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姚期智、怀尔斯等6位科学家揽获基础科学终身成就奖

来源: 07-14

时间:July 14-26

地点:Beijing

7月14日,2024国际基础科学大会(International Congress of Basic Science,简称 ICBS)在清华大学拉开帷幕。在上午举行的开幕式暨颁奖典礼上,安德鲁·约翰·怀尔斯(Andrew John Wiles)、理查德·斯图雷特·哈密顿(Richard Streit Hamilton)、爱德华·威滕(Edward Witten)、阿列克谢·基塔耶夫(Alexei Kitaev)、姚期智(Andrew Chi-Chih Yao)、莱斯利·加百利·瓦利安特(Leslie Gabriel Valiant)等6位当代杰出科学家获颁基础科学终身成就奖。

国际基础科学大会主席丘成桐院士表示“基础科学是人类探索未知世界的基石,为人类提供了理解自然现象、解决实际问题的基本理论和方法。基础科学终身成就奖的设立,是对科学家们矢志不渝、勇于探索未知、不懈追求真理之科学精神的崇高致敬,激励他们为促进人类进步与发展作出更大贡献。这些获奖的杰出科学家们是科学界最为耀眼的灯塔,他们的卓越成就与贡献将激发和引领更多青年学子热爱基础科学,并致力于基础科学研究,为基础科学研究事业注入源源不断的活力。”

基础科学终身成就奖(Basic Science Lifetime Award)设立于2023年,旨在表彰在数学、理论物理及理论计算机和信息科学三大基础科学领域发挥根本性推动作用、做出杰出贡献且具有独创精神的科学家,他们的工作在过去三十年甚至更长时间内深刻地影响了学科发展。该奖项面向全球科学家,不限国籍、性别、种族和年龄。奖牌上镌刻“钩玄穷理 搜美求真 (For Truth and Beauty)”,奖项的设立,不仅是对科学家卓越成就的高度认可,更是对基础科学研究价值的高度肯定。

本届六位基础科学终身成就奖得主均在其各自领域取得了里程碑式的成就,足以塑造所在领域的发展和前景,并激励一代又一代科学家不断突破科学的边界。

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数学领域

数学领域终身成就奖获奖者安德鲁·约翰·怀尔斯以其对费马大定理的证明而闻名于世,这一创举被视为数学史上的一个重要里程碑。

理查德·斯图雷特·哈密顿是微分几何学领域的先驱,他的工作为解决庞加莱猜想、几何化猜想奠定了基础,他建立的里奇流理论,对几何学的多个分支产生巨大影响。


物理领域

物理领域终身成就奖获奖者爱德华·威滕以其开创性的研究和在统一理论物理和数学各个分支的杰出贡献而闻名,揭示了物理学与几何学之间的崭新联系,推进了拓扑量子场论的发展。

阿列克谢·基塔耶夫在理论物理和量子计算领域具有深远影响,他的工作对于连接理论物理与实际计算至关重要,为拓扑量子计算机的发展奠定了基础。


理论计算机与信息科学领域

理论计算机与信息科学领域终身成就奖获奖者姚期智是计算机科学领域的领军人物,在复杂性理论、密码学、量子计算和通信复杂性等多个计算机科学分支都做出了重要贡献。

莱斯利·瓦利安特在理论计算机科学领域的开创性贡献在全球范围内得到了广泛的认可,他提出了概率近似正确模型,为机器学习领域带来了革命性的变革,奠定了计算学习理论的基础。

2024国际基础科学大会于2024年7月14-26日在北京举行,主题为“聚焦基础科学,引领人类未来”。这是国际基础科学领域的顶级学术盛会,重点围绕数学、理论物理、理论计算机与信息科学三大基础科学领域展开学术研讨和交流。大会为期两周,300余名海外顶尖科学家与近千名国内一流学者齐聚怀柔科学城,共同深入交流、探讨基础科学领域的前沿成果,展望基础研究的未来发展方向。享誉世界的科学家,包括4位菲尔兹奖得主、3位图灵奖得主、1位诺贝尔奖得主以及50余位各国院士出席大会并发表高水平学术报告。此外,还将举办500余场大会报告、专题学术会议以及卫星会议,为国内外学者交流与共享学术成果搭建桥梁。


安德鲁·约翰·怀尔斯

Andrew John Wiles

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安德鲁·约翰·怀尔斯为数论研究做出了突破性的贡献,荣膺2024年数学基础科学终身成就奖。

怀尔斯证明了半稳定椭圆曲线的模性定理,从而完成了费马大定理最终的证明。怀尔斯的这项工作以及后续布勒、康莱德、戴蒙德和泰勒对所有椭圆曲线模性定理的推广,在丢番图几何和伽罗瓦表示论领域都产生了深远的影响。

