会议程序册

2018年全国理论计算机科学学术年会

（NCTCS2018）

会议程序册

主办单位：中国计算机学会

协办单位：中国计算机学会理论计算机科学专业委员会

承办单位：上海财经大学信息管理与工程学院理论计算机科学研究中心

赞助单位：矩阵元

上海

2018年10月13日— 10月14日

序言

2018年全国理论计算机科学学术年会（NCTCS2018）将于2018年10月13日至10月14日在上海市召开。本次会议由中国计算机学会主办、理论计算机科学专业委员会协办，上海财经大学理论计算机科学研究中心承办。本次年会旨在交流近年来我国理论计算机科学的最新研究成果，研究国内外理论计算机科学及其应用的发展趋势，进一步推动我国理论计算机科学研究的发展。

本次年会共收到论文101篇。会议征文内容涉及：算法与复杂性、软件理论与方法、数据科学与机器学习理论、Web科学基础理论、并行与分布式计算、计算模型等诸多方面。经过程序委员会委员认真评审，录用论文38篇，其中英文论文11篇，中文论文27篇。论文出版得到了《华中科技大学学报（自然科学版）》（EI收录）、《郑州大学学报》（EI收录）《计算机科学与探索》、《计算机工程与科学》、《计算机与数字工程》等期刊和《Springer Communications in Computer and Information Science》（EI收录）会议集的大力支持。这些论文反映了近年来我国理论计算机科学的最新研究成果。为便于参会代表查阅，我们将录用论文的摘要汇集成册。

在论文征稿过程中，我们得到了全国有关高等院校、科研院所、各位作者以及多家学术期刊的大力支持，特别是会议程序委员会的各位委员做了大量卓有成效的工作。在此，谨向他们表示衷心的感谢。

本次会议邀请了陈翌佳教授、邓燚教授、Nick Gravin教授、李昂生教授、李建中教授、李向阳教授、张胜誉教授、张志华教授等国内外知名学者与会做8场大会特邀报告。会议录用的部分论文将在分组会上报告，本次会议安排6个分会场进行分组讨论。

中国计算机学会

理论计算机科学专业委员会

上海财经大学理论计算机科学研究中心

2018年9月18日

目录

会议组织机构 (1)

会议议程 (3)

会场地图 (8)

大会特邀报告（一） (9)

大会特邀报告（二） (10)

大会特邀报告（三） (12)

大会特邀报告（四） (14)

大会特邀报告（五） (15)

大会特邀报告（六） (16)

大会特邀报告（七） (17)

大会特邀报告（八） (18)

顶会论文摘要 (19)

分组情况 (24)

会议论文摘要集 (28)

