艾倫·圖靈的傳奇人生

1954年6月7日，41歲的艾倫·圖靈被發(fā)現(xiàn)在家中的床上去世。在他的床頭，放著一個被咬了一口的、泡過氰化物的蘋果。

這位偉大的英國科學家，選擇了以這種特殊方式，離開他所摯愛的世界。他的悲劇性結(jié)局，與他的傳奇一生形成了鮮明對比。

艾倫·圖靈究竟是一個什么樣的人？他為什么會被譽為計算機科學之父、人工智能之父？他為人類做出了怎樣的貢獻？又遭遇了怎樣的命運？

今天這篇文章，就讓我們深入回顧他的生平往事。

█天才的萌芽

1912年6月23日，艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing，也有譯為阿蘭·圖靈）出生于英國倫敦帕丁頓。

圖靈的父親，是一位派駐在印度公務(wù)署工作的公務(wù)員。他的母親則是印度一家鐵路公司總工程師的女兒。1907年，兩人在一艘從印度到英國的船上相遇，后來結(jié)婚。圖靈是他們的第二個孩子。他還有一個哥哥，叫做約翰。

圖靈的父母在圖靈出生后，又返回印度工作。兄弟倆被交給一對退休夫婦（圖靈父母的朋友）撫養(yǎng)。這種情況在當時很常見。

兒時的圖靈

年幼的圖靈，早早展現(xiàn)出與眾不同的天分。他三四歲時就自己學會了閱讀，對數(shù)字和智力游戲特別著迷，且充滿想象力。

他母親回憶說：“他把一個玩具木偶的胳膊、腿掰下來栽到花園里，期待能‘生長’出更多的玩具木偶，那年他3歲?！?/p>

1922年，圖靈進入哈茲勒赫斯特預(yù)備學校學習。他對地圖、國際象棋和化學非常感興趣，經(jīng)常閱讀自然科學方面的書籍。

1926年，圖靈如愿考入倫敦著名的謝伯恩公學（Sherborn），接受良好的中等教育。

在校期間，他表現(xiàn)出超常的天才與對數(shù)學的愛好。在沒有學過微積分的時候，他就已經(jīng)能求解出高深的數(shù)學難題了。他特別著迷于愛因斯坦的相對論，不僅能夠讀懂，還撰寫了相關(guān)內(nèi)容提要。他還獲得了國王愛德華六世數(shù)學金盾獎?wù)隆?/p>

前排左一為艾倫·圖靈

圖靈的性格比較孤僻，且行為舉止與常人不同。因此，他經(jīng)常受到同學的欺凌和冷落。但是，他也交到了一個好朋友，那就是大他一級的學長——克里斯托弗·莫克姆（Christopher Morcom）。

克里斯托弗也是一個數(shù)學愛好者，成就優(yōu)異。兩人經(jīng)常在一起探討數(shù)學問題，建立了深厚的優(yōu)異。

事實上，對于圖靈來說，這份感情甚至超過了友誼。他把克里斯托弗當成自己的人生知己，并對他產(chǎn)生了“感情”。

圖靈和克里斯托弗相約一起考入劍橋大學最著名的“三一學院”。不幸的是，克里斯托夫因患肺結(jié)核，英年早逝。

這對圖靈造成了巨大的打擊。他在寫給母親的信中說道：“除了克里斯托弗之外，我不會再跟任何人成為朋友?！?/p>

1931年，圖靈從中學畢業(yè)后，仍想進入劍橋大學的“三一學院”，但兩次均未被錄取，只好進入了劍橋大學的另外一所學院——“國王學院”。

1935年，圖靈的第一篇數(shù)學論文《左右殆周期性的等價》發(fā)表于《倫敦數(shù)學會雜志》。同年，他還撰寫了《論高斯誤差函數(shù)》一文，名聲大噪。

完成學業(yè)后，年僅23歲的圖靈直接當選為國王學院的研究員，成為劍橋大學有史以來最年輕的研究員之一。這一年，他還獲得了“史密斯數(shù)學獎”。

█圖靈機與可計算理論

1936年5月，圖靈發(fā)表了題為《論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用》的論文，引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。

在這篇論文中，圖靈描述了一種可以輔助數(shù)學研究的機器，后來被人稱為“圖靈機”。

圖靈機不是一種具體的機器，而是一種思想模型。

它有一條無限長的紙帶，紙帶分成方格，每個方格可以存儲一個符號。有一個讀寫頭在紙帶上移動，讀取符號并根據(jù)一組預(yù)設(shè)規(guī)則決定下一步行動。這個設(shè)想最卓越之處在于，它第一次在純數(shù)學的符號邏輯和實體世界之間建立了聯(lián)系。

