艾倫?圖靈：“人工智能之父”的謎樣人生

□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(zhēng)議的同性戀，死因蹊蹺；另一方面，他又是人人仰慕的科學(xué)巨匠。他既是聰明絕頂?shù)臄?shù)學(xué)天才，也是著名的邏輯學(xué)家和密碼學(xué)家；他“二戰(zhàn)”時(shí)期幫助盟軍破解了德國(guó)的著名密碼系統(tǒng)，，24歲的他描繪出圖靈機(jī)模型，并奠定了計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)；他提出了著名的圖靈測(cè)試，發(fā)表了名為《機(jī)器能思考嗎》的著名論文，并贏取了“人工智能之父”的美譽(yù)。他的一生比電影還要精彩。

1956 年夏天，一場(chǎng)在美國(guó)達(dá)特茅斯大學(xué)召開(kāi)的會(huì)議上，以約翰?麥卡錫和明斯基為代表的一批人工智能學(xué)者聚集在一起，他們提議將“人工智能”確立為一門獨(dú)立的學(xué)科。達(dá)特茅斯會(huì)議正式確立了人工智能（Artificial Intelligence）這一術(shù)語(yǔ)，這也因此被認(rèn)為是人工智能誕生的標(biāo)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(dāng)年無(wú)緣看到會(huì)議的召開(kāi)，因?yàn)樗诖饲皟赡暌呀?jīng)蹊蹺死亡了。

劉琳玉 特約撰稿人

為了紀(jì)念艾倫?圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）于1966年設(shè)立圖靈獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)一年評(píng)比一次，以表彰在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中作出突出貢獻(xiàn)的人。圖靈獎(jiǎng)被喻為“計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)”，這是歷史對(duì)這位科學(xué)巨匠的最高贊譽(yù)。

2012年6月，33位圖靈獎(jiǎng)獲得者共聚美國(guó)舊金山，來(lái)紀(jì)念艾倫?圖靈100周年誕辰。他們一起回顧了圖靈在計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能等領(lǐng)域作出的杰出貢獻(xiàn)，分享了過(guò)去幾十年的科技發(fā)展，并暢談了對(duì)未來(lái)的思考。

初露才華

出生于1912年的艾倫?圖靈很小就在數(shù)學(xué)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(zhēng)得A的時(shí)候，他已經(jīng)開(kāi)始在研讀很多在普通人看來(lái)生澀難懂的科學(xué)理論。他表現(xiàn)出來(lái)的對(duì)數(shù)學(xué)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(ài)因斯坦的相對(duì)論，他居然在通讀愛(ài)因斯坦的一部著作后，寫出了一份內(nèi)容提要。超凡的數(shù)學(xué)能力，讓圖靈在中學(xué)時(shí)代就獲得了國(guó)王愛(ài)德華六世設(shè)立的數(shù)學(xué)金盾獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

他的天賦不僅表現(xiàn)在數(shù)學(xué)方面，對(duì)自然科學(xué)以及其他科學(xué)領(lǐng)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(xué)莫科姆的父母設(shè)立的自然科學(xué)獎(jiǎng)，其中一篇獲獎(jiǎng)?wù)撐牡念}目是“亞硫酸鹽和鹵化物在酸性溶液中的反應(yīng)”。

1931年，圖靈考入了英國(guó)劍橋大學(xué)中著名的國(guó)王學(xué)院，并因成績(jī)優(yōu)異而獲得數(shù)學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金。4年后，他的第一篇數(shù)學(xué)論文發(fā)表在了知名的《倫敦?cái)?shù)學(xué)會(huì)雜志》上。接著，他又寫出了“論高斯誤差函數(shù)”。這篇論文使他由一名大學(xué)生直接當(dāng)選為國(guó)王學(xué)院的研究員，并于次年榮獲英國(guó)著名的史密斯（Smith）數(shù)學(xué)獎(jiǎng)，成為國(guó)王學(xué)院最聲名顯赫的畢業(yè)生之一。

