ACM feiert technische Errungenschaften, die Dr

Raluca Ada Popa

Bild: Raluca Ada Popa, Empfängerin des ACM Grace Murray Hopper Award
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ACM, die Association for Computing Machinery, gab heute die Empfänger von vier angesehenen technischen Auszeichnungen bekannt. Diese Führungskräfte wurden von ihren Kollegen ausgewählt, weil sie Beiträge zu bahnbrechender Forschung und praktischen Anwendungen geleistet haben, die sich auf Menschen auswirken, die Technologie jeden Tag nutzen.

Raluca Ada PopaUniversity of California, Berkeley, ist der Empfänger des 2021 ACM Grace Murray Hopper-Preis für den Entwurf sicherer verteilter Systeme. Die Systeme schützen die Vertraulichkeit vor Angreifern mit vollem Zugriff auf die Server bei voller Funktionalität.

Popas grundlegende Arbeit beim Aufbau sicherer Systeme konzentriert sich auf den Schutz der Vertraulichkeit von Daten, die auf Remote-Servern gespeichert sind. Cloud Computing macht sensible Daten für Hacker und Insider zugänglicher, trotz der weit verbreiteten „fehlerhaften“ Annahme, dass Teile des Servers – etwa die Datenbank oder das Betriebssystem – nicht zugänglich und „vertrauenswürdig“ sind. Die Forschung von Popa bietet Vertraulichkeitsgarantien, bei denen Server nur verschlüsselte Daten speichern und sie ohne Entschlüsselung verarbeiten müssen. Somit sehen Hacker nur verschlüsselte Daten.

Das Rechnen mit verschlüsselten Daten, das theoretisch möglich ist, hat sich in der Praxis als untragbar ineffizient erwiesen. Popa geht dies an, indem es die Allgemeingültigkeit durch den Aufbau von Systemen für eine breite Palette von Anwendungen mit gemeinsamen Merkmalen ersetzt und Verschlüsselungsschemata entwickelt, die auf diese Anwendungsarchetypen zugeschnitten sind. In SQL-Datenbanken extrahiert Popa beispielsweise einige primitive Operationen, die die meisten Abfragen unterstützen, verwendet Verschlüsselungsschemata, die diese Primitiven effizient unterstützen, und kann daher die meisten Berechnungen in verschlüsselten Datenbanken durchführen.

Popa hat als Senior Researcher eine erstaunliche Anzahl von Prototypsystemen in verschiedenen Anwendungsbereichen entwickelt, die Funktionalität über verschlüsselte Daten bieten. In Opaque, DORY, Metal und CryptDB zeigte sie, wie die Verwendung kryptografischer Schemata, die einige sorgfältig identifizierte primitive Operationen effizient unterstützen, die Ausführung verschlüsselter Datenbanken und Dateisysteme ermöglicht. Die von ihr und ihren Studenten beigesteuerten Prototypen von Helen und Senat ermöglichen es mehreren Organisationen, gemeinsam ein maschinelles Lernmodell zu trainieren oder Datenanalysen über ihre kombinierten verschlüsselten Daten durchzuführen. In Delphi und MUSE werden Modelle für maschinelles Lernen auf der Grundlage der Eingabe des Clients ausgeführt, ohne die Daten dem Modellanbieter preiszugeben oder das Modell an den Client weiterzugeben.

Der ACM Grace Murray Hopper Award wird an den herausragenden jungen Computerfachmann des Jahres vergeben, der auf der Grundlage eines einzigen bedeutenden technischen oder dienstleistungsbezogenen Beitrags ausgewählt wird. Diese Auszeichnung wird von einem Preisgeld in Höhe von 35.000 US-Dollar begleitet. Der Kandidat muss zum Zeitpunkt der Leistung des qualifizierenden Beitrags 35 Jahre oder jünger gewesen sein. Finanzielle Unterstützung für diese Auszeichnung wird von Microsoft bereitgestellt.

Xaver Leroy, Frankreich Sekundarschule; Sandrine Blazy, Universität Rennes 1, IRISA; Zaynah DargayeNomadische Labore; Jacques-Henri JourdanCNRS, Labor für formale Methoden; Michael SchmidtAbsInt Angewandte Informatik; Bernhard Schommer, Universität des Saarlandes und AbsInt Angewandte Informatik GmbH; und Jean Baptiste TristanBoston College erhalten die ACM-Softwaresystempreis für die Entwicklung von CompCertder erste praktisch nützliche Optimierungscompiler, der auf mehrere kommerzielle Architekturen abzielt und über einen vollständigen, mechanisch überprüften Beweis seiner Korrektheit verfügt.

