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談到人工智能，人們始終無法繞過一個(gè)名字——艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日）。
他是英國(guó)著名的數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家，被譽(yù)為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”和“人工智能之父”。
他的創(chuàng)造力是豐富多彩的：24歲提出圖靈機(jī)理論；31歲參與COLOSSUS的研制；33歲設(shè)想仿真系統(tǒng)；35歲提出自動(dòng)程序設(shè)計(jì)概念；38歲設(shè)計(jì)“圖靈測(cè)驗(yàn)”……而他在二戰(zhàn)期間協(xié)助軍方破解德國(guó)著名密碼系統(tǒng)“Enigma”，也標(biāo)志著英國(guó)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的起步。
艾倫·圖靈不僅推動(dòng)了計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，其思想和創(chuàng)新更是深刻改變了這個(gè)世界。
“我們應(yīng)當(dāng)記住，每一個(gè)敲鍵盤、使用電子表格或文字處理軟件的人，都工作在一臺(tái)‘圖靈機(jī)’上。” 這是1999年美國(guó)《時(shí)代》周刊“20世紀(jì)最重要的100人”一文作者的評(píng)價(jià)。
八十多年前，圖靈發(fā)表了劃時(shí)代論文《論可計(jì)算數(shù)》，并提出了“圖靈機(jī)”概念，為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。除此之外，他還大膽設(shè)想機(jī)器能夠模擬人類思維，來進(jìn)行復(fù)雜的邏輯運(yùn)算與智能對(duì)話，這一前瞻性的思想如今正逐步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
圖靈的人生也并非總是陽光明媚：他因同性戀傾向而遭到英國(guó)政府迫害，被當(dāng)時(shí)社會(huì)所譴責(zé)遺棄，職業(yè)生涯盡毀。1954年6月7日，圖靈用一個(gè)浸過氰化物的毒蘋果結(jié)束了自己的生命。而他臨終時(shí)床邊那咬過的半個(gè)蘋果，成了繼砸在牛頓頭上的蘋果之后，科學(xué)界最為人稱道的一個(gè)。至今仍有很多人相信，蘋果公司的logo是對(duì)這位人工智能領(lǐng)域先知的致敬。
圖靈的一生是探索與創(chuàng)新的交響曲，也是勇氣與悲劇交織的傳奇。他的驚世才華和盛年夭折，也為他涂上了謎一樣的傳奇色彩。
天才少年 數(shù)學(xué)與邏輯的萌芽
1912年，圖靈出生于英國(guó)倫敦帕丁頓的一個(gè)富裕家庭。父親早年就讀于牛津大學(xué)歷史系，后在印度公務(wù)署為英國(guó)效力。母親曾就讀于巴黎大學(xué)文理學(xué)院。
雖然母親希望圖靈可以走經(jīng)典教育的道路，但他卻對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)情有獨(dú)鐘，并顯示出在解決復(fù)雜問題和邏輯推理方面卓越的數(shù)學(xué)才能。15歲時(shí)，他就已經(jīng)能夠讀懂愛因斯坦的相對(duì)論，獨(dú)立解出了反正切函數(shù)的無窮級(jí)數(shù)。這也讓他獲得了英國(guó)國(guó)王喬治六世設(shè)立的數(shù)學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)原型 圖靈機(jī)初現(xiàn)
