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真实的图灵:并非万事成谜

来源:百度百家作者:《时间线》杂志发布时间:2015-09-29

【导读】艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing,1912年6月23日-1954年6月7日),英国数学家、逻辑学家,被称为计算机之父,人工智能之父。1931年图灵进入剑桥大学国王学院,毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位,二战爆发后回到剑桥,后曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma,帮助盟军取得了二战的胜利。图灵对于人工智能的发展有诸多贡献,提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法,即图灵试验,至今,每年都有试验的比赛。此外,图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。

??? 艾伦·图灵出生于1912年英国伦敦,一个英式公务员家庭。这一代英国人注定要经历两次世界大战,亲历自己生活的日不落帝国从超级大国的位置上退居二线。图灵的求学经历和当时很多同一阶层的男孩近似:早早离开父母进入公学,之后进入牛津、剑桥这样的大学学习。如果英国社会一成不变,他们恐怕会成为公务员、军官或者工程师,效力于大英帝国。

??? 同样和很多男孩一样,图灵对于这种生活安排不能说是适应,在公学里他经常被人欺负,自己也不太能照顾好自己,哪怕是他擅长的数学,一开始的成绩也不出挑。在公学中,他结识了一位好朋友,也萌生了最初的爱情。他喜欢上了一位名叫克里斯托弗的男生,两人常一起学习。至少在公学里,男孩之间的友谊只要没有过火的表达,大概不会被认为是同性恋。不幸的是,克里斯托弗患有结核病,在某一年假期中去世。

??? 图灵渐渐表现出了数学才能,1931年他进入剑桥大学国王学院,1934年毕业,之后留在国王学院继续研究。1936年,他提交了的第一项重要成就《论可计算数及其在判定问题上的应用》。这篇论文讨论了当时数学领域非常热门的话题“可计算问题”。在论文中,他设想了一种奇特的机器:拥有一个笔头,能够在一条无限长的纸带上左右移动,根据纸带上的信息进行操作。图灵证明,这台机器能够解决任何数学问题。图灵在解决这个问题时,上承数学研究中理论程度极高的数论领域,同时又用一个非常形象化的思想实验来处理问题。我们之后会看到,这种将最抽象和最具象融为一体的风格会贯穿图灵一生的研究。

??? 1936年的论文只在专业领域引起了一些反响。但正因为对这个领域的研究,让图灵了解了另一位大数学家阿隆佐·邱奇。和如今不一样,在那时的欧洲,博士学位并非学术工作的“标配”。尽管图灵已经发表了极具原创性的论文,但他还不是图灵博士。1937年到1938年,图灵远涉普林斯顿大学,师从邱奇完成了自己的博士学位,之后回到剑桥继续研究。和电影中孤独天才的形象不同,图灵周围是活跃的科学家们,希尔伯特、维特根斯坦、罗素、凯恩斯……还有一群普通人不是很熟悉的科学家都曾在剑桥教学。图灵对当时的数学和工程成就非常熟悉,这让他在二战爆发后得以在另一个领域大放异彩。

??? 1939年,希特勒的潜艇不停破坏英国的补给线,空军轰炸英国的各大城市。纳粹没有组织起对英国本土的跨海进攻,却希望通过这种手段让英国人不战而降。这一年,图灵应征加入了皇家海军,在军情六处管理的一个情报机构从事密码破译工作。

??? 人类发明密码由来已久,直到二战时期,字母加密的基本思想还是没有脱离用一个字母替换另一个。例如,我们可以将26个英文字母打乱,再将新顺序和原来顺序一一对应。写好一段文字后,只要用新顺序把原来的字母替换一遍就可以加密一段文字。接受信息的一方只要有一份新顺序的字母表,就能成功的将信息解密到原来的状态。这种简单的密码在千年历史中已经积累了各种破译办法,二战中每天海量的无线电信息发送再用如此简单的密码就不堪一击了。德国人发明了一种叫做“谜”(enigma)的机器,它配有一套接线、数个转子,每天密码员只要切换一下接线和转子的顺序,就可以切换全套加密手法。这套手段对于密码员的操作非常简单,却制造出极为复杂的加密,在二十四小时内,对方的解密人员没法摸清它的规律。只要这一天过去,解密者掌握的所有信息都可能作废。

