?行為怪異的計(jì)算機(jī)天才——圖靈

在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，英國(guó)數(shù)學(xué)家艾倫·馬辛森·圖靈（Alan Mathison Turing）是一個(gè)名聲顯赫、貢獻(xiàn)卓著的偉大人物。他是計(jì)算機(jī)邏輯的奠基者，他所提出的有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)（被人們稱為“圖靈機(jī)”）的概念，以及對(duì)于人工智能的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)“圖靈測(cè)試”， 為信息時(shí)代的來(lái)臨投下了第一縷曙光；以他的名字命名的“圖靈獎(jiǎng)”也成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里的最高獎(jiǎng)項(xiàng)。而在另一面，圖靈又是一個(gè)我行我素、行為怪異的天才，常有驚人之舉。他終生未娶，剛過(guò)不惑之年就因一次中毒事件而結(jié)束了自己的人生歷程，留下一個(gè)難解之謎。

英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員杰斐遜教授在評(píng)價(jià)圖靈時(shí)曾說(shuō)：“他是一枚科學(xué)的珍貝?！蹦敲?，這位圖靈先生究竟是個(gè)什么樣的人物呢？

少年早慧 思維超常

圖靈于1912年6月23日出生在英國(guó)倫敦一個(gè)中上層的家庭里。他的父親不懂?dāng)?shù)學(xué)，母親受過(guò)高等教育并對(duì)圖靈的成長(zhǎng)花費(fèi)了許多心血。圖靈在很小的時(shí)候就表現(xiàn)出了異想天開(kāi)的思維氣質(zhì)和對(duì)科學(xué)的濃厚興趣。在3歲時(shí)，他的一個(gè)玩具小水手碰壞了，他竟把掉下來(lái)的小胳膊小腿埋在花園里，等待長(zhǎng)出一個(gè)小水手來(lái)；大約10歲時(shí)，他讀了一本名叫《每個(gè)孩子應(yīng)該知道的自然奇觀》的書，就對(duì)書中的內(nèi)容如癡如迷。

中學(xué)時(shí)代，圖靈是一個(gè)早慧且有獨(dú)立見(jiàn)解的少年。他對(duì)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都極感興趣，課外搞了五花八門的各種實(shí)驗(yàn)：用球形燈罩繪制天球儀；自制“傅科擺”；用自己揀來(lái)的海藻提煉碘；等等。他甚至研究過(guò)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，16歲那年，曾寫過(guò)一篇關(guān)于相對(duì)論的小文章以幫助母親理解這個(gè)理論。但少年圖靈對(duì)文科卻漠不關(guān)心，有的老師曾希望這位聰明的孩子也能夠在歷史和文學(xué)上有所成就，但是這種愿望沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槔∥暮陀⑽牡日n程成績(jī)不好，圖靈還差一點(diǎn)沒(méi)拿到中學(xué)畢業(yè)證書。

1931年，圖靈進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)，這位學(xué)生似乎對(duì)前人現(xiàn)成的理論并不感興趣，什么東西都要自己來(lái)一次。勤奮的學(xué)習(xí)態(tài)度加上非凡的數(shù)學(xué)才華，使他獲得了哈羅德·弗萊獎(jiǎng)學(xué)金，這是一名數(shù)學(xué)學(xué)生所能期望的最高獎(jiǎng)賞。1934年，圖靈寫了一篇題目為《左右殆周期的等價(jià)》的論文，被教授們譽(yù)為“非常漂亮的小證明”。1935年，他又寫了一篇《關(guān)于高斯誤差函數(shù)》的論文，使他一下子由大學(xué)生變成了王家學(xué)院的研究員，還榮獲史密斯（Smith）獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)他還不滿23歲。

數(shù)學(xué)奇才 電腦先驅(qū)