1931年，圖靈成功考入劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院，他的數(shù)學(xué)天賦也在這里得到了充分的展示和發(fā)展。1934年，他以優(yōu)異成績(jī)獲得學(xué)士學(xué)位，并開始從事更深入的研究。期間，他用一種更簡(jiǎn)單的方法，重新論證了波蘭著名數(shù)學(xué)家謝爾賓斯基證明過的一條定理，并因此在1935年3月被選為了國(guó)王學(xué)院院士。此后，他深入研究數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)，逐漸形成了自己獨(dú)特的見解。
之后，圖靈前往美國(guó)普林斯頓大學(xué)，跟隨著名數(shù)學(xué)家阿隆佐·丘奇學(xué)習(xí)。1936年，他發(fā)表了具有劃時(shí)代意義的論文——《論可計(jì)算數(shù)及其在判定問題上的應(yīng)用》（On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem），并定義了一種機(jī)械裝置，后被其導(dǎo)師稱為“圖靈機(jī)”。
“圖靈機(jī)”的本質(zhì)是一個(gè)抽象的數(shù)學(xué)機(jī)器模型：通過將人們使用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程抽象化，并由一個(gè)虛擬的機(jī)器替代人類進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，來模擬任何計(jì)算過程。這種“利用某種機(jī)器實(shí)現(xiàn)邏輯代碼的執(zhí)行，以模擬人類的各種計(jì)算和邏輯思維過程”的觀點(diǎn)，也成為后來設(shè)計(jì)實(shí)用計(jì)算機(jī)的思路來源，是當(dāng)今各種計(jì)算機(jī)設(shè)備的理論基石。
戰(zhàn)時(shí)英雄 密碼破譯拯救上千萬人
讓世人真正記住他的名字，是源于圖靈在二戰(zhàn)中卓越的“解密”貢獻(xiàn)。1939年，正值第二次世界大戰(zhàn)英國(guó)與德國(guó)交戰(zhàn)，作為遠(yuǎn)離歐洲大陸的一個(gè)“孤島”，戰(zhàn)時(shí)的英國(guó)十分依賴海上物資運(yùn)輸。而德軍潛艇部隊(duì)的阻截攻擊，讓英軍不得不在縮緊物資分配的同時(shí)，積極謀劃反擊：破解德軍潛艇部隊(duì)的通信密碼。
當(dāng)時(shí)德軍使用一種叫做“謎”（Enigma/恩尼格瑪）的密碼機(jī)對(duì)情報(bào)進(jìn)行加密和解密，這個(gè)如打字機(jī)一般大小的密碼機(jī)能組合出一千五百萬萬億種秘鑰。假設(shè)十個(gè)人去檢驗(yàn)每一種可能，即使不眠不休最少也需要兩千萬年的時(shí)間才能破譯！毫無疑問，成功破解恩尼格瑪密碼機(jī)的概率就像彩票中大獎(jiǎng)一樣微乎其微，而這個(gè)彩票的“獎(jiǎng)金”，恰恰就是英國(guó)在這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中幸免于難的機(jī)會(huì)。生死攸關(guān)之際，一道密令將圖靈和各行業(yè)專家集結(jié)到英國(guó)布萊切利莊園，共同破解“恩格瑪機(jī)”。
在這里，圖靈被稱為“教授”，沒人知道他的真名。他率領(lǐng)著大約200多名精干人員進(jìn)行密碼分析，其中甚至還包括象棋冠軍亞歷山大。
破解過程中，圖靈提出了一個(gè)大膽的構(gòu)想：所有人的計(jì)算和推理能力疊加到一起，也遠(yuǎn)比不上一臺(tái)機(jī)器，必須用機(jī)械對(duì)抗機(jī)械！于是，圖靈憑借其卓越的才能，設(shè)計(jì)并制造了一臺(tái)龐大的機(jī)器——炸彈機(jī)（Bombe），其計(jì)算能力約等于36臺(tái)德軍“恩格瑪機(jī)”。通過日夜不停地運(yùn)算，“炸彈機(jī)”找出了“恩格瑪機(jī)”千萬種英文字母組合背后的秘密。隨后，德軍的進(jìn)攻或撤退命令、部隊(duì)士氣情況、偵察報(bào)告等關(guān)鍵情報(bào)均被一一破譯。
