?行為怪異的計算機天才——圖靈

在計算機科學領域，英國數(shù)學家艾倫·馬辛森·圖靈（Alan Mathison Turing）是一個名聲顯赫、貢獻卓著的偉大人物。他是計算機邏輯的奠基者，他所提出的有限狀態(tài)自動機（被人們稱為“圖靈機”）的概念，以及對于人工智能的重要衡量標準“圖靈測試”， 為信息時代的來臨投下了第一縷曙光；以他的名字命名的“圖靈獎”也成為計算機領域里的最高獎項。而在另一面，圖靈又是一個我行我素、行為怪異的天才，常有驚人之舉。他終生未娶，剛過不惑之年就因一次中毒事件而結束了自己的人生歷程，留下一個難解之謎。

英國皇家學會會員杰斐遜教授在評價圖靈時曾說：“他是一枚科學的珍貝。”那么，這位圖靈先生究竟是個什么樣的人物呢？

少年早慧 思維超常

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

中學時代，圖靈是一個早慧且有獨立見解的少年。他對數(shù)學、物理、化學、生物等學科都極感興趣，課外搞了五花八門的各種實驗：用球形燈罩繪制天球儀；自制“傅科擺”；用自己揀來的海藻提煉碘；等等。他甚至研究過愛因斯坦的相對論，16歲那年，曾寫過一篇關于相對論的小文章以幫助母親理解這個理論。但少年圖靈對文科卻漠不關心，有的老師曾希望這位聰明的孩子也能夠在歷史和文學上有所成就，但是這種愿望沒能實現(xiàn)。因為拉丁文和英文等課程成績不好，圖靈還差一點沒拿到中學畢業(yè)證書。

1931年，圖靈進入劍橋大學學習，這位學生似乎對前人現(xiàn)成的理論并不感興趣，什么東西都要自己來一次。勤奮的學習態(tài)度加上非凡的數(shù)學才華，使他獲得了哈羅德·弗萊獎學金，這是一名數(shù)學學生所能期望的最高獎賞。1934年，圖靈寫了一篇題目為《左右殆周期的等價》的論文，被教授們譽為“非常漂亮的小證明”。1935年，他又寫了一篇《關于高斯誤差函數(shù)》的論文，使他一下子由大學生變成了王家學院的研究員，還榮獲史密斯（Smith）獎，當時他還不滿23歲。

數(shù)學奇才 電腦先驅(qū)

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

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

圖靈的這一思想實際上奠定了現(xiàn)代計算機的基礎。電腦事實上就是用相應的程序來完成任何設定好的任務。同年，圖靈赴美，在普林斯頓高等研究院進修，遇見了馮·諾依曼，后者對他的論文擊節(jié)贊賞，馮·諾依曼后來一再強調(diào)，他的“存儲程序”的思想主要來自圖靈。正如飛機的真正成功得力于空氣動力學一樣，計算機由模擬計算向數(shù)字計算的飛躍中，圖靈的理論起了至關重要的作用。

在普林斯頓學習期間，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博士學位。他的博士論文《序數(shù)基礎上的邏輯系統(tǒng)》于1939年發(fā)表在《倫敦數(shù)學學會匯編》上，其開創(chuàng)性的價值并不低于他那篇可計算性的論文。

無論學生時代，還是成年之后，研究數(shù)學對于圖靈來說都是最大樂趣。他的一位朋友對他的評價是：“我從未遇到過一個能如此全面的精通本專業(yè)全部分支的數(shù)學家。首先他充滿了熱忱——他把自己在研究中感受到的樂趣傳輸給他的學生和同事們，并使他們的工作仿佛是激動人心的挑戰(zhàn)而不是由如此眾多的講師們組成的莊嚴典禮?！?/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外交部通訊處所屬的“布萊奇雷”密碼學校從事破譯密碼的工作。此項任務十分艱巨，因為德國軍事當局開發(fā)出一種用于計算的機器稱為“艾尼格瑪”，它能夠定期將密碼改變，每次發(fā)報時，機器可能處于的不同的內(nèi)部狀態(tài)是個極大的天文數(shù)字，讓破譯者根本摸不到頭緒。

圖靈用他特有的數(shù)學知識，來對付德軍的密碼機“艾尼格瑪”。他和同事們一起，研制成了一臺處理數(shù)據(jù)能力更強的“巨人”密碼分析機，于1943年底投入運行。該設備共使用了2000多個電子管作為通斷開關，并引進了二進制。 “巨人”雖然是用馬達和金屬做的，與現(xiàn)在的數(shù)字式計算機根本不是一回事，但它是現(xiàn)代計算機重要的一步。