美國(guó)求學(xué)

1936年9月，圖靈應(yīng)邀到美國(guó)普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究院學(xué)習(xí)，并于兩年后獲得博士學(xué)位。

1937年，《倫敦?cái)?shù)學(xué)會(huì)文集》第42期上的一篇論文引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。那篇論文就是圖靈寫的《論數(shù)字計(jì)算在決斷難題中的應(yīng)用》。這是一篇對(duì)圖靈來(lái)說(shuō)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(jìn)行數(shù)學(xué)研究的機(jī)器，后來(lái)被人們稱為“圖靈機(jī)”。同一年，圖靈發(fā)表論文，在“丘奇論點(diǎn)”的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展形成“丘奇-圖靈論點(diǎn)”，對(duì)計(jì)算理論的嚴(yán)格化，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的形成和發(fā)展都具有奠基性的意義。

在美國(guó)期間，圖靈對(duì)群論做了諸多研究，其博士論文——“以序數(shù)為基礎(chǔ)的邏輯系統(tǒng)”1939年正式發(fā)表，在數(shù)理邏輯研究中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

圖1　“二戰(zhàn)”期間德國(guó)軍方部署的名為的“謎機(jī)（Enigma）”的密碼設(shè)備

圖2　“二戰(zhàn)”時(shí)期，艾倫?圖靈參與研制的巨型計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)從1943年開(kāi)始運(yùn)行

二戰(zhàn)功勛

1938年夏天，圖靈回到英國(guó)劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院任研究員，打算繼續(xù)研究數(shù)理邏輯和計(jì)算理論，同時(shí)開(kāi)始了計(jì)算機(jī)的研制工作。可惜的是，此時(shí)的歐洲已經(jīng)被戰(zhàn)爭(zhēng)的陰云所籠罩，誰(shuí)也無(wú)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(guò)不平凡一生的圖靈，在“二戰(zhàn)”時(shí)期的經(jīng)歷也堪稱精彩。

1939年秋天，圖靈應(yīng)招來(lái)到英國(guó)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(jì)算機(jī)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(guó)政府的最高獎(jiǎng)項(xiàng)——大英帝國(guó)榮譽(yù)勛章（O.B.E.勛章）。這一榮耀又成為圖靈一生中又一個(gè)里程碑。

布萊切利莊園就是圖靈當(dāng)時(shí)工作的地方——政府編碼和密碼學(xué)校。它坐落在山谷中，安靜而隱秘，但這里是沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)場(chǎng)，是英國(guó)的情報(bào)中心，專門負(fù)責(zé)截獲德軍的軍事通信信息，并破譯出珍貴的軍事情報(bào)。作為劍橋大學(xué)最年輕的數(shù)學(xué)家，圖靈是第一批被征召到這里的專家之一。

當(dāng)時(shí)，德國(guó)軍方全面部署了一種名為“謎機(jī)（Enigma）”的密碼設(shè)備。用這種設(shè)備發(fā)出的每一條信息中的每一個(gè)字符都是用不同的密鑰進(jìn)行加密的。德國(guó)方面一直對(duì)這種密碼設(shè)備信心十足，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為，要想破譯謎機(jī)幾乎是不可能完成的任務(wù)。誰(shuí)能想到，這樣的難關(guān)居然被圖靈和他的同事們給攻克了。

在謎機(jī)沒(méi)有被破譯之前，英國(guó)海運(yùn)物資每個(gè)月被德軍截獲的損失高達(dá)70萬(wàn)噸。圖靈破譯了謎機(jī)之后，德軍的很多行動(dòng)計(jì)劃對(duì)英軍來(lái)說(shuō)就成了透明的。盡管德軍潛艇的行動(dòng)量增加到原來(lái)的兩倍，但是其截獲的物資數(shù)量卻減少到只有10萬(wàn)噸。這樣的成績(jī)，對(duì)英國(guó)這種島國(guó)的重要性不言而喻。沒(méi)有圖靈，“二戰(zhàn)”的局勢(shì)也許真的會(huì)完全不同。

