在泰晤士世界大学排名网最新发布的“2018-2019泰晤士高等教育世界大学排名”中，中国内地72所高校上榜。南方科技大学位列中国内地高校第八。这与南科大三百多位教授的不懈努力密不可分，近期小编采访到南科大计算机系的王琦助理教授，发掘他的研究教学之路。

在建系不过短短两年却稳健发展的南方科技大学计算机科学与工程系，在藏龙卧虎的师资队伍和科研力量里，有一位青年才俊，年纪轻轻，却已学术业绩斐然；研究方向偏冷门，但选修他课程的学生众多；计算机系学生中有的本科毕业就能拿到比他还高的薪水，但他最大的追求依然是对密码学未知的探索……

他叫王琦，2014年归国，加入了南方科技大学。短短数年，王琦已成长为南科大计算机科学与工程系教学和科研的中坚力量之一。

多学科交叉融合的密码学

相信我们很多人对于密码的认知来自谍战影片里滴答作响的电台、厚厚的密码本以及绝顶聪明的解密高手，但其实密码学的应用远比我们想象的要广泛，在诸如军事、网络、通信、金融科技等各个领域都有着重要的应用。

作为数学、计算机、通信技术甚至物理、生物等多学科的特殊交叉学科，密码学总是和天才的大脑联系在一起，从“计算机之父”阿兰·图灵到“信息论之父”克劳德·香农，皆为世间罕见的天才。密码学发展到现在已经日新月异，从以计算机及信息技术为代表的“第三次工业革命”到以人工智能、量子信息技术等为代表的“第四次工业革命”，数字世界里的安全及隐私关乎到我们每一个人。基于密码学原理的区块链技术被认为第四次工业革命助推器之一，其实，冷门的密码学早已成为一门低调的显学。

在王琦老师看来，密码学有两方面的交叉融合比较重要，一方面是密码学跟数学交叉，在数学上去解决一些密码学理论层面的基础问题；另一方面是在应用层面，密码学跟计算机的其他方向交叉，帮助解决隐私保护和数据安全等问题。

“举一个很简单的例子，我们查询数据库的时候，比如我现在查询明天飞北京的机票，这个数据库其实也在查询我，它很自然的可以知道我明天要去北京，这其实是我的隐私泄露了。那我们用密码学的方法对隐私加以保护。”

华人中唯一的图灵奖得主姚期智先生，一个很重要的贡献就是提出了“安全多方计算”。两个百万富翁A和B，要比较谁拥有更多财富的同时而不公开具体的财富值，密码学可以实现这样的安全计算任务。安全多方计算现在已经广泛的应用于数据挖掘中的隐私保护。另外，目前密码学研究中比较热门的一个方向是同态加密，即对密文进行某些运算得到的结果，解密之后等于对明文进行相同的运算，可以用来解决将数据上传给第三方而带来的隐私保护问题，例如云计算。

密码学在人工智能领域同样可以发挥重要的作用。现在机器学习都是以训练大规模的数据为基础，这里面当然涉及到训练数据的隐私保护，同时也存在一些安全问题，例如深度学习神经网络中，通过添加敌对样本的训练可能改变学习的过程，从而导致做出错误的预测。这种攻击可能在实际应用中，例如自动驾驶目标识别，造成非常严重的后果。机器学习中的隐私保护和安全问题，都可以通过密码学的方法进行研究。

关于目前的一个热门方向——区块链，王琦老师解释，区块链是用很多经典密码学知识实现的一种分布式数据结构，像公钥密码学、哈希函数、环签名等等。针对当下区块链技术受到投资界的热捧，王琦老师坦言，区块链的思想是非常伟大的，但是现在还比较缺乏有说服力的落地应用。“用区块链的结构去实现一个应用，跟没有用区块链相比，它到底带来了哪些优势？有些时候不用区块链实现可能还更好。区块链也有明显的缺点，例如能源消耗大，监管困难等。所以，我们要对区块链有更全面和深层次的认识，避免对区块链的盲目追捧。”王琦老师希望做研究还是能够踏实一点，看看区块链到底能够给我们带来一些什么，他介绍他指导的本科生毕业设计做的两个小项目，一个是把区块链用到电子投票系统当中，还有一个是应用到评价系统中。

解决公开猜想是一种什么样的体验

在当前关于“黎曼猜想”在网络上被传播得如火如荼之际，能否证明黎曼猜想固然非常重要，而且可能还会一直争论不休。但或许，人们在证明黎曼猜想过程中的探索，以及这种探索过程中产生的新思路新方法，将产生更重要的价值。