自從進(jìn)入劍橋大學(xué)之后，圖靈開(kāi)始研究量子力學(xué)、概率論和邏輯學(xué)。這一邏輯學(xué)不是哲學(xué)史上的邏輯學(xué)，而是由劍橋大學(xué)的懷特海和羅素創(chuàng)立的數(shù)理邏輯。在劍橋期間，圖靈還是現(xiàn)代語(yǔ)言哲學(xué)大師維特根斯坦班上最出色的學(xué)生。

1936年，圖靈發(fā)表了一篇著名的論文《論應(yīng)用于決定問(wèn)題的可計(jì)算數(shù)字》。他提出了一種十分簡(jiǎn)單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的理想計(jì)算裝置，用它來(lái)計(jì)算所有能想象得到的可計(jì)算函數(shù)。這一裝置只是一種理想的計(jì)算模型，或者說(shuō)是一種理想中的計(jì)算機(jī)。這就是電腦史上與“馮·諾依曼機(jī)器”齊名的“圖靈機(jī)”。 “圖靈機(jī)”由三部分組成：一條帶子，一個(gè)讀寫頭和一個(gè)控制裝置，能計(jì)算出任何給定的計(jì)算，也即能執(zhí)行任何可能的任務(wù)。

圖靈的這一思想實(shí)際上奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。電腦事實(shí)上就是用相應(yīng)的程序來(lái)完成任何設(shè)定好的任務(wù)。同年，圖靈赴美，在普林斯頓高等研究院進(jìn)修，遇見(jiàn)了馮·諾依曼，后者對(duì)他的論文擊節(jié)贊賞，馮·諾依曼后來(lái)一再?gòu)?qiáng)調(diào)，他的“存儲(chǔ)程序”的思想主要來(lái)自圖靈。正如飛機(jī)的真正成功得力于空氣動(dòng)力學(xué)一樣，計(jì)算機(jī)由模擬計(jì)算向數(shù)字計(jì)算的飛躍中，圖靈的理論起了至關(guān)重要的作用。

在普林斯頓學(xué)習(xí)期間，圖靈還發(fā)表了幾篇群論方面的論文，并在那兒獲得了哲學(xué)博士學(xué)位。他的博士論文《序數(shù)基礎(chǔ)上的邏輯系統(tǒng)》于1939年發(fā)表在《倫敦?cái)?shù)學(xué)學(xué)會(huì)匯編》上，其開(kāi)創(chuàng)性的價(jià)值并不低于他那篇可計(jì)算性的論文。

無(wú)論學(xué)生時(shí)代，還是成年之后，研究數(shù)學(xué)對(duì)于圖靈來(lái)說(shuō)都是最大樂(lè)趣。他的一位朋友對(duì)他的評(píng)價(jià)是：“我從未遇到過(guò)一個(gè)能如此全面的精通本專業(yè)全部分支的數(shù)學(xué)家。首先他充滿了熱忱——他把自己在研究中感受到的樂(lè)趣傳輸給他的學(xué)生和同事們，并使他們的工作仿佛是激動(dòng)人心的挑戰(zhàn)而不是由如此眾多的講師們組成的莊嚴(yán)典禮?！?/p>

破譯密碼 “二戰(zhàn)”建功

1939年，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，圖靈立即被征召到英國(guó)外交部通訊處所屬的“布萊奇雷”密碼學(xué)校從事破譯密碼的工作。此項(xiàng)任務(wù)十分艱巨，因?yàn)榈聡?guó)軍事當(dāng)局開(kāi)發(fā)出一種用于計(jì)算的機(jī)器稱為“艾尼格瑪”，它能夠定期將密碼改變，每次發(fā)報(bào)時(shí)，機(jī)器可能處于的不同的內(nèi)部狀態(tài)是個(gè)極大的天文數(shù)字，讓破譯者根本摸不到頭緒。