圖靈的這一段經(jīng)歷，真實(shí)地展現(xiàn)在電影《模仿游戲（The Imitation Game）》中。該電影根據(jù)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(jiǎng)最佳改編劇本獎(jiǎng)，以及包括最佳影片、最佳導(dǎo)演、最佳男主角、最佳女配角在內(nèi)的7項(xiàng)提名。

電影中，圖靈是一個(gè)天才的數(shù)學(xué)家，同時(shí)也是密碼破譯團(tuán)隊(duì)的主力干將。他為人正派，羞怯內(nèi)斂，不善社交。在公眾場(chǎng)合，他一個(gè)笑話也講不出來(lái)，但對(duì)于他感興趣的事情，卻有著不達(dá)目的誓不罷休的狠勁兒。

“圖靈測(cè)試”

“二戰(zhàn)”結(jié)束后，圖靈也結(jié)束了他在英國(guó)外交部的工作，并重新恢復(fù)了他在戰(zhàn)前就開(kāi)始的計(jì)算機(jī)理論科學(xué)方面的研究。破譯密碼的工作，涉及大量繁瑣的計(jì)算工作，那時(shí)候，計(jì)算機(jī)的雛形已經(jīng)出現(xiàn)在他的頭腦中，他想繼續(xù)這個(gè)思路，研制出一臺(tái)能完成人類計(jì)算指令的計(jì)算機(jī)。他的這一想法得到了英國(guó)當(dāng)局的支持。

1945年，圖靈成為泰丁頓（Teddington）國(guó)家物理研究所的研究人員，真正開(kāi)始了他夢(mèng)寐以求的“自動(dòng)計(jì)算機(jī)（ACE）”的邏輯設(shè)計(jì)和研制工作。這一年，圖靈寫出一份長(zhǎng)達(dá)50頁(yè)的關(guān)于ACE的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。在圖靈的設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下，1950年ACE樣機(jī)終于試制成功。1958年，英國(guó)又推出了大型ACE機(jī)。

圖靈在1949年成為曼徹斯特大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的副主任，負(fù)責(zé)最早的真正意義上的計(jì)算機(jī)——“曼徹斯特一號(hào)”的軟件理論開(kāi)發(fā)，因此成為世界上第一位把計(jì)算機(jī)實(shí)際用于數(shù)學(xué)研究的科學(xué)家。

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

圖靈測(cè)試是圖靈提出的一種識(shí)別計(jì)算機(jī)是否具有人類智能的一種測(cè)試方法。測(cè)試時(shí)，被測(cè)試的人和計(jì)算機(jī)要分別在兩間獨(dú)立的房間中，主持測(cè)試的人提出問(wèn)題后，計(jì)算機(jī)的回答要盡可能地像人做出的。如果測(cè)試的主持人無(wú)法分辨，哪個(gè)回答是人做出的，哪個(gè)回答是計(jì)算機(jī)做出的，則說(shuō)明被測(cè)試的計(jì)算機(jī)具有了智能。圖靈認(rèn)為，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)的思維，讓人類無(wú)法辨別它是機(jī)器還是人，當(dāng)然就可以認(rèn)為，這臺(tái)機(jī)器具有了人類智能。目前，圖靈測(cè)試依然被人們不斷使用。

圖3　以艾倫?圖靈經(jīng)歷為藍(lán)本的電影《模仿游戲》獲得2015年第87屆奧斯卡金像獎(jiǎng)最佳改編劇

人工智能之父

早在“二戰(zhàn)”時(shí)期，圖靈就開(kāi)始思考，到底什么是“思考”，機(jī)器是否能夠思考。

1950年10月，圖靈發(fā)表了題為 《計(jì)算機(jī)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(yuǎn)的影響。1950年10月，圖靈發(fā)表論文《機(jī)器能思考嗎》。這一劃時(shí)代的作品，使圖靈贏得了“人工智能之父”的桂冠。

