他是計算機(jī)之父,天才數(shù)學(xué)家,也是二戰(zhàn)中拯救千萬人的超級英雄,科技文明因他而改變走向。因為性取向他遭到不公平對待,而過早離開人世。許多年后,人們想起他,才發(fā)現(xiàn)時代辜負(fù)了他的偉大。
辭世50余年后,阿蘭圖靈開始成為流行文化塑造出來的英雄,二戰(zhàn)中破譯德軍密碼,英年早逝死因成謎,都給這位超越時代的天才增添了傳奇色彩。他擁有的數(shù)學(xué)天賦拯救了數(shù)以萬計的生命,卻因性取向被當(dāng)時的社會所譴責(zé)唾棄。他的存在充滿光芒,結(jié)局卻黯淡悲涼。
他短短 42 年的一生中,在人工智能和計算機(jī)兩個完全不同領(lǐng)域,兩次改變了人類文明的走向。他生前沒子嗣,卻在死后卻有了無數(shù)個「父親」頭銜,比如「計算機(jī)之父」「人工智能之父」等等。今天風(fēng)馬牛就和大家聊聊這謎一樣的男子。
▲天賦與個性共同塑造了圖靈
圖靈 1912 年出生,他的父親是英國駐印度的公務(wù)員。父母因為工作原因住在印度,圖靈和他的哥哥幼年在英國度過,由保姆照顧。據(jù)圖靈的保姆說他從小就正直、聰明,和別人下棋,他從不讓子,也不悔棋。據(jù)他母親回憶,圖靈 3 歲時就進(jìn)行了他的首次「實驗」,他把一個玩具木頭人的小胳膊、小腿掰下來栽到花園里,等待長出更多的木頭人。
到了 8 歲,他更開始嘗試寫一部科學(xué)書籍,題目為《關(guān)于一種顯微鏡》。在這部很短的書的開頭和結(jié)尾,他都用同一句話「首先你必須知道光是直的」作前后呼應(yīng)。小圖靈走在路上有個習(xí)慣,看到路燈就停下來看編號。他喜歡冰球場,因為冰球場的邊線是一道有趣的幾何題。
▲幼年時的圖靈聰明可愛
14 歲時,圖靈被英國著名的中學(xué)錄取,他中學(xué)成績不是特別出色,但上數(shù)學(xué)課他不聽講,也不看書,所有定理都是自己推出來的。這等于是把所有中學(xué)以前的數(shù)學(xué)從頭發(fā)現(xiàn)一遍。化學(xué)課也如此,他自己就做成過從海藻里分離碘的實驗,而這種實驗連化學(xué)老師都弄不清楚。
他在 15 歲時就能寫出「相對論」的提要,在 17 歲和 18 歲時兩次獲得自然科學(xué)獎。圖靈中學(xué)時讀過《每個兒童應(yīng)該知道的自然奇觀》,這本書開啟了他的科學(xué)視野,并對他理解人與機(jī)器之間的關(guān)系產(chǎn)生了更深刻的影響。該書認(rèn)為人體也是一臺機(jī)器,雖然比任何手工制作的機(jī)器都要復(fù)雜千萬倍,但其本質(zhì)上仍然是一臺機(jī)器。圖靈堅信自己的身體也是一臺機(jī)器,后來也因探索機(jī)器和人類間的聯(lián)系被世人銘記。
在中學(xué)時,圖靈害羞、孤獨,似乎總是衣衫不整,說話吞吞吐吐。他沒能與其他男孩打成一片,只和一個叫克里斯(Christopher Morcom)的男孩交往密切,這個男孩比圖靈大一歲,也高一級。圖靈說克里斯是他的初戀,他對克里斯的愛,是那種仰望的愛,他會崇拜克里斯踩過的泥土。
以圖靈的一生為原型創(chuàng)作