布萊奇雷的破譯密碼工作取得了輝煌的成果，使英國軍事當局在戰(zhàn)爭后期的大部分時間里，得以洞悉德軍的主要部署和動向。當?shù)萝婏w機去轟炸英國機場時，機場上往往是空空如也，等待著的只有密集的高射炮火。希特勒為此大發(fā)雷霆，認定最高統(tǒng)帥部出了內(nèi)奸，下令嚴加追查，結果一無所獲。為了表彰布萊奇雷成員的巨大貢獻，在戰(zhàn)爭勝利時，圖靈等人被授予了英國榮譽軍官的“O·B·E”勛章。

二戰(zhàn)結束后，圖靈在英國國家物理學實驗室（NPL）工作，繼續(xù)為數(shù)字式計算機努力，并開始了后來被稱為“人工智能”領域的探索。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“機器思維”的概念。圖靈逐條反駁了機器不能思維的論調(diào)，作出了肯定的回答。圖靈提出一假想：一個人在不知情的條件下，通過一種特殊的方式，和一臺機器進行問答，如果在相當長時間內(nèi)，他分辨不出與他交流的對象是人還是機器，那么，這臺機器就可以認為是能思維的。這就是著名的“圖靈測試”（Turing Testing）。當時全世界只有幾臺電腦，它們肯定無法通過這一測試，但圖靈預言，在本世紀末，一定會有電腦通過“圖靈測試”，電腦能做我們想象不到的事情。時至今日，圖靈的天才預言終于在IBM的“深藍”上得到徹底實現(xiàn)。

興趣廣泛 行為怪異

作為科學家的圖靈不但在學術上貢獻卓著，而且他還是一個出色的體育愛好者：在劍橋大學王家學院讀書時，他就參加了該院的劃艇俱樂部，曾代表學院參加賽艇比賽；在美國普林斯頓當研究生期間，他是該院曲棍球隊的主力，曾多次隨隊到其它城市參加比賽；戰(zhàn)后，他又選擇了長跑，加入沃爾頓體育俱樂部后，曾兩次打破該俱樂部的長跑紀錄；1947年他還參加了英國業(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，卻仍以頑強的毅力堅持跑完全程，并進入了前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，在他的同事和學生中間，這位衣著隨便、不打領帶的著名教授，不善言辭，有些木訥害羞，常咬指甲。在劍橋，圖靈是一個婦孺皆知的怪才，常有出人料想的舉動。他每天騎自行車到離公寓3公里的“布萊奇雷”上班，因?；歼^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)時下滑，圖靈在騎車時就特別留心計算，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，圖靈居然還在踏腳旁裝了一個小的機械計數(shù)器，到圈數(shù)時就讓車子停下來，好換換腦筋想些別的問題。人們說圖靈的腦袋轉(zhuǎn)得比自行車飛輪還快。

在愛情問題上，圖靈也與眾不同。有一位叫瓊·克拉克（Joan Clarke）的姑娘愛上了圖靈，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，圖靈因為和曼徹斯特當?shù)匾晃磺嗄暧腥?，被警方逮捕。在法庭上，圖靈既不否認也不為自己辯解，在那種嚴峻的氛圍中，他告訴人們他的行為沒有錯，結果被判為有罪。在入獄和治療兩者中間，圖靈選擇了注射激素，來療救所謂的“性欲倒錯”。此后圖靈開始研究生物學、化學，還和一位心理醫(yī)生有很深的交往。

英年早逝 留下遺憾

由于圖靈在學術上的杰出成就，他于1951年當選為英國皇家學會會員。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，那個蘋果是在氰化物溶液中浸泡過的，其中的緣由卻至今無人知曉。去世時，圖靈還未滿42歲。

在42年的短暫生涯中，圖靈在量子力學、數(shù)理邏輯、生物學、化學方面都有深入的研究，他在晚年還開創(chuàng)了一門新學科——非線性力學。當然他最高的成就還是在電腦和人工智能方面，是這一領域開天辟地的大師。緣此，后來人們把計算機領域的最高獎以他的名字命名。“圖靈獎”，又通稱“圖靈大獎”，最早設立于1966年，是美國計算機協(xié)會在計算機技術方面所授予的最高獎項，被喻為計算機界的諾貝爾獎。

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、哥德爾，下開馮·諾依曼，是他用電腦、人工智能在現(xiàn)代數(shù)理邏輯和現(xiàn)實世界間搭一起一座不朽的橋梁，他的早逝，是科學界乃至人類進步事業(yè)的巨大損失！