□文/劉琳玉

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艾倫?圖靈：“人工智能之父”的謎樣人生

□文/劉琳玉

一方面，他是備受爭議的同性戀，死因蹊蹺；另一方面，他又是人人仰慕的科學巨匠。他既是聰明絕頂的數學天才，也是著名的邏輯學家和密碼學家；他“二戰(zhàn)”時期幫助盟軍破解了德國的著名密碼系統(tǒng)，，24歲的他描繪出圖靈機模型，并奠定了計算機理論基礎；他提出了著名的圖靈測試，發(fā)表了名為《機器能思考嗎》的著名論文，并贏取了“人工智能之父”的美譽。他的一生比電影還要精彩。

1956 年夏天，一場在美國達特茅斯大學召開的會議上，以約翰?麥卡錫和明斯基為代表的一批人工智能學者聚集在一起，他們提議將“人工智能”確立為一門獨立的學科。達特茅斯會議正式確立了人工智能（Artificial Intelligence）這一術語，這也因此被認為是人工智能誕生的標志。

在人工智能60 周年的今天，我們不能不想起“人工智能之父”——艾倫?圖靈。讓人感到頗為可惜的是，42歲就英年早逝的艾倫?圖靈當年無緣看到會議的召開，因為他在此前兩年已經蹊蹺死亡了。

劉琳玉 特約撰稿人

為了紀念艾倫?圖靈對計算機科學發(fā)展的巨大貢獻，美國計算機協(xié)會（ACM）于1966年設立圖靈獎。該獎項一年評比一次，以表彰在計算機領域中作出突出貢獻的人。圖靈獎被喻為“計算機界的諾貝爾獎”，這是歷史對這位科學巨匠的最高贊譽。

2012年6月，33位圖靈獎獲得者共聚美國舊金山，來紀念艾倫?圖靈100周年誕辰。他們一起回顧了圖靈在計算機科學和人工智能等領域作出的杰出貢獻，分享了過去幾十年的科技發(fā)展，并暢談了對未來的思考。

初露才華

出生于1912年的艾倫?圖靈很小就在數學方面顯示出了超人的才華。在同齡的孩子還滿足于完成課堂作業(yè)，考試力爭得A的時候，他已經開始在研讀很多在普通人看來生澀難懂的科學理論。他表現(xiàn)出來的對數學非同凡響的理解力，讓他的家人吃驚不已。

在圖靈15歲那年，為了讓母親更好地理解愛因斯坦的相對論，他居然在通讀愛因斯坦的一部著作后，寫出了一份內容提要。超凡的數學能力，讓圖靈在中學時代就獲得了國王愛德華六世設立的數學金盾獎章。

他的天賦不僅表現(xiàn)在數學方面，對自然科學以及其他科學領域，他也有著濃厚的興趣。1930年和1931年，圖靈連續(xù)兩年獲得他的同學莫科姆的父母設立的自然科學獎，其中一篇獲獎論文的題目是“亞硫酸鹽和鹵化物在酸性溶液中的反應”。

1931年，圖靈考入了英國劍橋大學中著名的國王學院，并因成績優(yōu)異而獲得數學獎學金。4年后，他的第一篇數學論文發(fā)表在了知名的《倫敦數學會雜志》上。接著，他又寫出了“論高斯誤差函數”。這篇論文使他由一名大學生直接當選為國王學院的研究員，并于次年榮獲英國著名的史密斯（Smith）數學獎，成為國王學院最聲名顯赫的畢業(yè)生之一。

美國求學

1936年9月，圖靈應邀到美國普林斯頓大學高級研究院學習，并于兩年后獲得博士學位。

1937年，《倫敦數學會文集》第42期上的一篇論文引起了學術界的廣泛關注。那篇論文就是圖靈寫的《論數字計算在決斷難題中的應用》。這是一篇對圖靈來說意義重大的論文，甚至可以稱為成名之作。在論文的附錄中，圖靈描述了一種可以輔助進行數學研究的機器，后來被人們稱為“圖靈機”。同一年，圖靈發(fā)表論文，在“丘奇論點”的基礎上，擴展形成“丘奇-圖靈論點”，對計算理論的嚴格化，對計算機科學的形成和發(fā)展都具有奠基性的意義。