CompCert, 2005 initiiert, ist ein Compiler für die Programmiersprache C und der erste industrietaugliche Compiler mit mechanisch geprüftem Korrektheitsnachweis. Es kann mit den meisten Computerarchitekturen verwendet werden, einschließlich PowerPC-, ARM-, RISC-V- und x86-Architekturen (32 und 64 Bit).

Als es eingeführt wurde, stellte CompCert einen großen Fortschritt gegenüber anderen Produktionscompilern dar, da es keine Probleme mit Fehlkompilierungen gab, da es formal durch maschinengestützte mathematische Beweise verifiziert wurde. Der erzeugte Code verhält sich nachweislich genau so, wie es die Semantik des Quell-C-Programms vorgibt. Dieses Maß an Vertrauen in die Korrektheit des Kompilierungsprozesses ermöglicht es CompCert, die höchsten Sicherheitsstandards für Software zu erfüllen.

Heute wird CompCert als Forschungsprojekt bei Inria, dem französischen Nationalinstitut für Forschung in digitaler Wissenschaft und Technologie, weitergeführt und ist unter kommerziellen und nichtkommerziellen Lizenzen verfügbar (Quellcode offen verfügbar für nichtkommerzielle Nutzung). Andere Forscher bauen auf CompCert auf, und mehrere Unternehmen nutzen es für sicherheitskritische Anwendungen.

Der ACM Software System Award wird einer Institution oder Person(en) präsentiert, die für die Entwicklung eines Softwaresystems anerkannt sind, das einen nachhaltigen Einfluss hatte, der sich in Beiträgen zu Konzepten, in der kommerziellen Akzeptanz oder beidem widerspiegelt. Der Software System Award ist mit 35.000 US-Dollar dotiert. Die finanzielle Unterstützung des Software System Award erfolgt durch IBM.

April BlümToyota Technological Institute in Chicago; Irit DinurWeizmann-Institut; Cynthia DworkHarvard Universität; Frank Mc SherryMaterialise Inc.; Kobbi NissimGeorgetown University und Adam Davison-SmithBoston University erhalten die ACM Paris Kanellakis Theorie- und Praxispreis für ihre grundlegenden Beiträge zur Entwicklung der differenziellen Privatsphäre.

Differentieller Datenschutz ist eine Definition und ein Rahmen für Überlegungen zum Datenschutz in statistischen Datenbanken. Während die Privatsphäre von Personen, die zu einem Datensatz beitragen, seit langem ein Anliegen ist, wussten Informatiker vor der Arbeit der Kanellakis-Empfänger nur, wie sie mehrere spezifische Angriffe auf die Privatsphäre durch eine Reihe unterschiedlicher Techniken abwehren können. Die Grundlage für differenzielle Privatsphäre entstand in den frühen 2000er Jahren aus mehreren Schlüsselpapieren. Auf dem ACM-Symposium über die Prinzipien von Datenbanksystemen (PODS 2003) stellten Dinur und Nissim ein Papier vor, das zeigte, dass jede Technik, die einigermaßen genaue Antworten auf eine große Anzahl von Anfragen ermöglicht, von Natur aus nicht privat ist.

Später eine Reihe von Beiträgen von Dwork und Nissim auf der International Conference on Cryptology (Crypto 2004); sowie Blum, Dwork, McSherry und Nissim beim ACM Symposium on the Principles of Database Systems (PODS 2005); und Dwork, McSherry, Nissim und Smith haben auf der Theory of Cryptology Conference (TCC 2006) den Begriff der differenziellen Privatsphäre weiter definiert und untersucht.

Diese separaten, aber zusammenhängenden Papiere bildeten eine Definition des differenzierten Datenschutzes, die die Art des Datenschutzes erfasst, die in statistischen Umgebungen benötigt wird, wo individuelle Informationen geschützt werden müssen, während gleichzeitig die Entdeckung gemeinsamer Trends ermöglicht wird. Diese grundlegenden Arbeiten schufen ein lebendiges und multidisziplinäres Forschungsgebiet, das unter anderem zu praktischen Anwendungen von Differential Privacy in der Industrie und beim US Census Bureau führte.

Die Autoren zeigten auch, dass ihre Definition Nachbearbeitungs- und Kompositionseigenschaften umfasst, die das Design, die Analyse und die Anwendung von differenziell privaten Algorithmen erleichtern. Der Laplace- und der Gaußsche Rauschmechanismus, die differenziell private Analoga von statistischen Abfragelernalgorithmen aufweisen, sind ebenfalls aus der Arbeit der Kanellakis-Empfänger zur differenziellen Privatsphäre hervorgegangen.