他們在科學(xué)和數(shù)學(xué)上有著共同的興趣,他們一起做化學(xué)實驗,交流數(shù)學(xué)公式,探討最新的天文學(xué)和物理學(xué)著作??死锼沟膲粝胧强既雱虼髮W(xué)三一學(xué)院,為了和克里斯繼續(xù)做同學(xué),圖靈提前一年參加了大學(xué)入學(xué)考試。
他們一起參加了劍橋的入學(xué)考試,但圖靈因偏科嚴(yán)重落榜,克里斯被錄取。第一次考取劍橋失敗,圖靈卻說他和克里斯在劍橋一起考試的時候是他這一生中最美好的日子。不過很不幸,兩個月后克里斯因病突然去世。18 歲的圖靈幾乎垮了,讀克里斯的學(xué)校,完成他的科學(xué)夢想,成了圖靈一生的目標(biāo)。
19 歲的圖靈如愿地考上了劍橋大學(xué),他被三一學(xué)院和國王學(xué)院同時錄取,由于三一學(xué)院不提供獎學(xué)金,而國王學(xué)院提供獎學(xué)金,圖靈選擇了在國王學(xué)院讀數(shù)學(xué)專業(yè)。
大概在圖靈 21 歲時,他開始對數(shù)理邏輯發(fā)生興趣。數(shù)理邏輯又叫形式邏輯,是邏輯學(xué)的一個重要分支。數(shù)理邏輯用數(shù)學(xué)方法,也就是用符號和公式、公理的方法去研究人的思維過程、思維規(guī)律,其目的是建立一種精確的、普遍的符號語言,用符號去推理演算,以便用演算去解決人如何思考、推理等問題。
▲圖靈機(jī)示意圖:人工智能的起點
簡單來說,就是用一套符號語言代替人的自然語言去計算、思考、推理,比如「二進(jìn)制」 1 和 0 的計算方法就是人設(shè)計出來的符號語言,而「十進(jìn)制」就是人的自然語言。第一批計算機(jī)專家多是擅長符號語言的邏輯學(xué)家,比如創(chuàng)造了第一臺計算機(jī)的馮·諾依曼就是邏輯學(xué)家。
圖靈一生最重要的貢獻(xiàn)之一,是他于 24 歲時發(fā)表的論文《論可計算數(shù)及其在判定問題上的應(yīng)用》。他認(rèn)為大腦的邏輯結(jié)構(gòu)可以用機(jī)器來實現(xiàn),他想用機(jī)器建造一座大腦。圖靈在這篇文章中用精確的數(shù)學(xué)邏輯,描繪出了大腦的機(jī)器模樣,這個機(jī)器就被稱為「圖靈機(jī)」,后人稱作計算機(jī)。
這個機(jī)器的運作模式是機(jī)器先輸入一個信息,對其進(jìn)行編程、處理,得出一個結(jié)果,再對結(jié)果進(jìn)行處理,得出新的結(jié)果,如此循環(huán)往復(fù)。「圖靈機(jī)」使用的是機(jī)器更容易識別和讀寫的二進(jìn)制,而不是人類熟悉的十進(jìn)制。圖靈機(jī)本身不是計算機(jī)模型,而是數(shù)學(xué)模型,它對計算的本質(zhì)認(rèn)識,奠定了整個計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)。
圖靈機(jī)還證明了通用數(shù)學(xué)計算機(jī)是可制造出來的,圖靈的理論對以后馮·諾依曼的計算機(jī)思想產(chǎn)生很大影響。后來,為紀(jì)念他在計算機(jī)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn),美國計算機(jī)協(xié)會于 1966 年設(shè)立圖靈獎,此獎項被譽(yù)為計算機(jī)科學(xué)界的諾貝爾獎。