圖靈曾經(jīng)躊躇滿志地表示：“我相信，50年之后，一定會(huì)出現(xiàn)這樣的智能機(jī)器，它可以用自然語(yǔ)言與人類聊天，而且讓人類在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法發(fā)現(xiàn)它是機(jī)器。機(jī)器能思考嗎？這個(gè)問(wèn)題，會(huì)自然地失去意義，根本不值得再討論?！庇捎诋?dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的局限性，圖靈的很多想法只能是想法，無(wú)法在計(jì)算機(jī)上得到驗(yàn)證。而這些超越時(shí)代的學(xué)術(shù)思想，必然遇到巨大的阻力。圖靈的“人工智能”學(xué)說(shuō)遭到了來(lái)自科學(xué)、工程、哲學(xué)、社會(huì)、宗教等各個(gè)方面的猛烈攻擊，但歷史證明了圖靈預(yù)見(jiàn)的正確性。

1951年，由于在可計(jì)算數(shù)方面所取得的成就，圖靈成為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，時(shí)年39歲。

1952年，圖靈辭去劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院研究員的職務(wù)，專心在曼徹斯特大學(xué)工作。除了日常工作和研究工作之外，他還指導(dǎo)一些博士研究生。此外，他還擔(dān)任了制造曼徹斯特自動(dòng)數(shù)字計(jì)算機(jī)的一家公司——弗蘭蒂公司的顧問(wèn)。

1952年，圖靈編寫了一個(gè)國(guó)際象棋程序。可是，當(dāng)時(shí)沒(méi)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)有足夠的運(yùn)算能力去執(zhí)行這個(gè)程序，他就模仿計(jì)算機(jī)，每走一步要用半小時(shí)。他與一位同事下了一盤棋，結(jié)果程序輸了。后來(lái)美國(guó)新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員根據(jù)圖靈的理論，在MANIAC上設(shè)計(jì)出世界上第一個(gè)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(guó)當(dāng)年最頂級(jí)的科學(xué)家，圖靈不僅相貌英俊，而且身體健壯，尤其擅長(zhǎng)跑步。如果當(dāng)年不是因?yàn)槭軅赡軙?huì)進(jìn)入英國(guó)奧運(yùn)代表隊(duì)參加1948年的倫敦奧運(yùn)會(huì)。他的馬拉松最好成績(jī)是2小時(shí)46分3秒，比1948年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)金牌成績(jī)慢11分鐘。1948年的一次長(zhǎng)跑比賽中，圖靈還跑贏了同年奧運(yùn)會(huì)銀牌得主湯姆?理查茲（Tom Richards）。

誰(shuí)能想到，這樣一個(gè)俊朗、陽(yáng)光的青年才俊，卻有著為當(dāng)時(shí)社會(huì)所不容的性取向。沒(méi)錯(cuò)，艾倫?圖靈是個(gè)同性戀。

1952年12月，圖靈在大街上結(jié)識(shí)了19歲的無(wú)業(yè)游民，并把他領(lǐng)回了家。可僅僅過(guò)了一個(gè)多月，圖靈就發(fā)現(xiàn)家中失竊了。失望的他選擇了報(bào)警。警察在調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了他和男伴同居的事實(shí)。圖靈被逮捕了，并被判有罪。當(dāng)時(shí)他只有兩個(gè)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(xué)閹割”。圖靈平靜地選擇了后者。

治療期滿后，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)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(gè)咬過(guò)幾口的蘋果，房間里還有一個(gè)裝滿了氰化鉀的果醬罐子。法醫(yī)檢驗(yàn)的結(jié)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(shuō)紛紜，沒(méi)有定論。

圖靈的一生如璀璨的焰火，既輝煌耀眼、光芒萬(wàn)丈，又撲朔迷離、亦真亦幻。但無(wú)論怎樣解讀他的人生，艾倫?圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能的卓越貢獻(xiàn)，都將永遠(yuǎn)銘記在歷史的功勞簿上。