会议组织机构

会议主席

李廉（合肥工业大学）陆品燕（上海财经大学）

会议副主席

贲可荣（海军工程大学）陈志刚（中南大学）

傅育熙（上海交通大学）孙晓明（中国科学院计算技术研究所）薛锦云（江西师范大学）

程序委员会主席

陆品燕（上海财经大学）

程序委员会副主席

何琨（华中科技大学）

程序委员会委员（按姓氏拼音排序）

贝小辉（南洋理工大学）贲可荣（海军工程大学）

蔡进一（威斯康星大学麦迪逊分校）蔡志平（国防科技大学）

曹永知（北京大学）陈娟（国防科技大学）

陈卫（微软亚洲研究院）陈志刚（中南大学）

锺楷閔（中研院）堵丁柱（德克萨斯大学达拉斯分校）傅育熙（上海交通大学）郭珩（爱丁堡大学）

韩益亮（武警工程大学西北大学）郝进考（昂热大学）

冀振燕（北京交通大学）江敏（厦门大学）

李东魁（包头师范学院）李永明（陕西师范大学）

李玉鑑（北京工业大学）李初民（亚眠大学）

李占山（吉林大学）李建（清华大学）

廖士中（天津大学）刘国华（燕山大学）

刘华文（浙江师范大学）刘田（北京大学）

刘晓光（南开大学）龙军（国防科技大学）

吕帅（吉林大学）毛新军（国防科技大学）

孟祥武（北京邮电大学）钮俊（宁波大学）

欧阳丹彤（吉林大学）彭泱（佐治亚理工学院）

彭智勇（武汉大学）戚正伟（上海交通大学）

秦姣华（中南林业科技大学）苏开乐（格里菲斯大学）

唐好选（哈尔滨工业大学）王建新（中南大学）

王子贺（上海财经大学）武继刚（广东工业大学）

夏盟佶（中国科学院软件所）肖美华（华东交通大学）

肖鸣宇（电子科技大学）薛锦云（江西师范大学）

杨燕（西南交通大学）殷建平（国防科技大学）

袁梦霆（武汉大学）张德富（厦门大学）

张建明（长沙理工大学）张鹏（山东大学）

张家琳（中国科学院计算所）周源（印第安纳大学伯明顿分校）朱大铭（山东大学）祝恩（国防科技大学）

组织委员会成员

梁慧丽（上海财经大学）林苑（上海财经大学）

王子贺（上海财经大学）

会议议程10月12日

2018年10月13日

2018年10月14日

会场地图

大会特邀报告（一）

报告人：李建中教授哈尔滨工业大学

报告题目：计算资源受限的大数据计算的计算复杂性理论与算法研究

报告摘要：信息技术的快速发展，引发了数据规模的爆炸式增长，大数据引起了国内外学术界、工业界和政府部门的高度重视，被认为是一种新的非物质生产要素，蕴含巨大的经济和社会价值，并将导致科学研究的深刻变革，对国家的经济发展、社会发展、科学进展具有战略性、全局性和长远性的意义。本报告将介绍大数据计算的基本概念，概述大数据计算至今仍然面临的困境，讨论大数据计算对计算复杂性理论和算法设计与分析的挑战，探讨大数据计算的计算理论和算法设计与分析方面的主要研究问题，并介绍哈尔滨工业大学的相关研究进展。

专家简介：李建中，哈尔滨工业大学教授，国家杰出青年基金获得者，中国计算机学会“王选奖”获得者, 国家973计划项目首席科学家, 现任中国计算机学会常务理事和会士、物联网专业委员会主任、中国自动化学会大数据专业委员会副主任、ACM SIGMOD China主席，曾任中国计算机学会大数据专家委员会副主任、数据库专业委员会副主任、传感器网络专业委员会主任、IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering副主编。他多年来致力于海量数据计算、无线传感网等方面研究，主持完成多项国家科技部和国家基金委的重大和重点项目，解决了诸多科学技术问题，取得了一系列具有国际影响的研究成果，出版学术论著4部，在国内外发表学术论文300余篇，其CCF A类学术刊物和会议发表论文100余篇，被他引16000余次，单篇论文他引最高2000余次，多篇论文获VLDB等国际顶级和重要学术会议最佳论文奖，是第一位在VLDB、ICDE等国际一流学术会议发表论文的中国大陆学者，多篇论文被纳入美国和英国出版的学术著作、手册以及美国大学计算机研究生课程。他还研制了我国曾批量生产的DJS-100系列计算机的操作系统、我国第一个计算机机群系统和第一个机群并行数据库系统，在很多领域得到应用，多次获得国家和省部级科技进步奖和自然科学奖。他还30余次担任ICDE、CIKM等国际一流和重要学术会议指导委员会主席、大会主席、程序委员主席等职务。

大会特邀报告（二）

报告人：李向阳教授中国科学技术大学

报告题目：大数据共享和交易之挑战与初探

报告摘要：在云计算与大数据时代，全球的数据量呈现爆发式增长的趋势。大数据的出现引发了全球范围内深刻的技术与商业变革，成为全球发展的趋势以及国家和企业间的竞争焦点。大数据是未来最重要的一个能源，从IT到DT，得数据者得未来。数据资源日益成为人类社会的生产要素和战略资产。数据作为一类新的资产，对其充分利用有助于推动创新应用，例如智慧医疗、情景认知、精准营销、智慧监控等，能显著提升社会效益和经济效益。此外，跨域数据的融合应用将产生不可估量的价值。大数据共享和交易的实现，将打破行业信息壁垒，优化提高生产效率，深度推进产业创新。然而，由于数据易复制、价值难定量、渠道难管控，以及用户对数据安全的担忧等，如何使封闭的数据开放流通，成为大数据时代首先需要解决的难题，急需我们进行相应的研究。在这个报告里，我将和大家分享大数据共享和交易市场中的一些挑战与科学问题，及介绍我们最近的一些探索。

专家简介：李向阳教授现为中国科学技术大学计算机科学与技术学院教授、博导、执行院长。现任ACM中国共同主席、ACM理事会常务理事、ACM SIGMobile China联合主席、ACM Publication Board成员。2015年获IEEE Fellow和ACM Distinguished Scientist称号，2016年获中国自然基金委杰出青年基金资助。1995获得清华大学计算机科学和工商管理双学士，1999年获得美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校硕士，2001年获得美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校博士。曾任伊利诺伊理工大学计算机科学系教授，清华大学EMC讲席教授，微软亚洲研究院访问教授。李向阳教授研究方向包括大数据的共享交易和隐私保护，大规模无线网络与安全可信的基础理论和系统构建方面的研究。作为项目负责人承担了国家自然科学基金、中科院先导计划、美国自然科学基金等20余项项目。自2000年以来已在高水平国际期刊及会议累计发表300余篇学术论文，其中包括知名IEEE Transactions系列期刊上面近100篇论文，及计算机网络领域著名的学术会议ACM MobiCom论文14篇（近10年来获该会议最佳论文奖1次，最佳论文奖提名2次，最佳演示奖1次，最佳Poster一次）。李向阳教授6次获得国际会议最佳论文奖，如ACM MobiCom 2014 的最佳论文奖。撰写了一本无线网络领域的专著《Wireless Ad Hoc and Sensor Networks: Theory and Applications》。作为第一发明人，获14项国内发明专利，4项美国临时专利。担任了《IEEE/ACM Transactions on Networking》，《IEEE Transactions on Mobile Computing》，《IEEE Transactions on Parallel and