在美國期間，圖靈對群論做了諸多研究，其博士論文——“以序數為基礎的邏輯系統(tǒng)”1939年正式發(fā)表，在數理邏輯研究中產生了深遠的影響。

圖1　“二戰(zhàn)”期間德國軍方部署的名為的“謎機（Enigma）”的密碼設備

圖2　“二戰(zhàn)”時期，艾倫?圖靈參與研制的巨型計算機，該計算機從1943年開始運行

二戰(zhàn)功勛

1938年夏天，圖靈回到英國劍橋大學國王學院任研究員，打算繼續(xù)研究數理邏輯和計算理論，同時開始了計算機的研制工作?？上У氖?，此時的歐洲已經被戰(zhàn)爭的陰云所籠罩，誰也無法置身事外。

雖然第二次世界大戰(zhàn)讓圖靈不得不中斷了他傾心的研究工作，但注定要走過不平凡一生的圖靈，在“二戰(zhàn)”時期的經歷也堪稱精彩。

1939年秋天，圖靈應招來到英國外交部通信處工作，主要工作是破譯德軍的密碼。由于破譯工作的需要，他參與了世界上最早的電子計算機的研制工作，他的工作獲得了極大的成就。1945年，他獲得了英國政府的最高獎項——大英帝國榮譽勛章（O.B.E.勛章）。這一榮耀又成為圖靈一生中又一個里程碑。

布萊切利莊園就是圖靈當時工作的地方——政府編碼和密碼學校。它坐落在山谷中，安靜而隱秘，但這里是沒有硝煙的戰(zhàn)場，是英國的情報中心，專門負責截獲德軍的軍事通信信息，并破譯出珍貴的軍事情報。作為劍橋大學最年輕的數學家，圖靈是第一批被征召到這里的專家之一。

當時，德國軍方全面部署了一種名為“謎機（Enigma）”的密碼設備。用這種設備發(fā)出的每一條信息中的每一個字符都是用不同的密鑰進行加密的。德國方面一直對這種密碼設備信心十足，因為他們認為，要想破譯謎機幾乎是不可能完成的任務。誰能想到，這樣的難關居然被圖靈和他的同事們給攻克了。

在謎機沒有被破譯之前，英國海運物資每個月被德軍截獲的損失高達70萬噸。圖靈破譯了謎機之后，德軍的很多行動計劃對英軍來說就成了透明的。盡管德軍潛艇的行動量增加到原來的兩倍，但是其截獲的物資數量卻減少到只有10萬噸。這樣的成績，對英國這種島國的重要性不言而喻。沒有圖靈，“二戰(zhàn)”的局勢也許真的會完全不同。

圖靈的這一段經歷，真實地展現(xiàn)在電影《模仿游戲（The Imitation Game）》中。該電影根據安德魯?霍奇斯撰寫的《艾倫?圖靈傳》改編而成。該片獲得了2015年第87屆奧斯卡金像獎最佳改編劇本獎，以及包括最佳影片、最佳導演、最佳男主角、最佳女配角在內的7項提名。

電影中，圖靈是一個天才的數學家，同時也是密碼破譯團隊的主力干將。他為人正派，羞怯內斂，不善社交。在公眾場合，他一個笑話也講不出來，但對于他感興趣的事情，卻有著不達目的誓不罷休的狠勁兒。

“圖靈測試”

“二戰(zhàn)”結束后，圖靈也結束了他在英國外交部的工作，并重新恢復了他在戰(zhàn)前就開始的計算機理論科學方面的研究。破譯密碼的工作，涉及大量繁瑣的計算工作，那時候，計算機的雛形已經出現(xiàn)在他的頭腦中，他想繼續(xù)這個思路，研制出一臺能完成人類計算指令的計算機。他的這一想法得到了英國當局的支持。

1945年，圖靈成為泰丁頓（Teddington）國家物理研究所的研究人員，真正開始了他夢寐以求的“自動計算機（ACE）”的邏輯設計和研制工作。這一年，圖靈寫出一份長達50頁的關于ACE的設計說明書。在圖靈的設計思想指導下，1950年ACE樣機終于試制成功。1958年，英國又推出了大型ACE機。

圖靈在1949年成為曼徹斯特大學計算機實驗室的副主任，負責最早的真正意義上的計算機——“曼徹斯特一號”的軟件理論開發(fā)，因此成為世界上第一位把計算機實際用于數學研究的科學家。

1950年，圖靈編寫并出版了《曼徹斯特電子計算機程序員手冊》（The programmers’handbook for the Manchester electronic computer）。這期間，他繼續(xù)進行數理邏輯方面的理論研究，并提出了著名的“圖靈測試”。