圖靈用他特有的數(shù)學(xué)知識(shí)，來(lái)對(duì)付德軍的密碼機(jī)“艾尼格瑪”。他和同事們一起，研制成了一臺(tái)處理數(shù)據(jù)能力更強(qiáng)的“巨人”密碼分析機(jī)，于1943年底投入運(yùn)行。該設(shè)備共使用了2000多個(gè)電子管作為通斷開(kāi)關(guān)，并引進(jìn)了二進(jìn)制。 “巨人”雖然是用馬達(dá)和金屬做的，與現(xiàn)在的數(shù)字式計(jì)算機(jī)根本不是一回事，但它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)重要的一步。

布萊奇雷的破譯密碼工作取得了輝煌的成果，使英國(guó)軍事當(dāng)局在戰(zhàn)爭(zhēng)后期的大部分時(shí)間里，得以洞悉德軍的主要部署和動(dòng)向。當(dāng)?shù)萝婏w機(jī)去轟炸英國(guó)機(jī)場(chǎng)時(shí)，機(jī)場(chǎng)上往往是空空如也，等待著的只有密集的高射炮火。希特勒為此大發(fā)雷霆，認(rèn)定最高統(tǒng)帥部出了內(nèi)奸，下令嚴(yán)加追查，結(jié)果一無(wú)所獲。為了表彰布萊奇雷成員的巨大貢獻(xiàn)，在戰(zhàn)爭(zhēng)勝利時(shí)，圖靈等人被授予了英國(guó)榮譽(yù)軍官的“O·B·E”勛章。

二戰(zhàn)結(jié)束后，圖靈在英國(guó)國(guó)家物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室（NPL）工作，繼續(xù)為數(shù)字式計(jì)算機(jī)努力，并開(kāi)始了后來(lái)被稱為“人工智能”領(lǐng)域的探索。1950年，圖靈發(fā)表了里程碑式的論文《電腦能思考嗎？》，第一次提出“機(jī)器思維”的概念。圖靈逐條反駁了機(jī)器不能思維的論調(diào)，作出了肯定的回答。圖靈提出一假想：一個(gè)人在不知情的條件下，通過(guò)一種特殊的方式，和一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行問(wèn)答，如果在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，他分辨不出與他交流的對(duì)象是人還是機(jī)器，那么，這臺(tái)機(jī)器就可以認(rèn)為是能思維的。這就是著名的“圖靈測(cè)試”（Turing Testing）。當(dāng)時(shí)全世界只有幾臺(tái)電腦，它們肯定無(wú)法通過(guò)這一測(cè)試，但圖靈預(yù)言，在本世紀(jì)末，一定會(huì)有電腦通過(guò)“圖靈測(cè)試”，電腦能做我們想象不到的事情。時(shí)至今日，圖靈的天才預(yù)言終于在IBM的“深藍(lán)”上得到徹底實(shí)現(xiàn)。

興趣廣泛 行為怪異

作為科學(xué)家的圖靈不但在學(xué)術(shù)上貢獻(xiàn)卓著，而且他還是一個(gè)出色的體育愛(ài)好者：在劍橋大學(xué)王家學(xué)院讀書時(shí)，他就參加了該院的劃艇俱樂(lè)部，曾代表學(xué)院參加賽艇比賽；在美國(guó)普林斯頓當(dāng)研究生期間，他是該院曲棍球隊(duì)的主力，曾多次隨隊(duì)到其它城市參加比賽；戰(zhàn)后，他又選擇了長(zhǎng)跑，加入沃爾頓體育俱樂(lè)部后，曾兩次打破該俱樂(lè)部的長(zhǎng)跑紀(jì)錄；1947年他還參加了英國(guó)業(yè)余體聯(lián)馬拉松冠軍賽，盡管在賽途中他曾因抽筋而躺倒在路旁一陣，卻仍以頑強(qiáng)的毅力堅(jiān)持跑完全程，并進(jìn)入了前15名，且僅比冠軍慢13分鐘。