Distributed Systems》等多个顶级国际期刊的编委和多个知名国际学术会议程序委员会主席或者大会主席。

大会特邀报告（三）

报告人：李昂生研究员中科院软件所

报告题目：大数据空间信息论与计算理论

报告摘要：大数据是应用当代工具对自然界、经济、社会和工业中各种个体及其运行轨迹的记录的总和。大数据分析是工业界提出并引领的大规模实践。大数据是本世纪一个新的科学现象，它有很多特征，例如西方学者总结的4V，即V olume、Variety、Value、Velocity分别表示数据体量巨大、类型繁多、价值密度低及要求速度快。然而这些特征对建立大数据理论并没有帮助。

到目前为止，国内外在大数据分析中应用统计、机器学习、数据挖掘、数据库、信息检索、自然语言处理、语音识别等领域的技术，取得一些有意义的技术成果。在所有这些成果中，大数据技术与应用最成功的地方都在于经典统计学与信息论得以应用的例子。然而大数据的内在本质是连接与结构，传统统计学和经典信息论不足以支撑大数据分析，现有算法不足以支持大规模的数据分析，全社会积极参与的大数据实践带来了社会、金融、国家安全的新问题。

大数据是经典数概念在信息时代的表现形式，然而又实质性地区别于经典数学。大数据的实质是数据之间是有关联的，而且，数据之间的关联关系可能是显性的，也可能是隐藏的、不确定的或不可度量的。大数据和经典数相比表现出六大基本矛盾：规范vs 非规范、确定vs 非确定、有序vs 无序、静态vs 动态、大vs 小和公开vs 安全。解决这六大基本矛盾，需要创立新学说，同时大数据新现象和大数据引领的信息技术革命需要可证明的理论支撑。

我提出大数据空间的概念使大数据成为一个数学研究对象并指出了其研究方法，提出大数据空间的三个重大科学问题：

1）怎样度量嵌入在大数据空间中的信息熵，并同时解码出嵌入在大数据空间中的规律？建立大数据信息处理的可证明理论和可解释原理。

2）大数据计算有什么新原理？建立大数据信息处理要求的准确、瞬时、高效算法新理论。

3）大数据空间安全性怎样保证？建立大数据空间可证明安全性理论。

我将介绍我国理论计算机科学界在以上三大科学问题研究所取得的成就。

专家简介：李昂生，1964年出生，1980年-1984年，云南师大数学系基础数学专业，获学士学位，1985年-1988年，云南师大理论计算机科学专业，获硕士学位，1990年-1993年，中

科院软件所，获博士学位，1993年留所工作至今。1995、1999年分别被聘为副研、研究员。1998年-1999年在英国Leeds大学做访问学者，2000年-2002年在英国Leeds大学做研究员，跟著名可计算性理论学家Cooper教授（Turing的学术后代）学习和工作。2008年-2009年访问时任图灵奖评奖委员会主席的Hartmanis教授，2012年应邀访问英国剑桥大学ISAAC NEWTON INSTITUTE FOR MATHEMA TICAL SCIENCES。2003年获杰出青年基金资助，2008年入选中国科学院百人计划。

早期从事可计算性理论研究，取得一系列重要成果。特别地，和英国Cooper合作，2008年解决了著名可计算性理论学家Lachlan 1967年提出的著名难题：Major sub-degree problem。

最近十年研究网络理论、网络算法与信息论，取得原始创新成果。特别地，2016年，和潘祎诚合作，提出图的树编码方法和网络结构信息的度量，建立结构信息基本理论，开辟信息论、图论和网络算法等领域中的新方向，解决了Turing奖获得者Brooks 2003年提出的计算机科学挑战性问题，并同时解决信息论创始人Shannon 1953年提出的建立信息的结构理论这一科学问题。

报告人：张胜誉教授香港中文大学

报告题目：量子神经网络综述

报告摘要：近年来量子机器学习得到越来越多的关注，大家开始探讨量子计算和机器学习的各种结合的可能性。我们在这次报告中综述量子神经网络的近期工作，提出和总结其中的一些理论问题共同探讨。

