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談到人工智能，人們始終無法繞過一個名字——艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日）。
他是英國著名的數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家，被譽為“現(xiàn)代計算機科學(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歲提出自動程序設(shè)計概念；38歲設(shè)計“圖靈測驗”……而他在二戰(zhàn)期間協(xié)助軍方破解德國著名密碼系統(tǒng)“Enigma”，也標志著英國現(xiàn)代計算機的起步。
艾倫·圖靈不僅推動了計算機科學(xué)的發(fā)展，其思想和創(chuàng)新更是深刻改變了這個世界。
“我們應(yīng)當(dāng)記住，每一個敲鍵盤、使用電子表格或文字處理軟件的人，都工作在一臺‘圖靈機’上?！?這是1999年美國《時代》周刊“20世紀最重要的100人”一文作者的評價。
八十多年前，圖靈發(fā)表了劃時代論文《論可計算數(shù)》，并提出了“圖靈機”概念，為現(xiàn)代計算機的設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。除此之外，他還大膽設(shè)想機器能夠模擬人類思維，來進行復(fù)雜的邏輯運算與智能對話，這一前瞻性的思想如今正逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。
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政府迫害，被當(dāng)時社會所譴責(zé)遺棄，職業(yè)生涯盡毀。1954年6月7日，圖靈用一個浸過氰化物的毒蘋果結(jié)束了自己的生命。而他臨終時床邊那咬過的半個蘋果，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。至今仍有很多人相信，蘋果公司的logo是對這位人工智能領(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，圖靈出生于英國倫敦帕丁頓的一個富裕家庭。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，但他卻對數(shù)學(xué)和科學(xué)情有獨鐘，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，他就已經(jīng)能夠讀懂愛因斯坦的相對論，獨立解出了反正切函數(shù)的無窮級數(shù)。這也讓他獲得了英國國王喬治六世設(shè)立的數(shù)學(xué)獎學(xué)金。
現(xiàn)代計算機原型 圖靈機初現(xiàn)
1931年，圖靈成功考入劍橋大學(xué)國王學(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)，逐漸形成了自己獨特的見解。
之后，圖靈前往美國普林斯頓大學(xué)，跟隨著名數(shù)學(xué)家阿隆佐·丘奇學(xué)習(xí)。1936年，他發(fā)表了具有劃時代意義的論文——《論可計算數(shù)及其在判定問題上的應(yīng)用》（On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem），并定義了一種機械裝置，后被其導(dǎo)師稱為“圖靈機”。
“圖靈機”的本質(zhì)是一個抽象的數(shù)學(xué)機器模型：通過將人們使用紙筆進行數(shù)學(xué)運算的過程抽象化，并由一個虛擬的機器替代人類進行數(shù)學(xué)運算，來模擬任何計算過程。這種“利用某種機器實現(xiàn)邏輯代碼的執(zhí)行，以模擬人類的各種計算和邏輯思維過程”的觀點，也成為后來設(shè)計實用計算機的思路來源，是當(dāng)今各種計算機設(shè)備的理論基石。
戰(zhàn)時英雄 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。1939年，正值第二次世界大戰(zhàn)英國與德國交戰(zhàn)，作為遠離歐洲大陸的一個“孤島”，戰(zhàn)時的英國十分依賴海上物資運輸。而德軍潛艇部隊的阻截攻擊，讓英軍不得不在縮緊物資分配的同時，積極謀劃反擊：破解德軍潛艇部隊的通信密碼。
當(dāng)時德軍使用一種叫做“謎”（Enigma/恩尼格瑪）的密碼機對情報進行加密和解密，這個如打字機一般大小的密碼機能組合出一千五百萬萬億種秘鑰。假設(shè)十個人去檢驗每一種可能，即使不眠不休最少也需要兩千萬年的時間才能破譯！毫無疑問，成功破解恩尼格瑪密碼機的概率就像彩票中大獎一樣微乎其微，而這個彩票的“獎金”，恰恰就是英國在這場戰(zhàn)爭中幸免于難的機會。生死攸關(guān)之際，一道密令將圖靈和各行業(yè)專家集結(jié)到英國布萊切利莊園，共同破解“恩格瑪機”。
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，圖靈提出了一個大膽的構(gòu)想：所有人的計算和推理能力疊加到一起，也遠比不上一臺機器，必須用機械對抗機械！于是，圖靈憑借其卓越的才能，設(shè)計并制造了一臺龐大的機器——炸彈機（Bombe），其計算能力約等于36臺德軍“恩格瑪機”。通過日夜不停地運算，“炸彈機”找出了“恩格瑪機”千萬種英文字母組合背后的秘密。隨后，德軍的進攻或撤退命令、部隊士氣情況、偵察報告等關(guān)鍵情報均被一一破譯。