在丢番图几何方面,这使得研究者能够利用模形式来探索椭圆曲线的算术性质。例如,最近对贝赫和斯维纳通-戴尔猜想的研究进展,在很大程度上依赖于模性定理。在伽罗瓦表示论方面,怀尔斯创造的模性提升技术成为证明代数簇上同调中伽罗瓦表示自守性以及自守表示函子性的强大工具,这两者均为朗兰兹纲领的重要组成部分。

证明费马大定理之前,怀尔斯已经取得了许多具有里程碑意义的研究成果。尤其突出的是他与科茨合作证明复乘椭圆曲线零秩情形下的贝赫和斯维纳通-戴尔猜想、他与马祖尔合作证明有理数域情形下的岩泽主猜想以及他本人对全实域情形下岩泽主猜想的证明。

安德鲁·约翰·怀尔斯的工作和思想深刻改变了现代数论的面貌。


理查德·斯图雷特·哈密顿

Richard Streit Hamilton

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理查德·斯图雷特·哈密顿引入并发展了里奇流这一工具,为低维拓扑、微分几何学做出了基础性贡献,荣膺2024年数学基础科学终身成就奖。

哈密顿于1982年发表了论文《正里奇曲率的三维流形》,引入了里奇流的概念,证明了首个长时存在性定理,从而对具有正里奇曲率的紧致三维流形进行了完整的拓扑分类。1986年,他将该方法扩展到四维,对具有正曲率算子的紧致四维流形进行分类。这些思想经过发展成为解决黎曼几何和凯勒几何中多个重大问题的工具,包括可微球面定理和在非负双截曲率条件下高秩厄米特对称空间的度量刚性。

随后,哈密顿继续研究三维中的一般里奇流。他意识到,能否成功地对三维流形进行拓扑分类取决于理解其中可能出现的奇点。他与艾维合作,证明了一个基本结果,即当(里奇)流出现奇点时,曲率为非负。他还发展了强大的李-丘-汉密尔顿不等式,以控制里奇流出现奇点时的表现。

1997年,哈密顿发展了带手术的里奇流方法,该方法涉及移除奇点邻域并以可控方式进行替换,使流可以在新获得的流形上继续进行。通过这一流程,对具有正迷向曲率的四维流形进行了分类。

2002年,格利高里·佩雷尔曼改进了哈密顿的思想,证明了一般三维里奇流的非塌缩定理和典则邻域定理,从而完整的证明了著名的庞加莱猜想。

理查德·斯图雷特·哈密顿提出的里奇流,是一项极富原创性的工作,具有无可比拟的影响力。40年间,他进一步深入的而系统地发展了这一理论,推动一个世纪以来几何学领域最基础的学科进展。理查德·哈密顿当之无愧地荣膺2024年数学基础科学终身成就奖。


爱德华·威滕

Edward Witten

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爱德华·威滕,因其对理论物理学、现代数学及其交叉领域的卓越贡献,荣膺2024年度理论物理基础科学终身成就奖。威滕最为卓著的成就是对弦理论各个方向的全面推进,这一理论被视为最主要的量子引力理论框架。几十年来,威滕一直引领着弦理论的发展。他发现了不同弦论之间的对偶性,并进一步将其统一为11维的M-理论,同时他也阐明了量子引力的全息性质。这些探索极大地加深了人类对于弦理论物理意义的理解,尤其是在卡拉比-丘流形上紧化到四维空间的情形。

威滕巧妙地利用超对称,揭示了量子场论的数学和拓扑内涵,对物理学和数学都产生了深远的影响。他独具匠心地运用物理概念,为现代数学提供了新的证明和洞见,例如阿蒂亚-辛格指标定理等。通过引入拓扑量子场论和拓扑弦理论,他开辟了理解枚举几何的全新视角;通过陈-西蒙斯理论实现了纽结和三维流形不变量的构造与计算;与此同时,他还通过与超对称量子场论动力学的联系,计算了四维流形的唐纳森不变量。这些贡献对物理学与数学领域都产生了革命性的影响。

爱德华·威滕对于理论物理学与现代数学的发展和融合产生了无与伦比的影响,其成就堪称当代科学界的一座里程碑,可以与历史上的科学巨匠如艾萨克·牛顿相提并论。


阿列克谢·基塔耶夫

Alexei Kitaev

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阿列克谢·基塔耶夫是量子信息理论的先驱人物,他开创性的工作奠定了现代量子比特设备中量子纠错方案的基础。他还引入了极具影响力的二维量子自旋液体的可解模型,以及有全息描述的量子引力可解模型。