圖靈測試是圖靈提出的一種識別計算機是否具有人類智能的一種測試方法。測試時，被測試的人和計算機要分別在兩間獨立的房間中，主持測試的人提出問題后，計算機的回答要盡可能地像人做出的。如果測試的主持人無法分辨，哪個回答是人做出的，哪個回答是計算機做出的，則說明被測試的計算機具有了智能。圖靈認為，如果一臺計算機的思維，讓人類無法辨別它是機器還是人，當然就可以認為，這臺機器具有了人類智能。目前，圖靈測試依然被人們不斷使用。

圖3　以艾倫?圖靈經歷為藍本的電影《模仿游戲》獲得2015年第87屆奧斯卡金像獎最佳改編劇

人工智能之父

早在“二戰(zhàn)”時期，圖靈就開始思考，到底什么是“思考”，機器是否能夠思考。

1950年10月，圖靈發(fā)表了題為 《計算機和智能（Computing machinery and intelligence）》的論文，提出了人工智能的概念，引起了廣泛的注意和深遠的影響。1950年10月，圖靈發(fā)表論文《機器能思考嗎》。這一劃時代的作品，使圖靈贏得了“人工智能之父”的桂冠。

圖靈曾經躊躇滿志地表示：“我相信，50年之后，一定會出現(xiàn)這樣的智能機器，它可以用自然語言與人類聊天，而且讓人類在短時間內無法發(fā)現(xiàn)它是機器。機器能思考嗎？這個問題，會自然地失去意義，根本不值得再討論?！庇捎诋敃r計算機技術的局限性，圖靈的很多想法只能是想法，無法在計算機上得到驗證。而這些超越時代的學術思想，必然遇到巨大的阻力。圖靈的“人工智能”學說遭到了來自科學、工程、哲學、社會、宗教等各個方面的猛烈攻擊，但歷史證明了圖靈預見的正確性。

1951年，由于在可計算數方面所取得的成就，圖靈成為英國皇家學會會員，時年39歲。

1952年，圖靈辭去劍橋大學國王學院研究員的職務，專心在曼徹斯特大學工作。除了日常工作和研究工作之外，他還指導一些博士研究生。此外，他還擔任了制造曼徹斯特自動數字計算機的一家公司——弗蘭蒂公司的顧問。

1952年，圖靈編寫了一個國際象棋程序?？墒?，當時沒有一臺計算機有足夠的運算能力去執(zhí)行這個程序，他就模仿計算機，每走一步要用半小時。他與一位同事下了一盤棋，結果程序輸了。后來美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員根據圖靈的理論，在MANIAC上設計出世界上第一個電腦程序的象棋。

圖4　1946年艾倫?圖靈參加馬拉松比賽的情形

死亡之謎

作為英國當年最頂級的科學家，圖靈不僅相貌英俊，而且身體健壯，尤其擅長跑步。如果當年不是因為受傷，他可能會進入英國奧運代表隊參加1948年的倫敦奧運會。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年的一次長跑比賽中，圖靈還跑贏了同年奧運會銀牌得主湯姆?理查茲（Tom Richards）。

誰能想到，這樣一個俊朗、陽光的青年才俊，卻有著為當時社會所不容的性取向。沒錯，艾倫?圖靈是個同性戀。

1952年12月，圖靈在大街上結識了19歲的無業(yè)游民，并把他領回了家?？蓛H僅過了一個多月，圖靈就發(fā)現(xiàn)家中失竊了。失望的他選擇了報警。警察在調查過程中發(fā)現(xiàn)了他和男伴同居的事實。圖靈被逮捕了，并被判有罪。當時他只有兩個選擇，或者入獄服刑兩年，或者接受治療，定期注射雌性荷爾蒙，也就是所謂的“化學閹割”。圖靈平靜地選擇了后者。

治療期滿后，英國曼徹斯特大學和圖靈續(xù)簽了5年合約，圖靈又回到象牙塔中繼續(xù)他的研究工作。

可是僅僅半年后，悲劇發(fā)生了。1954年6 月8日早晨，圖靈的女仆發(fā)現(xiàn)他死在床上，口吐白沫，床頭的小桌上放著一個咬過幾口的蘋果，房間里還有一個裝滿了氰化鉀的果醬罐子。法醫(yī)檢驗的結論是，圖靈死于氰化物中毒。

到底是自殺還是他殺，歷史上一直眾說紛紜，沒有定論。

圖靈的一生如璀璨的焰火，既輝煌耀眼、光芒萬丈，又撲朔迷離、亦真亦幻。但無論怎樣解讀他的人生，艾倫?圖靈對計算機科學和人工智能的卓越貢獻，都將永遠銘記在歷史的功勞簿上。