也许，世上就有这么一种人，为探索未知而生。在采访王琦老师的过程中，我们也能感受到这种情怀。“希望做出有影响力的工作，比如解决一些公开问题，在一个领域里面受到广泛关注，但是还没有人给出解决方案的问题，很多时候它可能是一种猜想的形式。我们可以对这样的问题保持关注，即使我们现在没有办法完全解决这个问题，但是我们尝试部分解决，这都是有影响力的工作。”这大概就是源自内心的一种追求，对未知的一种探索。

其实早在2015年，王琦老师就曾解决过一个公开超过十年的猜想。那一年，组合数学领域的国际顶级期刊Journal of Combinatorial Theory Series A刊发了王琦老师的文章“Difference Balanced Functions and Their Generalized Difference Sets”。王琦老师作为该文章通讯作者，南方科技大学作为通讯单位。该文章引入广义差集的概念，系统刻画了在通信系统、密码学系统中广泛应用的伪随机序列（如m序列），综合运用群论、代数数论等理论在国际上首次证明这类广义差集的乘子定理，从而解决了一个公开超过十年的猜想，证明了具有自相关值-1的p元伪随机序列一定具有循环阵列的结构。这一猜想由美国国家科学院、工程院院士、香农奖得主Solomon Golomb， 加拿大滑铁卢大学Guang Gong，韩国延世大学Hong-Yeop Song于2003年提出。

谈到当时如何攻克这一猜想时，王琦老师说：“这个猜想我在读博士的时候就知道了，我一直想尝试，但是当时并没有很好的思路去解决这样的猜想。一直到我在德国做博士后即将离开的时候，有一次跟德国教授聊天谈起这个问题，考虑是不是可以换一个角度，用组合的语言重新定义这个问题。后来经过研究发现通过引入广义差集的概念，这个问题其实对应于组合设计里面非常经典的问题，，叫乘子定理。后来，我们就用了经典方法证明了这个乘子定理，也就证明了这个猜想是对的。所以这一工作也说明了不同学科知识交叉的重要性，从伪随机序列角度看待这个问题可能并没有这么深入，但如果从组合设计角度就会有比较好的方法来解决。”

教学相长，“我在南科大收获很多”

除了对科研的追求，王琦老师在南科大计算机系承担《离散数学》、《计算机编程基础》、《密码学与网络安全》、《信息论与编码》等本科计算机基础课程的教学任务，其中《离散数学》有一学期有近300名同学选课，他的认真深受同学的认可，也获得过2017年优秀教学奖。他也是致诚书院导师，担任过教授会代表，虽然教学科研工作繁重，但他亦非常感恩在南科大的所获所得。谈到学生时，王琦老师欣慰而客观地说道：“计算机系对学生比较严格，希望所有的毕业生未来都能有好的发展，他们中有到美国名校攻读博士学位，有保研继续深造，也有在深圳华为、腾讯、大疆等公司工作。南科大的学生有比较强的个性，敢想敢做，敢于挑战权威，但同学们可能要踏实一点，利用好丰富的资源和优越的条件，戒骄戒躁。”

王琦老师正在授课

随着现在计算机专业成为最热门的专业之一，王琦老师建议学生：“由于南科大大一、大二不分专业，给了学生足够的时间去思考自己的兴趣方向，希望学生不能因为热门而盲目选择专业，应在大一大二的计算机基础课程里做出努力和尝试，训练自己的逻辑和抽象思维能力。”当被问到建议计算机系的学生毕业后是深造或者就业时：“不管是深造还是就业都取决于每个人不同的选择，人生的选择可能不应该被人教会，要靠自己在迷茫中多主动去探索，逐渐成长。”

王琦老师（右三）在校职工足球队

人生的选择比计算机的算法要复杂得多

谈到人生选择时，王琦老师说，“我觉得人生很长，用我们计算机的话说，有的时候我们每一步的选择其实是基于我们当前的考虑，也就是‘局部最优’的选择。但从长远的来看，我们其实想达到的是一种‘全局最优’，就是整体高度的最优，但局部最优是不是一定导致全局最优，这显然要打一个问号。在计算机的算法里面，局部最优导致全局最优的策略，叫做‘贪心算法’。”

“在人生的选择里面可能要我们更多的从长远去看，这当然是不容易的，但我们可以尝试把一个复杂的选择问题拆分成一些个简单的子问题，这也就是计算机里面的“动态规划”思想。”

贪心算法和动态规划，在计算机里是非常基本的算法思想。然而，人生显然是更复杂的一个系统。“其实很多时候是没有办法用固定的模式去做一些人生的选择的，当下的具体情境、个人的性格等影响都可能很大。”

没有精确计算过自己的人生，王琦老师只是扎扎实实一步一个脚印地走到了现在。在未来，这位年轻的老师希望自己在探索未知的道路上，不疾不徐，踏实做好当下事。

文字：计算机科学与工程系、技术转移中心

特别感谢：计算机科学与工程系助理教授 王琦