??? 图灵的手法并非完全来自原创。他获得了当时波兰数学家为抵抗纳粹制造的炸弹机,这台机器能大量计算,尽可能快地找到接线和转子的对应关系。图灵天才地改进了这一台机器,并不断地领导自己的小组针对德军的改变提供新的计算结果。他们请一家精密仪器制造厂制造了多台,这让他们在对付德军密码时占尽了先机。这一往事被当做机密尘封多年,战后很长时间,德国人都不知道自己的密码被英美两国全面破译。

??? 图灵也不是一位孤胆英雄,他有一群聪明的合作者,更多辛勤工作的女性机要秘书。其中一些女性在三四十年代的英国,还曾经冲破性别的藩篱,投身于解密工作。这个团队驻扎在布莱切利花园,我们就是用这个名字回忆这段不见硝烟的英雄业绩的。

??? 战后,一切回到正轨,但国际形势已大变。战争中电子技术的应用让各国都意识到了电子计算机的可能性。于是,在美国主要由冯·诺依曼领导的团队开始发力。这位二十世纪的科学巨人发现了1936年图灵的那篇论文,并要求他在EDVAC计算机团队中的科学家和研究者阅读这篇论文,图灵的思想由此真正融入了进了计算机的研发。

??? 在英国,参与了几年不算成功的国家项目后,图灵先是回到剑桥,又去曼彻斯特大学任教。此时,他已是英国电子计算机研发的重要人物。

??? 在曼彻斯特,他也取得了另一项成就,即研究了植物形态的化学和数学基础,以及动物斑纹的数学基础。这个研究非常具有图灵风格,将数学和具象可见动植物形态联系起来。可惜,这部分研究没有形成完整的体系,生前也未能发表。在这几年,他也热衷于参加机器是否能够思考的讨论。在一篇写给哲学杂志《心灵》的论文中,他提出一种叫做“模仿游戏”思想实验,一男一女在房子中答话,企图欺骗房子外面的人。他指出,如果我们仅仅根据和一个人简单的交流就判断他能够思考,那么我们没理由不对一台机器一视同仁。这个思想,后来发展成了著名的图灵测试。

??? 正是在曼彻斯特,图灵以他时不时的懵懂引来了大麻烦。他交往了一个年轻人,和他这位大学教授、一个绅士相比,这个人的社会阶层不高。交往后不久,图灵家中失窃。和电影中邻居报警不同,图灵认为他的男友偷了东西并自己报警。结果没过几个回合,警察就挖出了他俩的关系并当做意外收获。图灵坚持无罪辩护,剑桥知识界的朋友们也纷纷援助。最终,他的哥哥劝说图灵认罪,并接受注射激素的化学阉割。

??? 将同性恋定罪的法律在英国几经变化,战后正是一段肃杀的时期。当时,一种新的思潮影响了大家对同性恋的认知,人们不仅将之视为一种道德上的堕落,还将它视为生理疾病。于是,同性恋者不仅要被羞辱、失去人身自由,还要被“治疗”。伤害加上羞辱,羞辱加上伤害,这些都落在这位天才身上。1954年,图灵为所有人制造了最后一个谜。他死在家中,咬了沾有氰化物的苹果。他的去世让很多人震惊。考虑到当时对他的“治疗”已经结束,他已经像是一位名誉受损的名人,恢复了大学中的工作。而且,他热衷于做金属实验,家中存有用于镀金的氰化物,这些物品可能污染了他的食品。其实,我们没有足够的证据证明图灵选择了自杀。然而一切都已经太晚,图灵于1954年6月7日离世,享年41岁。

??? 2009年,英国首相戈登·布朗在报纸上撰文,向图灵道歉;2013年,英国司法大臣宣布英女王赦免图灵的“犯罪”。据统计,在这一份迫害同性恋者的法案实施期间,共有四万九千多人判罪,如今图灵的家人和很多人一起请愿,希望英国政府宣布赦免当时所有被判有罪的人。

??? 图灵的天才令人着迷,悲剧让人叹息,传记作家安德鲁·霍奇斯称他为“如谜的解谜者”。然而,并非万事成谜,他的成就如此确凿,不会因为时人的无知、狭隘和暴戾减低分毫。