圖靈機雖然簡單，但運算能力極強，可以計算出所有想象到的可計算函數(shù)。經(jīng)典的計算機，實際上就是一個通用的圖靈機。后來的馮·諾依曼計算機，是圖靈機的一種物理化。

圖靈發(fā)表的另一篇文章——《可計算性與λ可定義性》，拓寬了阿隆佐·丘奇（Alonzo Church）提出的“丘奇論題”，形成“丘奇-圖靈論題”。這一論題對計算理論的嚴格化，對計算機科學的形成和發(fā)展具有奠基性意義。

1936年9月，圖靈應(yīng)邀到美國普林斯頓高級研究院學習，在丘奇的指導(dǎo)下攻讀博士學位。

在普林斯頓，圖靈遇見了很多知名科學家，其中就包括馮·諾依曼。馮·諾依曼非常欣賞圖靈的才華，兩人經(jīng)常進行學術(shù)交流探討。

1938年，圖靈獲得普林斯頓大學博士學位（論文題目為“以序數(shù)為基礎(chǔ)的邏輯系統(tǒng)”）。馮·諾依曼強烈建議圖靈能夠留在美國，擔任自己的助理，但被婉拒。

隨后，圖靈回到英國，繼續(xù)在劍橋大學國王學院任研究員。

█Bombe和密碼破譯

圖靈返回英國時，整個歐洲大陸已經(jīng)籠罩在戰(zhàn)爭的陰云之中。

圖靈作為數(shù)學家，非常擅長密碼學。所以，英國政府經(jīng)常就密碼問題向圖靈尋求幫助。英國政府的GC&CS（編碼與密碼）學院，也邀請過圖靈到總部講課。

1939年，英國政府在倫敦東北50英里的布萊切利莊園，建立了一個神秘的密碼破譯中心。

1939年9月1日，德國入侵波蘭。兩天后，英國向德國宣戰(zhàn)。9月4日，圖靈應(yīng)英國外交部通信處的征召，到布萊切利莊園報到。

當時，大約有一萬人在布萊切利莊園進行攔截和破譯秘密通信的工作。為了容納這些人，官方在莊園建造了臨時營房。圖靈負責管理8號營房，致力于破譯德國海軍的密碼。

8號營房舊址

德國海軍使用的，是著名的恩尼格瑪（Enigma）密碼機。

這個密碼機由一位名叫亞瑟·謝爾比烏斯的德國電氣工程師發(fā)明，看上去很像一個打字機，但它所產(chǎn)生的密碼組合達到了1.5億億種之多。從理論上來說，恩尼格瑪密碼機幾乎無法破解，所以德國海軍以及其它軍種進行了廣泛使用。

恩尼格瑪密碼機

曾經(jīng)有幾位波蘭數(shù)學家試圖破解這個密碼機，制造了一款名叫bomb（炸彈）的轉(zhuǎn)子裝置（因為運轉(zhuǎn)時會發(fā)出滴答滴答的聲音，所以取名bomb）。英國政府會見了這些數(shù)學家，進行了引進。

圖靈來到布萊切利莊園后，便開始重新設(shè)計并改進這些bomb設(shè)備，并命名為Bombe（甜點）。

1940年，第一臺“Bombe”開始運行。它有一噸重，可以模擬30臺并行運行的恩尼格瑪密碼機。

位于布萊切利莊園博物館的Bombe展品

Bombe每月能破譯多達8400條恩尼格瑪加密信息，有效地扼制了德國海軍U型潛艇對北大西洋商船隊的攻擊，保障了英國戰(zhàn)時物資的運輸。

1942年，在破解密碼方面，圖靈又有了新的突破。

他發(fā)現(xiàn)了第一種破譯金槍魚密碼機信息的系統(tǒng)方法，讓盟軍對德國的戰(zhàn)略有了更深入的了解，同時也改變了戰(zhàn)爭的進程。金槍魚密碼機的通信網(wǎng)絡(luò)橫跨歐洲和北非，為希特勒和柏林的陸軍總司令部以及前線將領(lǐng)建立了聯(lián)系。

