灭的印记，塑造着如今我们生活其中的互联网世界；她们也借此获得了有着 “计算机界的诺贝尔奖” 之称 —— 图灵奖的表彰，在世界范围内受到认可和尊敬。

在这个特殊的日子，她们的事迹需要再次被传扬，她们的成就需要再次被看到。

编译器优化的先行者 ——Frances Allen

Frances Allen 是第一位获得图灵奖的女性。事实上，在 1966 年图灵奖创立之后的 40 年间，这一计算机领域最富盛名的奖项都由男性垄断，直到 2007 年 2 月，Allen 才打破了这一局面。 ACM 的官方声明这样评价她： “在优化编译器技术的理论和实践领域做出了先驱性贡献，奠定了现代优化编译器和自动并行执行技术的基础”。

作为编译器组织和优化算法的先行者，Allen 对计算世界做出了开创性的贡献。1957 年，她开始任职于 IBM，致力于高性能计算的编译器开发；她在并行计算方面的工作，至今仍处于编译器研究的前沿。当 2002 年从 IBM 退休时，她研究的蓝色基因计算机仍然是世界上运行得最快的机器。

有趣的是，Allen 进入 IBM 时并没有想到，自己在这里一待就是大半辈子。起初，她计划偿还了读研欠下的债务就离开，然而在这里的第一份工作就激发了她对编译的兴趣，成为她一生的热爱与追求。

去年的 8 月 4 日，在她的 88 岁生日当天，Allen 因阿尔茨海默病并发症去世，永远地离开了我们。她的离去，是计算机乃至整个科学领域的一大损失。加州大学伯克利分校名誉电子工程和计算机科学教授 Ruzena Bajcsy 曾表示，Allen 的贡献涵盖了计算机科学的大部分历史；她以一己之力，影响了整个计算机发展历程。她开发的并行处理技术，是如今的高速计算机得以运行的基础，使今天在商业和科技领域内使用的许多计算技术成为可能。

斯人已逝，风范永存。 Allen 书写的历史不会被遗忘，她将成为计算机科学浩瀚夜空中的启明星，为无数后来人提供源源不断的光亮，照耀着通往未来的方向。

现代程序的设计师 ——Barbara Liskov

继 Frances Allen，图灵奖在 2008 年迎来了历史上第二位女性得主 ——Barbara Liskov，以表彰她在编程语言和系统设计的理论和实践方面做出的一系列创造性和奠基性贡献。

1974 年，年仅 35 岁的 Liskov 已经成为麻省理工学院的教授，并且带领她的学生发明了一种新的编程语言 ——CLU。这是学术界公认的，计算机早期历史上最完善的程序设计语言之一。虽然没有被广泛采用，但其代码思想为后来众多高级语言的设计与实现奠定了基础，成为其后大多数新语言设计的起点；我们所熟知的 C++、Java、C#、Python，无一不受到 CLU 语言的影响。

Liskov 还有一项在程序设计中有广泛应用的成就。现代面向对象程序设计的 5 大原则 “SOLID” 中的 L，指代的正是她在 1987 年提出的里氏替换原则（Liskov Substitute Principle），即派生类（子类）对象可以在程序中代替其基类（超类）对象。在这一原则下，扩展的子类不会给已有的系统引入新的错误，从而降低了代码出错的可能性。

此外，Liskov 还在 CLU 的基础上实现了一种分布式程序设计语言 Argus，其设计思想和原理成为当今网络环境下分布式系统设计的基础，也是如今我们广泛使用的搜索引擎的基础。近期，她将研究重点转向容错系统方面，并且开发出名为 “拜占庭” 的分布式容错系统。这一系列的研究成果，对于互联网时代数据的一致性、安全性等都具有重大的意义。

Liskov 曾说： “设计足够强大的东西是一门艺术。 ” 知道了方法论并不意味着就擅长设计。 L iskov 正是像诗人推敲字句那样，埋头在计算机语言的世界里，于一次次锲而不舍的实践中，精心打磨着她的艺术品。

现代密码学的奠基人 ——Shafi Goldwasser

2012 年，Shafi Goldwasser 和伯克利校友、麻省理工学院同事 Silvio Micali，凭借其在密码学和复杂理论领域做出创举性工作，共同获得了图灵奖的荣誉，Goldwasser 也成为历史上第三位获得图灵奖的女性。

早在 1982 年，Goldwasser 就和 Micali 一起提出了概率加密的概念，即用公共密钥加密算法，使得公钥体制信息不被泄漏，隐藏明文的部分信息，从而达到语义上的安全；通俗地讲，经过概率加密后，相同的信息会形成不同的明文，相同的谜底会生成不同的谜面。这一发明，奠定了现代密码学的基础，也成为互联网时代信息安全的黄金准则。