圖靈在劍橋大學(xué)畢業(yè)后,去了美國普林斯頓大學(xué)讀博士,這一階段圖靈對密碼學(xué)有了濃厚的興趣。密碼學(xué)是涉及科學(xué)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的學(xué)科,密碼創(chuàng)建者要偽裝和隱藏,靠數(shù)字本身的復(fù)雜度和無序性來設(shè)置障礙,破譯者要在看似無序的數(shù)字中間尋找秩序和規(guī)律。
在信息流通性還不強(qiáng)的二戰(zhàn),每一段情報都具有巨大的價值。當(dāng)時德國擁有號稱是同時代最為可靠的通訊密保機(jī)器——恩格瑪機(jī)(enigma),作為情報保密手段。恩格瑪機(jī)能把平常的語言文字(俗稱「明文」),自動轉(zhuǎn)變?yōu)榇a(俗稱「密文」),再通過無線電或電話線路秘密傳送出去。
▲密碼要靠數(shù)字本身的復(fù)雜度
和無序性設(shè)置障礙
「密文」即使被他人截獲,也令人不知所云。恩格瑪機(jī)配有一套接線、數(shù)個轉(zhuǎn)子,密碼員只要切換一下接線和轉(zhuǎn)子的順序,就能制造出極為復(fù)雜的密碼,周而復(fù)始,每天更換。這就意味著,只要在 24 小時內(nèi),解密員沒能找出規(guī)律,已經(jīng)掌握的所有信息都可能作廢。
由于恩格瑪機(jī)的存在,英國對于手頭所截獲的德軍加密信息毫無辦法,只能聚集大量學(xué)者,在布萊切利公園設(shè)立破解園進(jìn)行解密工作。英國政府傳統(tǒng)上是雇用古典文學(xué)學(xué)者來從事解碼工作,因為這些人在解讀困難語言方面受過最好的訓(xùn)練。但是隨著戰(zhàn)爭的臨近,為了分析類似恩格瑪機(jī)的復(fù)雜編碼設(shè)備,他們也請來了數(shù)學(xué)家。
英國政府政府請來了數(shù)學(xué)家
1939 年 9 月二戰(zhàn)爆發(fā),圖靈就到了布萊切利破解園參加密碼破譯工作。圖靈負(fù)責(zé)破譯德國海軍的密碼,德軍使用密碼與潛水艇進(jìn)行通信,而這些潛水艇對駐扎在美國和英國間的大西洋護(hù)航艦隊極具威脅。
恩格瑪機(jī)是一種機(jī)器,如果用人力來對抗,自然就落了下風(fēng),所以圖靈認(rèn)為要制造一種機(jī)器,用機(jī)器與恩格瑪機(jī)對決。這個機(jī)器要既能讀取電報原文,還可承受復(fù)雜的電路計算,最后的結(jié)果能輸出到打字機(jī)上。圖靈不懈地努力破解著恩格瑪機(jī),在長期觀察中,他發(fā)現(xiàn)德軍密碼中隱藏著幾個明顯的規(guī)律:其一是永遠(yuǎn)不會把一個字母加密成本身:即不會把 A 加密成 A ,把 B 加密成 B。
利用這一缺陷,圖靈和同事們排除這些已知,余下的再窮舉。其二是德國人使用的密匙都是相鄰的字母,這使得破解的計算量被大大減少了;其三是使用密碼前的電報通常會有固定語句,比如說今天是星期幾,今天天氣如何,更重要的還有一句「希特勒萬歲」,而這又為捕捉密碼提供了更多的線索。圖靈還會誘使對方發(fā)一些固定的信息,然后通過一套數(shù)學(xué)算法破解密匙。