1942年11月，圖靈短暫前往美國華盛頓，幫助協(xié)調(diào)英國和美國之間的密碼破譯工作。

在貝爾實驗室，他遇到了另外兩名大佬——哈利·奈奎斯特和克勞德·埃爾伍德·香農(nóng)。

圖靈和香農(nóng)會面時，因為雙方的特殊工作性質(zhì)，所以并沒有進行密碼學的交流，反而更多的是討論人造思維機器（也就是后來的AI人工智能）。

在布萊切利莊園工作期間，圖靈因性格和行為怪異而聞名。

每年六月的第一周，他都會得一場嚴重的枯草熱病。所以，他只能戴著軍用防毒面具來遮蔽花粉，然后騎自行車去辦公室。這引來了眾人的側(cè)目。

圖靈的自行車有個毛病，車鏈每隔一定時間就會脫落。他并沒有打算修理，而是心里默數(shù)腳踏板轉(zhuǎn)的圈數(shù)，然后趕在車鏈掉下之前下車，用手調(diào)整車鏈。

圖靈還一直保持著自己的長跑愛好。他的長跑能力達到世界級水準，馬拉松時長僅比奧運會冠軍慢了11分鐘。他還經(jīng)常跑40英里，到倫敦去開會。

1941年春天，圖靈向自己的同事瓊·克拉克求婚。當時，克拉克在布萊切利莊園從事文書工作。此前，她是劍橋大學的數(shù)學老師。

求婚幾天后，圖靈向克拉克坦白自己有同性戀傾向?？死擞悬c害怕，但還是選擇繼續(xù)婚約。幾個月后，圖靈還是自己取消了婚約。

1945年，二戰(zhàn)結(jié)束。1946年，圖靈因其在戰(zhàn)時的貢獻被授予大英帝國勛章。他參與的密碼破譯工作極具成效，對盟軍的勝利起到了至關(guān)重要的作用。

戰(zhàn)后評估認為，圖靈及其團隊的工作將戰(zhàn)爭縮短了約兩年時間，挽救了數(shù)以百萬計的生命。當然，這些工作在當時都是保密的，未向公眾公開，直到20世紀末。

█計算機與人工智能的奠基

1945年，圖靈加入泰丁頓國家物理研究所（NPL），開始從事“自動計算引擎”（ACE）的邏輯設(shè)計和具體研制工作。

圖靈那時已經(jīng)讀過了馮·諾依曼那篇關(guān)于EDVAC的報告，對ACE有了一些想法。很快，他完成了一份長達50頁的關(guān)于ACE的設(shè)計說明書。

盡管有了方案，但ACE的世紀研發(fā)進展仍然非常緩慢。1947年，對ACE略感失望的圖靈請了一年的半薪年假，離開了劍橋。后來，他就再也沒有回到NPL。

圖靈離開之后，直到1950年，ACE才制出了樣機（已經(jīng)和圖靈當初的設(shè)計偏離了許多），1958年制成大型機。

1948年，圖靈接受了曼徹斯特大學的高級講師職務(wù)。他加入了麥克斯·紐曼的曼徹斯特計算機（Manchester Automatic Digital Machine，MADAM）項目，共同參與制造一個名為Mark I的機器。當年6月，Mark I成為“第一臺完工的EDVAC類型的電子程序存儲計算機”。

Mark I計算機

圖靈在項目中主要負責Mark I的編譯工作。1951年，圖靈編寫并出版了《曼徹斯特電子計算機程序員手冊》。在手冊中，他將編程定義為“一種使數(shù)字計算機按照人的意愿工作，并將其正確表達在穿孔紙帶上的活動”。

同樣是1951年，圖靈還有一個非常重大的成果。那年10月，他在哲學期刊《Mind》上，發(fā)表了一篇題為《計算機器與智能（Computing machinery and intelligence）》的論文，首次提出機器具備思維的可能性。

“計算機能思考嗎？”

在這篇劃時代的論文中，圖靈提出了著名的“圖靈測試”，也稱為模仿游戲。

圖靈測試的操作很簡單：一位詢問者將自己的問題寫下來，發(fā)給處于另外一個房間中的一個人和一臺機器，然后根據(jù)他們給出的答案確定哪個是真人。

如果無法判斷或混淆了被考察的機器和人，則可認為被測試的機器具有某種程度的智慧。他為人工智能給出了一個完全可操作的定義：如果一臺機器輸出的內(nèi)容和人類大腦別無二致，那么我們就沒有理由堅持認為這臺機器不是在“思考”。

圖靈測試

圖靈在論文中預(yù)測：“到20世紀末，這樣的說法以及一般的教育觀點都會有很大改觀，那時候再談及機器思考將不會受到抵觸和反對?！?/strong>

1951年，由于在可計算數(shù)方面所取得的成就，39歲的圖靈當選為英國皇家學會院士。他還開始研究理論生物學，并于1952年發(fā)表了一篇論文《形態(tài)發(fā)生的化學基礎(chǔ)》，用數(shù)學方法研究生物的形狀和模式形成過程。