有意思的是，这一发明的灵感源于二人在研究生时期的游戏。为了确保使用电话玩扑克牌游戏的公平性，他们设计了一种方案来加密和保全每个单位数据。而这就是概率加密的雏形。在那之后，Goldwasser 和 Micali 证明了这个方法可以扩大到解决更复杂的问题，如用于通信协议和互联网交易等领域。

同时，Goldwasser 也是 “零知识证明” 的共同发明人。这一概念是指，证明者需要向验证者证明并使其相信自己知道或拥有某一消息，但证明过程不能向验证者泄漏任何关于被证明消息的信息。在这一算法下，机构可以在保护数据隐私的情况下计算数据，不同机构之间也能在不泄露信息的前提下分享信息。这一发明被广泛运用于当今互联网世界；事实上，我们在网上冲浪时的每一次信息提交，背后都有 Goldwasser 的成果为我们的隐私安全保驾护航。

我们还需要更多的女性科学家

毋庸置疑，Allen、Liskov 和 Goldwasser 在计算机科学研究中的成就经过了时间和实践的双重检验，无论是对于学术研究还是我们的日常生活都产生了深远的影响，而她们本人也借此在世界范围内得到了广泛的认可。但遗憾的是，这样的女性科学家仍然太少。事实上，从 1966 年至 2019 年，图灵奖共授予 72 名获奖者，其中三名女性的占比只有 4%，而第一名女性得主直到第 40 年才出现。

长期以来，“女性不适合” 的刻板印象严重削弱了女性的影响力。数学和编程在很长一段时间内（甚至今天）都被认为是男性更擅长的学科，这让相关的教育资源从一开始就向男孩们倾斜；在此想法的影响下，资源的不平等进一步延伸到工作领域，纵使是获得图灵奖认可的 Liskov，在进入 MIT 前也曾因为性别而在找工作时屡屡碰壁；她曾在一段工作经历中发现，在学历背景和能力都相当的情况下，男性会比女性有更好的岗位和更高的薪资；而在诸如图灵奖等成就评价的场合，人们更倾向于质疑女性的能力，怀疑她们是否只是担任了一些辅助性的工作。另外，这种刻板印象不仅存在于外界，还会作为社会文化的一部分内化于女性自己身上。女孩们在这样的环境中可能很早就形成了消极的心理暗示，“心甘情愿地” 与这一伟大的领域擦肩而过，而领域内的女科学家们也有可能遭受 “冒名顶替综合症” 的困扰，无法正视自己的能力，将取得的成就归因于运气或他人。

除却刻板印象，传统的性别分工也使女性研究者面临着家庭和事业的双重负担。Breadwinner 和 Homemaker 的角色依然有着深入人心的影响，即使如今女性逐渐走向社会、开启自己的职业生涯，她们却往往并不能从家务劳动中解放；在自己的本职工作之外，她们还需额外承担料理家事、照看亲属的职责。如果一个女性因为事业而对家庭有所忽视，那么她所受到的道德谴责 —— 无论是来自自身、周围的人还是全社会，都会比男性高出许多。然而，想要在科研领域有所突破，无疑需要投入大量的精力；而面对双倍的压力，女性如果想和男性取得相当的成绩，就不得不付出双倍的努力。这也可以解释为什么做出一番成就，特别是顶级成就的女性科学家数量远不及男性。

4% 仍然太少。我们还需要更多的女性计算机科学家，尤其是具有带头作用的顶尖科学家。她们的故事应当被传诵，在计算机科学的海洋中筑起一座座灯塔，吸引越来越多的女性前往开拓。这不仅仅是女性权益的问题，更关乎行业的健康发展乃至人类社会的进步。

多项研究表明，异质群体解决问题的表现优于同质群体；不同群体的参与者可以更好地接受不同意见，并且可以激发思想、增强创造力。性别多样性将会带来研究人员观点、问题和领域的丰富，从而形成 “性别多样性红利”，有利于克服技术偏见、提高工作效率、促进创新和发现。

“计算机是如此重要，因此不能把它只留给男人去做！” 这是剑桥大学计算机女科学家 Karen Sparck Jones 一句广为流传的话。计算机技术已经并还将在未来深刻影响着社会和生活的方方面面，如果占有人类智慧一半的女性在其研发中缺席，那么这项技术又如何得以代表进而服务整个人类社会？

但好在，随着社会的进步，这一局面正在得到改善。过去 20 年内取得计算机科学顶级荣誉的三位女性接连出现，或许正是这一趋势的佐证；最近几年内，也有越来越多具有影响力的女性科学家活跃在计算机科学乃至其他各种领域的前沿，形成一支不容忽视的 “她” 力量，参与着历史的书写与未来的创造。

图 | 活跃在计算机领域的女性科学家们。还有更多的人物需要我们看见，还有更多的故事需要我们发现。（来源：AMiner 人工智能全球女性榜单）

最后，祝所有女性节日快乐！

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