1940 年 3 月,圖靈制造出了破譯恩格瑪機(jī)的電氣機(jī)械裝置「炸彈機(jī)(Bombe)」。據(jù)后來解密的文件,「炸彈機(jī)」破譯了德軍 90% 以上的「恩格瑪機(jī)」情報,為贏得戰(zhàn)爭勝利作出了極其重要的貢獻(xiàn),這一成就使得英軍能夠掐著德軍脈門進(jìn)行作戰(zhàn)。
▲「炸彈機(jī)」能夠使英軍
摸著德軍的脈門進(jìn)行作戰(zhàn)
比如,駐扎北非的隆美爾是希特勒手下最杰出的將領(lǐng),「炸彈機(jī)」問世之后,盟軍每每破譯他與總部的電報往來,總是能摧毀他的補(bǔ)給和運輸部隊。知道隆美爾「彈盡油絕」的處境后,英軍統(tǒng)帥蒙哥馬利發(fā)動「阿拉曼戰(zhàn)役」,一舉將其擊敗。隨后,在大西洋海戰(zhàn)和諾曼底登陸,甚至美日間的中途島海戰(zhàn)中,「炸彈機(jī)」也發(fā)揮了重要作用。這些成果,為世界反法西斯戰(zhàn)爭的最后勝利,奠定了堅實的基礎(chǔ)。
在空戰(zhàn)取得勝利之后,英國首相丘吉爾曾在下議院發(fā)表演講,贊嘆「在文明沖突史上,從沒有如此眾多的人如此感激如此少數(shù)的人?!?/span>此話既是對空軍飛行員的表揚(yáng),也是對破譯密碼的情報人員的褒獎。圖靈在 1946 年榮獲「不列顛帝國勛章」,這是英國皇室給予為國家和人民做出巨大貢獻(xiàn)、立下大功人士的榮譽(yù)。
▲《機(jī)械姬》
機(jī)器像人類一樣有思維和情緒
二戰(zhàn)后,圖靈開始從事「自動計算機(jī)」的邏輯設(shè)計和具體研制工作。1950 年他發(fā)表論文《計算機(jī)器與智能》,他提出了機(jī)器能否思考這個問題,為后來的人工智能科學(xué)提供了開創(chuàng)性的構(gòu)思。這一創(chuàng)想本質(zhì)上是個哲學(xué)問題:人類是否能賦予機(jī)器智能,而機(jī)器有了思想后「會不會犯錯」「會不會擁有情緒」以及 100 年后的今天仍在被討論的「會不會反抗并消滅人類」。
為了證明機(jī)器是否能夠思考,他又發(fā)明了「圖靈測試」,即讓測試者面向兩個對象,一個為機(jī)器,一個為自然人,提出一系列問題。如果根據(jù)雙方的回答,測試者無法辨別哪個是機(jī)器的回答,則可以論斷該機(jī)器具備人工智能。圖靈測試在今天仍被沿用。圖靈指出,最好的人工智能研究應(yīng)該著眼于為機(jī)器編制程序,而不是制造機(jī)器。
圖靈是個典型的理工男,平時不修邊幅,常年穿一件亂糟糟的套頭衫,有時候和他說話,明顯能感覺到他精神恍惚,沉浸在自己的世界里面。他很好打交道,不過性格木訥孤僻,在熱情人群中會顯得無所適從,社交能力很差。
比如說,圖靈有花粉過敏癥,這時正值二戰(zhàn)期間,他拼命給領(lǐng)導(dǎo)打報告說需要一個防毒面具。戰(zhàn)爭期間物資緊張,而且在公共場合戴防毒面也會影響和同事的工作,領(lǐng)導(dǎo)拒絕了他的要求。圖靈竟然為了防毒面具這件小事,給英國首相丘吉爾寫信,后來丘吉爾批示同意他的要求,他才算戴上了防毒面具。
▲他的長跑成績能贏奧運銀牌得主
圖靈還有一點數(shù)學(xué)家式的神經(jīng)質(zhì),經(jīng)常在心里數(shù)數(shù)。他有一輛破舊的自行車,每蹬 12 下,車鏈就會脫落。圖靈不去修理它,而是數(shù)腳踏板轉(zhuǎn)的圈數(shù),然后趕在車鏈掉下之前下車,調(diào)整車鏈。后來他親手做了一個計數(shù)器,每到計數(shù)器顯示 12 之前,就調(diào)整一次車鏈。