然而好景不長，德國海軍將領(lǐng)鄧尼茨又發(fā)明出“狼群戰(zhàn)術(shù)”——通過信息優(yōu)勢，迅速集結(jié)盡可能多的潛艇，來摧毀盟軍艦船。德軍進一步縮短了通信時間差，這使得“炸彈機”逐漸力不從心。關(guān)鍵時刻，盟軍捕獲了“恩格瑪機”及密碼本，圖靈借此為突破，加緊升級技術(shù)，研發(fā)出一種“巨人機”，其強大算力使盟軍每月能破譯8400條重要情報。這一成就不僅扭轉(zhuǎn)了海上情報戰(zhàn)的局勢，更在庫爾斯克坦克大決戰(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)家評估，圖靈等人的成就極大縮短了戰(zhàn)爭的持續(xù)時間，拯救了至少約1400萬人的生命。“二戰(zhàn)”結(jié)束時，圖靈因在戰(zhàn)爭期間的杰出貢獻，被秘密授予不列顛帝國勛章。
圖靈測試 機器能思考嗎？
在與“恩尼格瑪機”的斗爭中，圖靈逐漸形成了如何建造一臺實用的通用計算機的思路。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“能計算的機器”。
1945年，圖靈第一次深入設(shè)計了具有現(xiàn)代意義的電子計算機——ACE（自動計算引擎）。在其設(shè)計思想指導(dǎo)下，1950年制成了ACE樣機，1958年制成了大型ACE機，成為當(dāng)時世界上最快、最強勁的電子計算機之一。
▲ 圖靈的原始論文截圖
其實早在1948年，圖靈就完成了一篇題為《智能機器》(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 “無組織機器”），甚至強化學(xué)習(xí)的思想。這篇具有遠見卓識的論文是關(guān)于人工智能的第一個宣言，但遺憾的是圖靈從未發(fā)表它。
1950年，圖靈發(fā)表論文《計算機與智能》（Computing Machinery and Intelligence）。文章中，他首次詳細闡述了計算機代替人腦運算的原理，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，他將論文中的“機器能思考嗎”的問題轉(zhuǎn)換為一種模仿游戲（imitation game）的思想實驗——后被稱為“圖靈測試”。
在實驗中，一個孤立房間里的人向另一個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，如果其中一個回答問題的人被一臺類似人類的機器答案取代，以至于處在孤立房間的人無法判斷其真假，那么這臺機器是“智能的”。即機器通過模仿人類的回答來欺騙測試者，使其無法區(qū)分機器與真人。這一測試方法至今仍被廣泛用于評估人工智能系統(tǒng)的性能。
圖靈始終認為，人工智能時代終會到來，機器也可以像人類一樣思考和計算。他甚至還寫過一個能下國際象棋的程序“Turochamp”，用于推算棋局中的下一走法，這比后來IBM的“深藍”早了40多年，只不過受限于當(dāng)時算力，沒有一臺計算機能夠支持這個程序的運行。因此，圖靈不得不采用手動計算的方式來模擬程序的運行，每一步都需要花費半小時來計算。盡管Turochamp并未能在實際運行中取得勝利，但它卻為后來的研究者們提供了寶貴的經(jīng)驗和啟示，推動了人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展。
命運之殤 偏見深淵中的掙扎與隕落
1952年1月，圖靈報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)時英國的同性戀是非法的）。隨后法庭判處他違反1885年“刑法修正案”第11條“嚴重猥褻罪”。此罪針對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，為了紀念圖靈對計算機科學(xué)的巨大貢獻，美國計算機協(xié)會設(shè)立一年一度的圖靈獎，以表彰在計算機科學(xué)中做出突出貢獻的人，該獎項也被譽為“計算機界的諾貝爾獎 ”。
1999年，他被《時代》雜志評選為20世紀100個最重要的人物之一。
2013年，英國議會通過圖靈赦免法案，女王伊麗莎白二世簽署了這項法案，赦免了圖靈“嚴重猥褻”的罪名。2015年上映的英國電影《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，其貢獻遠遠超越時代，不僅深刻揭示了計算這一抽象概念的內(nèi)在本質(zhì)，更為實際應(yīng)用鋪設(shè)了堅實的理論基石。他不僅是計算機科學(xué)新紀元的開創(chuàng)者，更是引領(lǐng)我們步入人工智能璀璨時代的燈塔。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)遙不可及的夢想逐步成為現(xiàn)實。在信息科學(xué)的發(fā)展史上，艾倫·圖靈的名字也將永遠被銘記。
參考資料：
1. 清華大學(xué)圖書館：《人物志 | 人工智能之父：紀念艾倫·麥席森·圖靈誕辰106周年》;
2. 《科技日報》：《圖靈：詩意的解謎者》；
3. 《三聯(lián)生活周刊》2015年第10期封面故事：《紀念圖靈：時代的叛逆者，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)！《智能機器》再掀熱議，卻一生未發(fā)表》；來源：Reddit、alanturing.net；
5. 國家地理中文網(wǎng)：《70年前他就成功預(yù)測了人工智能，卻遭化學(xué)閹割》，撰文：ERIN BLAKEMORE，譯者：Arvin，編輯：Arvin。
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