然而好景不長(zhǎng)，德國(guó)海軍將領(lǐng)鄧尼茨又發(fā)明出“狼群戰(zhàn)術(shù)”——通過信息優(yōu)勢(shì)，迅速集結(jié)盡可能多的潛艇，來摧毀盟軍艦船。德軍進(jìn)一步縮短了通信時(shí)間差，這使得“炸彈機(jī)”逐漸力不從心。關(guān)鍵時(shí)刻，盟軍捕獲了“恩格瑪機(jī)”及密碼本，圖靈借此為突破，加緊升級(jí)技術(shù)，研發(fā)出一種“巨人機(jī)”，其強(qiáng)大算力使盟軍每月能破譯8400條重要情報(bào)。這一成就不僅扭轉(zhuǎn)了海上情報(bào)戰(zhàn)的局勢(shì)，更在庫(kù)爾斯克坦克大決戰(zhàn)、諾曼底登陸等重大戰(zhàn)役中發(fā)揮了決定性作用，確保了盟軍的勝利。
有歷史學(xué)家評(píng)估，圖靈等人的成就極大縮短了戰(zhàn)爭(zhēng)的持續(xù)時(shí)間，拯救了至少約1400萬人的生命。“二戰(zhàn)”結(jié)束時(shí)，圖靈因在戰(zhàn)爭(zhēng)期間的杰出貢獻(xiàn)，被秘密授予不列顛帝國(guó)勛章。
圖靈測(cè)試 機(jī)器能思考嗎？
在與“恩尼格瑪機(jī)”的斗爭(zhēng)中，圖靈逐漸形成了如何建造一臺(tái)實(shí)用的通用計(jì)算機(jī)的思路。于是他在戰(zhàn)后繼續(xù)發(fā)展解碼思想，并將目光投向了更廣闊的領(lǐng)域——人工智能，開始嘗試制成真正“能計(jì)算的機(jī)器”。
1945年，圖靈第一次深入設(shè)計(jì)了具有現(xiàn)代意義的電子計(jì)算機(jī)——ACE（自動(dòng)計(jì)算引擎）。在其設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下，1950年制成了ACE樣機(jī)，1958年制成了大型ACE機(jī)，成為當(dāng)時(shí)世界上最快、最強(qiáng)勁的電子計(jì)算機(jī)之一。
▲ 圖靈的原始論文截圖
其實(shí)早在1948年，圖靈就完成了一篇題為《智能機(jī)器》(Intelligent Machinery)的論文，描繪了人工智能中聯(lián)結(jié)主義的大部分內(nèi)容。包括具有學(xué)習(xí)能力的遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（他稱之為 “無組織機(jī)器”），甚至強(qiáng)化學(xué)習(xí)的思想。這篇具有遠(yuǎn)見卓識(shí)的論文是關(guān)于人工智能的第一個(gè)宣言，但遺憾的是圖靈從未發(fā)表它。
1950年，圖靈發(fā)表論文《計(jì)算機(jī)與智能》（Computing Machinery and Intelligence）。文章中，他首次詳細(xì)闡述了計(jì)算機(jī)代替人腦運(yùn)算的原理，這也是圖靈引導(dǎo)人類向人工智能領(lǐng)域邁出的第一步。同時(shí)，他將論文中的“機(jī)器能思考嗎”的問題轉(zhuǎn)換為一種模仿游戲（imitation game）的思想實(shí)驗(yàn)——后被稱為“圖靈測(cè)試”。
在實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)孤立房間里的人向另一個(gè)房間里的男人和女人提問，以書面形式收到答案，然后試圖判斷兩者的性別。圖靈提出，如果其中一個(gè)回答問題的人被一臺(tái)類似人類的機(jī)器答案取代，以至于處在孤立房間的人無法判斷其真假，那么這臺(tái)機(jī)器是“智能的”。即機(jī)器通過模仿人類的回答來欺騙測(cè)試者，使其無法區(qū)分機(jī)器與真人。這一測(cè)試方法至今仍被廣泛用于評(píng)估人工智能系統(tǒng)的性能。
圖靈始終認(rèn)為，人工智能時(shí)代終會(huì)到來，機(jī)器也可以像人類一樣思考和計(jì)算。他甚至還寫過一個(gè)能下國(guó)際象棋的程序“Turochamp”，用于推算棋局中的下一走法，這比后來IBM的“深藍(lán)”早了40多年，只不過受限于當(dāng)時(shí)算力，沒有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠支持這個(gè)程序的運(yùn)行。因此，圖靈不得不采用手動(dòng)計(jì)算的方式來模擬程序的運(yùn)行，每一步都需要花費(fèi)半小時(shí)來計(jì)算。盡管Turochamp并未能在實(shí)際運(yùn)行中取得勝利，但它卻為后來的研究者們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示，推動(dòng)了人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展。