圖靈在40年代以他杰出的才智贏得了人們的敬意，在他的同事和學(xué)生中間，這位衣著隨便、不打領(lǐng)帶的著名教授，不善言辭，有些木訥害羞，常咬指甲。在劍橋，圖靈是一個(gè)婦孺皆知的怪才，常有出人料想的舉動(dòng)。他每天騎自行車到離公寓3公里的“布萊奇雷”上班，因?；歼^(guò)敏性鼻炎，一遇花粉，鼻涕不止，于是，圖靈就常常戴著防毒面具，招搖過(guò)市，成為劍橋的一大奇觀。他的自行車鏈條經(jīng)常在半道上掉落，要是換了別人，早就去車鋪修理了，而圖靈偏不這樣做。他在琢磨，發(fā)現(xiàn)這鏈條總是踏到一定的圈數(shù)時(shí)下滑，圖靈在騎車時(shí)就特別留心計(jì)算，竟能做到在鏈條下滑前一剎那戛然停車，讓旁人嘆服不已，以為是在玩雜耍。后來(lái)，圖靈居然還在踏腳旁裝了一個(gè)小的機(jī)械計(jì)數(shù)器，到圈數(shù)時(shí)就讓車子停下來(lái)，好換換腦筋想些別的問(wèn)題。人們說(shuō)圖靈的腦袋轉(zhuǎn)得比自行車飛輪還快。

在愛(ài)情問(wèn)題上，圖靈也與眾不同。有一位叫瓊·克拉克（Joan Clarke）的姑娘愛(ài)上了圖靈，他也向?qū)Ψ角蠡?，瓊欣然接受。但不久，圖靈自己退縮了，告訴瓊，他是同性戀者。1952年3月31日，圖靈因?yàn)楹吐鼜厮固禺?dāng)?shù)匾晃磺嗄暧腥?，被警方逮捕。在法庭上，圖靈既不否認(rèn)也不為自己辯解，在那種嚴(yán)峻的氛圍中，他告訴人們他的行為沒(méi)有錯(cuò)，結(jié)果被判為有罪。在入獄和治療兩者中間，圖靈選擇了注射激素，來(lái)療救所謂的“性欲倒錯(cuò)”。此后圖靈開(kāi)始研究生物學(xué)、化學(xué)，還和一位心理醫(yī)生有很深的交往。

英年早逝 留下遺憾

由于圖靈在學(xué)術(shù)上的杰出成就，他于1951年當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。但自1952年的“同性戀”事件后，他的脾氣變得躁怒不安，性格更為陰沉怪僻。1954年6月8日，圖靈在寓所身亡，他的床頭有一個(gè)咬了一半的蘋果，經(jīng)解剖，發(fā)現(xiàn)是劇毒氰化物致死，那個(gè)蘋果是在氰化物溶液中浸泡過(guò)的，其中的緣由卻至今無(wú)人知曉。去世時(shí)，圖靈還未滿42歲。

在42年的短暫生涯中，圖靈在量子力學(xué)、數(shù)理邏輯、生物學(xué)、化學(xué)方面都有深入的研究，他在晚年還開(kāi)創(chuàng)了一門新學(xué)科——非線性力學(xué)。當(dāng)然他最高的成就還是在電腦和人工智能方面，是這一領(lǐng)域開(kāi)天辟地的大師。緣此，后來(lái)人們把計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)以他的名字命名?！皥D靈獎(jiǎng)”，又通稱“圖靈大獎(jiǎng)”，最早設(shè)立于1966年，是美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面所授予的最高獎(jiǎng)項(xiàng)，被喻為計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)。

圖靈的才氣縱橫大西洋，腳跨劍橋和普林斯頓兩校，上聯(lián)羅素、懷特海、維特根斯坦、哥德?tīng)枺麻_(kāi)馮·諾依曼，是他用電腦、人工智能在現(xiàn)代數(shù)理邏輯和現(xiàn)實(shí)世界間搭一起一座不朽的橋梁，他的早逝，是科學(xué)界乃至人類進(jìn)步事業(yè)的巨大損失！