专家简介：张胜誉本科毕业于复旦大学数学系；硕士毕业于清华大学计算机系，师从应明生教授；博士毕业于普林斯顿大学计算机系，师从姚期智教授。后在加州理工学院跟随Prof. John Preskill，Prof. Alexei Kitaev及Prof. Leonard Schulman做博士后研究。从2008年开始，张胜誉在香港中文大学计算机系任助理教授，副教授；2018年1月作为杰出科学家加入腾讯，担任量子实验室负责人。张胜誉担任Theoretical Computer Science及International Journal of Quantum Information杂志的编委，研究方向包括量子计算，算法设计和计算复杂性分析，以及人工智能基础。

报告人：陈翌佳教授复旦大学

报告题目：Algorithmic meta-theorems, where logic meets algorithms.

报告摘要：Many NP-hard problems can be solved efficiently on tree-like graphs. In fact, these results can be unified by a single theorem, i.e., Courcelle’s Theorem. It states that every property definable in monadic second-order logic is decidable in linear time on graphs of bounded tree-width. Theorems of this form are known as algorithmic meta-theorems. The last 20 years have seen many algorithmic-meta theorems which build on deep structural graph theory and finite model theory. In this talk I will explain those results and also some of our recent work on algorithmic meta-theorems for small circuit complexity classes.

专家简介：陈翌佳教授，上海交通大学计算机科学博士、德国弗莱堡大学数学博士，现任复旦大学计算机科学技术学院教授。他的主要研究领域为计算复杂性、逻辑和算法图论，特别是参数复杂性和有限模型论。他的结果发表在计算机一流期刊JACM、SICOMP、一流会议FOCS、ICALP、LICS、数理逻辑一流期刊JSL、APAL等。陈翌佳教授曾获微软青年教授奖，理论计算机国际会议ICALP’10及图论国际会议WG’17最佳论文奖，三次担任LICS会议程序委员。

报告人：张志华教授北京大学

报告题目：理解机器学习和深度学习：现象与本质

报告摘要：以深度学习为代表的机器学习领域近年来取得了突破性的进展。但是，相对于在应用领域的成功，其数学基础却较为薄弱。这个报告将首先讨论机器学习所关注的核心基础问题和所采用的一些重要技术手段；然后，通过几个具体实验结果所表现出的现象，提出若干机器学习的潜在本质问题。

专家简介：张志华，北京大学数学科学学院教授，北京大数据研究院教授。之前曾经先后任教于上海交通大学和浙江大学。主要从事于机器学习、人工智能与贝叶斯统计学领域的研究和教学。是国际机器学习旗舰刊物JMLR 的执行编委，并多次受邀担任国际人工智能顶级学术会议的程序委员或高级程序委员。其网络公开课“统计机器学习”和“机器学习导论”受到广泛关注，迄今为止访问量近100 万次。

报告人：邓燚研究员中科院信息工程所

报告题目：密码安全性归约与计算的结构

报告摘要：我们通常将复杂的公钥密码系统/协议的安全性建立在一些具有简洁描述的计算困难性假设上。这一安全性建立过程就是所谓的安全性归约（或安全性证明）：利用归约算法将敌手攻破密码构造的能力转化为攻击底层困难假设的能力。公钥密码学诞生四十年来我们唯一已知的安全性证明方法（几乎）就是黑盒方法，即构造一个显式的普适归约算法通过黑盒调用敌手算法来实现安全性证明。但自1989年以来研究人员陆续发现了许多这种安全性归约的局限性，即黑盒归约下界--某些系统的安全性被证明无法通过黑盒归约方法来将其安全性归约到一些标准的计算困难假设上。

这个报告里我们将讨论密码学中黑盒下界和利用敌手计算结构来突破这些下界的可能性。我们重新检查一系列被证明无法利用黑盒归约来建立其安全性的密码构造，并证明有关这些构造的黑盒下界不可能无条件地并存，其中某些必然能被新的安全性归约技术打破。与传统的安全性归约不同，这一新的安全性归约方法高度依赖敌手的内部计算结构。最后我们将进一步探讨一些与计算复杂性紧密联系的有关计算结构的问题与目前取得的部分进展。

专家简介：邓燚，研究员，博士生导师。2008年获中国科学院软件所信息安全国家重点实验室博士学位。曾先后在英国伦敦大学学院和新加坡南洋理工大学从事博士后研究工作。主要从事密码学研究，特别是有关零知识证明和公钥密码/协议的通信与计算复杂性的问题。曾在一些密码学和计算机科学领域旗舰会议（如FOCS，Eurocrypt, Asiacrypt，PKC等）上发表多篇论文。2011年获中国密码学会首届优秀青年奖，2014年获中国密码学会首届创新奖一等奖。