命運(yùn)之殤 偏見深淵中的掙扎與隕落
1952年1月，圖靈報(bào)警稱其位于威姆斯洛的家被盜。查案過程中，警方發(fā)現(xiàn)圖靈曾數(shù)次招待一個(gè)名叫阿諾德·莫瑞的無業(yè)青年去家中留宿，而盜賊正是阿諾德的朋友。審訊過程中，圖靈坦白了自己與阿諾德之間的情人關(guān)系，這令警方深感震驚（當(dāng)時(shí)英國(guó)的同性戀是非法的）。隨后法庭判處他違反1885年“刑法修正案”第11條“嚴(yán)重猥褻罪”。此罪針對(duì)男性之間的身體接觸，刑期兩年，圖靈最后在入獄和化學(xué)閹割之間選擇了后者。
這一事件對(duì)圖靈身心造成了極大的摧殘，使他陷入了深深的絕望之中。1954年6月7日夜里，42歲的圖靈被發(fā)現(xiàn)死于家中，床頭放著一顆被咬了一口、涂有氰化物的蘋果。他的離去沒有暗示，沒有預(yù)兆，也沒有解釋，一代天才就此隕落。
1966年，為了紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)設(shè)立一年一度的圖靈獎(jiǎng)，以表彰在計(jì)算機(jī)科學(xué)中做出突出貢獻(xiàn)的人，該獎(jiǎng)項(xiàng)也被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng) ”。
1999年，他被《時(shí)代》雜志評(píng)選為20世紀(jì)100個(gè)最重要的人物之一。
2013年，英國(guó)議會(huì)通過圖靈赦免法案，女王伊麗莎白二世簽署了這項(xiàng)法案，赦免了圖靈“嚴(yán)重猥褻”的罪名。2015年上映的英國(guó)電影《模仿游戲》，正是改編自安德魯·霍奇斯的傳記《艾倫·圖靈傳》。至此，圖靈的故事才逐漸為人所知。
2021 年，英格蘭銀行為這位偉大的數(shù)學(xué)家在新的五十英鎊紙幣上添加了他的頭像，以表彰這位偉大的數(shù)學(xué)家。
這位被歷史虧欠的天才，其貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越時(shí)代，不僅深刻揭示了計(jì)算這一抽象概念的內(nèi)在本質(zhì)，更為實(shí)際應(yīng)用鋪設(shè)了堅(jiān)實(shí)的理論基石。他不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)新紀(jì)元的開創(chuàng)者，更是引領(lǐng)我們步入人工智能璀璨時(shí)代的燈塔。在可以預(yù)見的未來，人類將不斷探索著智能的極限，讓曾經(jīng)遙不可及的夢(mèng)想逐步成為現(xiàn)實(shí)。在信息科學(xué)的發(fā)展史上，艾倫·圖靈的名字也將永遠(yuǎn)被銘記。
參考資料：
1. 清華大學(xué)圖書館：《人物志 | 人工智能之父：紀(jì)念艾倫·麥席森·圖靈誕辰106周年》;
2. 《科技日?qǐng)?bào)》：《圖靈：詩(shī)意的解謎者》；
3. 《三聯(lián)生活周刊》2015年第10期封面故事：《紀(jì)念圖靈：時(shí)代的叛逆者，作者：徐菁菁；
4. 新智元：《圖靈71年前就已提出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)！《智能機(jī)器》再掀熱議，卻一生未發(fā)表》；來源：Reddit、alanturing.net；
5. 國(guó)家地理中文網(wǎng)：《70年前他就成功預(yù)測(cè)了人工智能，卻遭化學(xué)閹割》，撰文：ERIN BLAKEMORE，譯者：Arvin，編輯：Arvin。
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