█傳奇的終結(jié)

1952年初，圖靈的生活發(fā)生了悲劇性轉(zhuǎn)折。

圖靈在曼徹斯特的街上遇見了一個年輕人阿諾德·穆雷。穆雷正處于偷竊罪緩刑期，也沒有工作。圖靈和穆雷共進了午餐，并帶他回家。在接下來的一個月，他們還相會了幾次。

不久后，圖靈發(fā)現(xiàn)自己的住所遭竊，于是報警。警方在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，是穆雷與他的舊相識哈里共謀實施了盜竊。

在訊問過程中，哈里向警方揭發(fā)了圖靈和穆雷之間的同性戀關(guān)系。

圖靈被控以“明顯的猥褻和性顛倒行為”（同性戀）罪名。在審判后，他被給予了兩個選擇：坐牢或接受荷爾蒙療法（化學閹割）。

圖靈沒有辦法，只能選擇了后者，被迫接受了持續(xù)一年的合成雌激素注射。這種“治療”造成了圖靈的性功能障礙和乳房發(fā)育等副作用，使他的身心受到極大傷害。

1954年6月7日，圖靈被發(fā)現(xiàn)在家中的床上去世，床頭放著一個被咬了一口的泡過氰化物的蘋果。警方調(diào)查后認為是氰化物中毒，調(diào)查結(jié)論為自殺。這位天才科學家的生命永遠定格在了41歲。

對于圖靈的死，其實也存在一些爭議。他的母親堅持認為圖靈做實驗時，觸碰了氰化物，然后吃了蘋果。也有觀點認為，是蘇聯(lián)特工謀害了圖靈（當時確實有類似的案例）。當然，這些都沒有確鑿證據(jù)。

█平反與遺產(chǎn)

圖靈留下的科學遺產(chǎn)跨越多個領(lǐng)域。他為計算機科學提供了理論基礎(chǔ)，提出了人工智能的基本框架。他的密碼破譯工作，對二戰(zhàn)勝利起到了關(guān)鍵作用。

1966年，出于對圖靈所作貢獻的肯定，美國計算機協(xié)會（ACM）專門設(shè)立了“圖靈獎”，這一獎項被譽為“計算機界的諾貝爾獎”。

1999年，圖靈被《時代》雜志評選為20世紀100個最重要的人物之一。

2009年，英國計算機科學家約翰·康明發(fā)起了為圖靈平反的在線請愿，獲得了超過3萬人的簽名支持。為此，當時的英國首相戈登·布朗代表英國政府，就“圖靈所受的駭人聽聞的對待方式”作出正式道歉。

2013年12月24日，英國女王伊麗莎白二世向圖靈頒發(fā)了皇家赦免令。赦免令說：“圖靈對戰(zhàn)爭的卓越貢獻和在科學界留下的遺產(chǎn)應(yīng)該被后人銘記和認可?！?/p>

圖靈的生平也被改編成多種藝術(shù)形式。2014年，本尼迪克特·康伯巴奇主演的電影《模仿游戲》上映，讓公眾對這個科學家有了更多的了解。

《模仿游戲》劇照

這部影片改編自數(shù)學家安德魯·霍奇斯撰寫的圖靈傳記《艾倫·圖靈傳：謎一樣的解謎者》，該傳記被譽為圖靈最權(quán)威的傳記作品。

2021年6月23日，也就是圖靈誕辰109周年這天，英國央行把他的頭像印在了50英鎊的鈔票上，并正式發(fā)行。

最近這幾年，AI人工智能浪潮來襲。圖靈作為人工智能的奠基人之一，也獲得越來越多的知名度。圖靈測試，也經(jīng)常出現(xiàn)在媒體文章之中。圖靈所作出的卓越貢獻，仍在發(fā)揮巨大價值。

█最后的話

圖靈的一生，充滿了對知識的渴望，以及對未知的探索。

他不僅在數(shù)學、邏輯學領(lǐng)域取得了卓越成就，更為計算機科學和人工智能的發(fā)展奠定了基石。如果當年他沒有過早離世，相信會帶來更多的成就和貢獻。

最后，讓我們用《艾倫·圖靈傳》中的一段評價來結(jié)束今天的文章：

“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。”

參考文獻：

1、《人工智能簡史（第2版）》，人民郵電出版社，尼克；

2、《紀念計算機科學家之父傳奇的一生》，計蒜客；

3、《阿蘭·圖靈傳》，牛津大學出版社，安德魯·霍奇斯；

4、百度百科，維基百科。

來源：鮮棗課堂

編輯：可去奇點

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