量子信息理论,这一朝气蓬勃且不断发展的物理学研究领域,其基本框架在很大程度上由基塔耶夫创建。索洛维-基塔耶夫定理展示了如何通过特定门的短序列高效地实现任意量子门。基塔耶夫用环面码及其拓展引入了任意子容错计算,这些思想现已成为运用表面码的纠错方案的基础。他与布拉维引入了名为“魔法态蒸馏”的多阶段过程,通过该方法可以从多个有噪声的量子态中构造准确的量子态。

基塔耶夫的环面码提供了一个稳定的Z_2自旋液体的实例。Z_2自旋液体最早由瑞德、萨赫德夫与文小刚引入,用于描述有能隙的共振价键态。基塔耶夫进一步引入了量子对模型,这些模型能在零磁场中产生非阿贝尔任意子。对于蜂窝晶格上的严格可解的量子自旋模型,基塔耶夫提供了莫特绝缘体中任意子的一个极具启发性的实例。他与普雷斯基尔合作,引入了拓扑纠缠熵的概念,用以刻画量子自旋液体的关键特征。此外,基塔耶夫还提出了一些重要的分类方法,用以研究带能隙量子物态中对称和拓扑的交互作用模式。这些贡献在凝聚态理论及实验中对于量子自旋液体的研究至关重要。

2015年,基塔耶夫提出了萨赫德夫-叶-基塔耶夫(SYK)模型,该模型简化了萨赫德夫和叶锦武1992年引入的具有类似特性的早期模型。2010年,萨赫德夫指出SYK模型(现用名)实现了带有AdS_2因子带电黑洞的半经典物理学研究。2015年,基塔耶夫的研究进一步表明,与SYK模型相对应的的黑洞理论可以通过完整的量子理论描述。这项工作彻底改变了量子引力的研究,推动了对于带电黑洞一般的量子低能结构的理解,及对其内部结构和蒸发问题的认识。


姚期智

Andrew Chi-Chih Yao

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在过去五十余年中,姚期智在理论计算机科学的多个领域做出了基础性的贡献。他的多个研究成果具有深刻的数学意义,并且极具影响力,如姚氏异或引理(Yao’s XOR Lemma)将计算复杂性与密码安全性联系起来,姚氏原理(Yao’s Principle)将概率性算法与确定性算法联系起来,姚氏加密电路(Yao’s Garbled Circuits)提供了研究多方计算的全新工具,姚氏单元探针模型(Yao’s Cell-probe Model)开创了分析数据结构所需的基本模型和工具。最近,他转向量子复杂性和去中心化计算中一些重要问题的研究,并且很快就阐明了其中的基础理论问题,并为一些悬而未解的公开问题提供了创新的解决方案。

姚期智在理论计算机科学的多个领域包括复杂性理论、密码学、量子计算和通信复杂性等都做出了卓越贡献。他的研究成果在分析算法效率方面发挥了关键性的作用,是计算复杂性理论的核心基石。他在公钥密码系统、量子计算领域的研究,为安全通信和高级量子信息理论奠定了坚实的基础。

数十年来,姚期智在理论计算机科学的诸多领域展现出了卓越的领导力、深刻的洞察力,并做出了基础性的贡献,荣膺2024年基础科学终身成就奖,可谓实至名归。


莱斯利·加百利·瓦利安特

Leslie Gabriel Valiant


过去50年中,莱斯利·加百利·瓦利安特为计算机科学的诸多领域做出了革命性的贡献,产生了深远的影响。他以非凡的独创性和研究深度,引入了一系列崭新的概念,取得了许多重要的研究成果。他的工作屡次定义并塑造了计算机科学的发展。

1984年,瓦利安特发表的论文《可学习性的理论》,揭开了计算学习理论的崭新篇章。他引入了通用框架以及具体的计算模型来研究学习过程,并提出 “概率近似正确”机器学习型。如今,由这一模型已经发展出一个充满活力的研究领域,对于机器学习和人工智能的理论和实践都产生了巨大影响。

瓦利安特还对计算复杂性理论做出了开创性的贡献。其中最为突出的是他为计数问题定义了复杂性类别“sharp-P”,确定了计算枚举问题(如矩阵的积和式)所需的计算资源。他的卓越贡献还包括设计了一个巧妙的随机分布式路由算法以及一个有影响力的并行计算模型。

瓦利安特的卓越成就和贡献还体现在他的两本著作之中——《思维的电路》、《概率近似正确:在复杂世界中学习和繁荣的自然算法》,这两本书以广泛的科学视角解答计算领域的基本问题。

瓦利安特是计算机科学领域的卓越领导者,他的影响力深入该领域的理论与实践之中,并远远超出了计算领域,延伸到其他学科。


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