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核心提示：Leslie Lamport可能并不是一個家喻戶曉的名字，但對于計算機科學(xué)家們來說，他是一些耳熟能詳?shù)摹该帧鼓缓蟮呢暙I者。比如Paxos算
Leslie Lamport 徹底改變了現(xiàn)代計算機之間的對話方式。2013年，他被授予圖靈獎，以表彰他在分布式系統(tǒng)方面的工作。
在分布式系統(tǒng)中，不同網(wǎng)絡(luò)上的多個組件協(xié)調(diào)一致，以實現(xiàn)一個共同的目標(biāo)。互聯(lián)網(wǎng)搜索、云計算和人工智能都需要協(xié)調(diào)眾多強大的計算機器協(xié)同工作。當(dāng)然，這種協(xié)調(diào)也會使我們遇到更多的問題。
Lamport曾經(jīng)說過：「分布式系統(tǒng)是這樣一種系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，一臺你甚至不知曉其存在的計算機出現(xiàn)了故障，就會導(dǎo)致你自己的計算機無法使用。」
最大的問題來源之一是「并發(fā)系統(tǒng)」，即在重疊的時間片段內(nèi)發(fā)生多個計算操作，這導(dǎo)致了一種模糊性：哪臺計算機的時鐘是正確的？在1978年的一篇開創(chuàng)性論文中，Lamport引入了「因果關(guān)系」的概念，利用狹義相對論的觀點來解決這個問題。兩個觀察者在事件順序上可能存在分歧，但如果是一個事件導(dǎo)致另一個事件的發(fā)生，那么就能消除模糊性。發(fā)送或接收消息可以在多個進程之間建立因果關(guān)系�！高壿嫊r鐘」（現(xiàn)在也被稱為Lamport時鐘），提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的方法來對并發(fā)系統(tǒng)進行推理。
有了這個工具以后，計算機科學(xué)家開始想知道他們?nèi)绾蜗到y(tǒng)地將這些連接的計算機變得更大，而不增加Bug。Lampor提出了一個優(yōu)雅的解決方案：Paxos，一種允許多臺計算機執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的「一致性算法」。沒有Paxos及其算法家族，現(xiàn)代計算就不可能存在。Paxos算法現(xiàn)在已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
Lamport的另一貢獻，是他在上世紀(jì)80年代初創(chuàng)建了文檔準(zhǔn)備系統(tǒng)LaTeX，提供了復(fù)雜公式排版和科學(xué)文檔格式的復(fù)雜方法。不僅在數(shù)學(xué)和計算機科學(xué)領(lǐng)域，而且在大多數(shù)科學(xué)領(lǐng)域，LaTeX已經(jīng)成為論文格式的標(biāo)準(zhǔn)。
另外，Lamport所開發(fā)的規(guī)格語言TLA+使得工程師能夠以一種精確的、數(shù)學(xué)的方式描述程序的目標(biāo)。自20世紀(jì)90年代以來，Lamport的工作就一直專注于「形式驗證」（formal verification），即使用數(shù)學(xué)證明來驗證軟件和硬件系統(tǒng)的正確性。他的突出貢獻便是創(chuàng)建了一種「規(guī)格語言」，稱為TLA+（Temporal Logic of Actions，行為時序邏輯）。軟件規(guī)格說明就像一個程序的藍圖或配方，它描述軟件應(yīng)該如何在高層次上運行。這并不總是必要的，因為編寫一個簡單的程序就像煮一個雞蛋一樣。但若是一項更復(fù)雜、風(fēng)險更高的任務(wù)，則需更高的精確度，編寫這樣一個程序就相當(dāng)于準(zhǔn)備一場九道菜的盛宴。你需要準(zhǔn)備每道菜的每個組成部分，以一種精確的方式組合它們，然后按照正確的順序把它們端給每一位客人。這需要精確的食譜和說明，并以明確簡潔的語言來書寫，而描寫成英語散文，則可能會導(dǎo)致誤解。TLA+使用精確的數(shù)學(xué)語言來防止錯誤和避免設(shè)計缺陷。
將你的菜譜或規(guī)格作為輸入，一個叫做模型檢查器的程序會檢查菜譜是否合理、是否按預(yù)期工作，從而按照廚師的要求做出一道菜。在Lamport為程序員編寫適當(dāng)?shù)囊?guī)格以前，程序員們經(jīng)常胡亂拼湊一個系統(tǒng)，這曾讓他感到惋惜，畢竟廚師在不知道自己的食譜是否正確的情況下，是無法為宴會準(zhǔn)備食物的。
這些成就并不是偶然的。這位81歲的計算機科學(xué)家對于人們?nèi)绾问褂煤退伎架浖兄煌瑢こ５囊娊狻?br />
最近，Quanta Magazine對Lamport進行了一次專訪，討論了他在分布式系統(tǒng)方面的工作。在采訪中，Lamport談?wù)摿怂鶆?chuàng)建的TLA+語言如何幫助程序員構(gòu)建更好的系統(tǒng)，還談及了當(dāng)前計算機科學(xué)教育中存在的問題，強調(diào)了數(shù)學(xué)思維在計算機科學(xué)中的重要性。
AI科技評論在不改變原意的基礎(chǔ)上對該專訪進行了編譯，以饗讀者。
2013年圖靈獎得主 Leslie Lamport 專訪：程序員需要更多的數(shù)學(xué)知識
圖注：Lamport參觀加州山景城的計算機歷史博物館
Quanta：我們先從Paxos談起，因為它是一個非常有影響力的算法。能否談?wù)勈鞘裁打?qū)動您開始做這項工作的？
Lamport：當(dāng)時人們使用一些代碼去構(gòu)建一個系統(tǒng)，我有種預(yù)感，他們的代碼所試圖實現(xiàn)的目標(biāo)是不可能的。因此，我決定嘗試去證明這一點，并提出了一種人們應(yīng)該在他們的系統(tǒng)中使用的算法。
Quanta：他們原有的算法存在什么問題？
Lamport：他們并沒有算法，而是只有一堆代碼。很少有程序員用算法來思考問題。在嘗試編寫并發(fā)系統(tǒng)時，如果只編寫代碼而沒有算法，那么你的程序必然會到處都是bug。