圖靈不是那種只會寫公式弱不禁風(fēng)的宅男,他還是個長跑名將,他的長跑紀(jì)錄達(dá)到了奧運水平。在布萊徹利莊園工作時,他經(jīng)常要到倫敦開會,戰(zhàn)時單位派車不方便,圖靈只是說一句「我自己解決吧」,六十四公里路跑著就去了,開完會再跑著回來。他的馬拉松最好成績是 2 小時 46 分 3 秒,比1948 年奧林匹克運動會金牌成績慢 11 分鐘。 1948 年的一次跨國賽跑比賽中,他甚至跑贏了同年奧運會銀牌得主。
1951 年 12 月,圖靈在曼徹斯特的街上遇見了一個年輕人阿諾德·莫里。這個人工人出身,正處于偷竊罪緩刑期,而且沒有工作。圖靈和莫里共進(jìn)了午餐,一起回到了圖靈的家里。在接下來的一個月,他們還相會了幾次。之后,由于莫里的原因,圖靈的性取向公之于眾。在當(dāng)時的英國,同性戀不僅被認(rèn)為是道德的敗壞,更被明文規(guī)定一旦發(fā)現(xiàn)就會被處牢獄之災(zāi)或化學(xué)閹割。
▲《模仿游戲》
「劍橋教授因同性戀而獲罪」
圖靈則認(rèn)為國家沒權(quán)干涉私生活,并在法庭上直言不諱地道明了自己的態(tài)度。理所當(dāng)然的,法律不會因為圖靈一個人發(fā)生改變,當(dāng)時的法庭判定圖靈需要受刑或接受化學(xué)閹割。為了避免因坐牢耽擱了自己的研究,圖靈選擇了后者,在身體內(nèi)持續(xù)注射雌激素。
1954 年 6 月,人們在房間中發(fā)現(xiàn)了圖靈的尸體,尸體旁邊還有一個被咬了一口的蘋果,蘋果上被檢出含有氰化鉀。關(guān)于圖靈死亡是自殺還是他殺,至今仍是個謎。
然而正是這個被咬了一口的蘋果,引起了互聯(lián)網(wǎng)上最大的懸案:蘋果公司因感懷圖靈對發(fā)明計算機(jī)所做的貢獻(xiàn),同時感慨一代天才的悲慘結(jié)局,遂用「咬了一口的蘋果」作為公司logo,向偉大的圖靈致敬。
▲蘋果公司的LOGO
后來《喬布斯傳》的作者專門為此事采訪了喬布斯本人。喬布斯回應(yīng):「多希望當(dāng)年是這樣想的,但確實不是。」,但言語中分明對圖靈的貢獻(xiàn)充滿了感懷和尊敬。
2009 年,在超過 3 萬人的簽名請愿下,時任英國首相布朗代表英國政府向圖靈及其家人正式道歉。2012 年,圖靈誕辰百年,包括物理學(xué)家史蒂芬·霍金在內(nèi)的 10 位名人,致函呼吁首相卡梅倫,要求英國政府赦免圖靈所謂的「嚴(yán)重猥褻」罪行。直到 2013 年,英國女王正式宣告了對圖靈「嚴(yán)重猥褻」罪的赦免。這位被歷史虧待的人,終于等來了被公正評價的那天。
▲上帝派來的天使,來去匆匆
牛津大學(xué)著名數(shù)學(xué)家安德魯·哈吉斯在為圖靈寫的傳記《謎一樣的圖靈》中這樣描述到:「圖靈似乎是上天派來的一個使者,匆匆而來,匆匆而去,為人間留下了智慧,留下了深邃的思想,后人必須為之思索幾十年、上百年甚至永遠(yuǎn)?!?/span>圖靈留下的偉大思想還在演化前進(jìn),它依舊讓世人驚訝,讓人為之興奮。
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