Der ACM Paris Kanellakis Theory and Practice Award würdigt spezifische theoretische Errungenschaften, die einen signifikanten und nachweisbaren Einfluss auf die Computerpraxis hatten. Diese Auszeichnung ist mit einem Preis in Höhe von 10.000 US-Dollar verbunden und wird durch Beiträge der Familie Kanellakis gestiftet, mit zusätzlicher finanzieller Unterstützung durch die Special Interest Groups on Algorithms and Computation Theory (SIGACT), Design Automation (SIGDA), Management of Data (SIGMOD) von ACM. , and Programming Languages ​​​​(SIGPLAN), der ACM SIG Projects Fund und einzelne Beiträge.

Carla Gomes der Cornell University erhält die ACM-AAAI-Allen-Newell-Preis für den Aufbau und die Pflege des Bereichs Computational Sustainability und für grundlegende Beiträge zur künstlichen Intelligenz.

Gomes ist führend in der KI, insbesondere in den Bereichen Argumentation, Optimierung und Integration von Lernen und Argumentation. Sie ist die treibende Kraft hinter dem neuen Teilgebiet Computational Sustainability und verkörpert die Werte multidisziplinärer Forschung und sozialer Wirkung. Ihre Forschung bringt die Kerninformatik und KI voran und stellt gleichzeitig reichhaltige Verbindungen zu anderen Disziplinen her.

Gomes hat die Integration von Methoden aus KI und Operations Research maßgeblich vorangetrieben. Mit Mitarbeitern leistete sie Pionierarbeit bei randomisierten Neustarts und Algorithmus-Portfolios für kombinatorische Löser. Diese Arbeit hatte einen enormen praktischen Einfluss auf Löser für Erfüllbarkeit (SAT), gemischte ganzzahlige Programmierung (MIP) und Erfüllbarkeits-Modulo-Theorien (SMT). Gomes entdeckte und charakterisierte schwerschwänzige Laufzeitverteilungen und Hintertürvariablen in der kombinatorischen Suche und erklärte die großen Laufzeitvariationen kombinatorischer Löser. Sie führte auch XOR-Streamlining ein, eine neuartige Strategie für die Modellzählung, die ein wichtiger Schritt für weitere Fortschritte bei der effizienten probabilistischen Inferenz war.

Inspiriert von ihren frühen Arbeiten zur Versuchsplanung für das Stickstoffmanagement und zur Gestaltung von Wildtierkorridoren konzipierte Gomes eine ehrgeizige Vision für computergestützte Nachhaltigkeit: ein hochgradig interdisziplinäres Forschungsgebiet, das computergestütztes Denken einbezieht, um kritische Nachhaltigkeitsherausforderungen zu lösen.

Als Lead Principal Investigator (PI) von zwei National Science Foundation (NSF) Expeditions Awards hat Gomes Computational Sustainability zu einem robusten und lebendigen Teilgebiet ausgebaut. Sie hat gezeigt, dass die Bewältigung von Herausforderungen in der Nachhaltigkeit oft zu transformativer Forschung in der Informatik führt und darüber hinaus erhebliche praktische Auswirkungen hat. Gomes und ihre Mitarbeiter entwickelten einen Rahmen zur Berechnung der hochdimensionalen Pareto-Grenze ökologischer und sozioökonomischer Kompromisse beim Ausbau von Staudämmen im Amazonas-Regenwald.

Gomes leistete auch Pionierarbeit beim Einsatz von KI in der Materialforschung. Zusammen mit ihrem Team entwickelte sie Deep Reasoning Networks, ein neuartiges Computerparadigma, das Deep Learning mit Constraint Reasoning über reichhaltiges Vorwissen integriert. Dieser Rahmen wurde verwendet, um das Kristallstruktur-Phasenabbildungsproblem zu lösen, was zur Entdeckung neuer Solarbrennstoffmaterialien für eine nachhaltige Energiespeicherung führte.

Der ACM-AAAI-Allen-Newell-Preis wird einer Person präsentiert, die für Karrierebeiträge ausgewählt wurde, die eine Bandbreite innerhalb der Informatik haben oder die Informatik und andere Disziplinen überbrücken. Der Newell-Preis wird von einem Preis in Höhe von 10.000 US-Dollar begleitet, der von ACM und der Association for the Advancement of Artificial Intelligence (AAAI) sowie von individuellen Beiträgen bereitgestellt wird.

Über ACM
ACM, die Association for Computing Machinery, ist die weltweit größte pädagogische und wissenschaftliche Computergesellschaft, die Computerpädagogen, Forscher und Fachleute zusammenbringt, um den Dialog anzuregen, Ressourcen auszutauschen und die Herausforderungen des Bereichs anzugehen. ACM stärkt die kollektive Stimme des Computerberufs durch starke Führung, Förderung der höchsten Standards und Anerkennung technischer Exzellenz. ACM unterstützt das berufliche Wachstum seiner Mitglieder, indem es Möglichkeiten für lebenslanges Lernen, Karriereentwicklung und professionelles Networking bietet.

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