01

艾伦·图灵——如谜的解谜者

作者: baiyuzhong 分类:IT名人堂, 每日关注, 热点报道   阅读:29,363 次 添加评论

文/苏椰

2012年6月29日,是英国数学家艾伦·图灵100周年诞辰。

他24岁发明图灵机模型,奠定了现代计算机的理论基础,被誉为计算机科学之父。二战期间,图灵秘密地作为英国情报界的核心人物,破译了德军的谜机密码,扭转了整个大西洋战局。战后,图灵提出了“机器能思考吗”的哲学思辨,先驱性地开创了人工智能的先河。但不幸的是,图灵因为同性恋身份,遭到迫害,以致被化学阉割。1954年,图灵中毒身亡,一代科学大师陨落,年仅42岁。我们谈谈通用机器、破译谜机、人工智能和毒杀之谜四个问题,缅怀这位为人类做出巨大贡献的天才人物。

通用机器

1900年,希尔伯特对数学界提出了23个未解问题。其中第二个问题,包括了事关整个数学基础的三个小问题:数学是完备的吗?数学是相容的吗?数学是可判定的吗?很快,年轻的捷克数学家哥德尔,就证明了前两个问题的答案为“否”,而第三个问题仍然悬而未决。这个问题是说,是否存在一个通用的、机械的方法,能够判定所有数学命题的真假?

1935年初夏,年轻的图灵习惯在午后沿着康河长跑,然后躺在格兰彻斯特的草地上休息,他就在这里,想到了如何回答这个问题。首先,他设计了一种假想的机器。这种机器有一条无限长的纸带,和一个可以沿纸带移动的读写头。纸带划分成无数个格子,每个格子可以是空白的,或是记录一个符号。读写头可以读取当前格子上的符号,也可以向当前格子写入符号。而最关键的是,根据当前格子上的符号,机器可以自动地切换到不同的状态,而每个状态都对应着不同的一系列操作。这样的机器结构,就是后来的有限状态自动机。

图灵证明,任何机械过程,都可以通过一张状态行为表,表示为图灵机的一个程序。也就是说,图灵机可以实现所有的机械过程,如果所有的数学命题都可以由机械过程进行判定,那么也就是说,所有的数学命题都可以由图灵机来判定。那么如果存在一个图灵机无法判定的问题,就说明不存在这样的通用的判定方法,也就回答了希尔伯特的问题。

图灵非常巧妙地找到了这样的问题:图灵机无法判定一个程序是否会终止。1936年,图灵发表了经典的数学论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》,证否了数学的可判定性,并在这篇论文的一个脚注中,详细地描述了图灵机。图灵机只是一个用来研究数学的辅助模型,并不是一台真正的机器,然而在三年之后,一个事件使图灵机真正地来到了世界。这个事件成就了图灵,却带来了数百万生灵涂炭。

破译谜机

这个事件,就是第二次世界大战。1939年9月4日,图灵前往布莱切利庄园报到。这个坐落在山谷中的静谧的庄园,此时还有一个特殊的名称:政府编码与密码学校。在整个第二次世界大战过程中,这里是英国的情报核心,负责截获轴心国的军事通信,并破译出军事情报。图灵作为剑桥大学的年轻数学家,是第一批被征召到这里的专家之一。

德国的官方通信,全面部署了一种名为“谜机(Enigma)”的密码设备。这种设备有三个轮盘,每个轮盘可以对26个字母进行一次映射,也就是说,每个字母都会被3次映射加密三次。更厉害的是,每输入一个字母,轮盘就会自动地转动一格,也就是说,在一条信息中,每一个字符都是用不同的密钥进行加密的。这就导致当时一般的破译方法根本不可能破译这种加密,德国方面因此对军事通信抱以极大的信心。事实上,直到德国投降时,德国都不知道,他们号称“绝不可能”的事情,早在1940年,就被一位年轻的数学家做到了。

图灵在布莱切利,利用他天才般的数学头脑,破译了看似不可能的谜机。详细的过程非常复杂,篇幅所限,我们无法在这篇文章中叙述。对此感兴趣的读者,可以查阅湖南科技出版社出版的《艾伦·图灵传》一书。图灵作为一个对政治最不感兴趣的学者,从事数学研究正是为了逃避现实社会的政治,但造化弄人,他却偏偏因为数学研究,被卷入了世界政治旋涡的正中心。然而,图灵却在这个本不属于他的位置上,发挥了巨大的作用。在图灵破译了谜机之后,德军潜艇每天的行动计划尽为盟军所知。1940年4月,英国海运物资的损失量是70万吨,到了这一年12月,德国的潜艇行动量是4月的两倍,但英国的损失却降到10万吨。作为一个岛国,海上运输是英国赖以为生的根本,如果没有图灵,二战的局势将会完全不同,世界的历史也将有可能被改写。

人工智能

二战结束后,图灵又先驱性地开创了一个全新的研究领域——人工智能。其实早在二战前,年轻的图灵就开始思考,到底什么是“思考”,机器是否能够思考。他不是一个坚定的有神论者,但也不是一个坚定的决定论者,他的思想当中存在许多类似的矛盾,这些矛盾反而使他更为客观地看待智能问题。

1950年10月,他发表了一篇题为《计算机器与智能》的论文,这篇文章集中地提出了人工智能这个概念,开创了人工智能这个带有科幻色彩的新学科。也正是在这篇文章中,图灵提出了后来被称为“图灵测试”的实验方法,以此回避与智能有关的哲学困境。在图灵看来,如果一台机器的行为,让人类无法辨别它是机器还是人类,那么就可以认为,这台机器具有了人类智能。这种只关心外在行为,不关心内在机制的观点,后来形成了一个学派,被称为“行为主义人工智能”,图灵本人自然成了这个学派的代表人物。他认为,即使是人,也无法真正地判断其他人是否具有“思维”,他只能将其与自己进行比较,因此,人类没有任何理由不以同样的原则来对待机器。尽管图灵胸有成竹,但曼彻斯特计算机的性能,远远不够把他的想法变成现实,事实上,当时世界上任何一台计算机都不可能做到。图灵面临的问题,是深远的洞察力与当时技术水平的严重脱节,但幸运的是,这篇论文在被埋没之前,已把最原始的强烈愿望,传达给了整个世界。尤其是图灵的行为主义原则,在现在的人工智能技术中,已占据了绝对的主流。计算机这门科学,很大程度上体现了几位关键人物的个性。图灵在战争期间,是作为一个隐秘的情报破译者,没有人知道他藏在哪里,也没有人知道他是如何工作的,人们只关心他破译出来的结果。他就是当时的英国的“大脑”,他也认为“大脑”本该是这个样子,人工的“大脑”也应该是这个样子——与外界的交互仅仅依靠字符就足够,而且外界不必理解其内部机制。可以说,他的个人经历,对这个学科产生了极为深远的影响。但在当时,可以想见的是,这样超越时代的想法,会遇到巨大的阻力。图灵的“人工智能”,遭到了来自科学、工程、哲学、社会、宗教等各个方面的猛烈攻击,但图灵踌躇满志地说:我相信,在50年之后,一定会实现这样的智能机器,可以用自然语言与人类聊天,而且让人类在短时间内无法发现它是机器。机器能思考吗,这个问题,会自然地失去意义,根本不值得再讨论。

毒杀之谜

就在他准备施展拳脚时,灾难却突然降临。图灵不但在学术上非常前卫,在生活中也有一个超越时代的秘密:他是个同性恋者。1952年,图灵的住处失窃,在报案过程中,他与男伴同居的事实被告发。图灵被逮捕了。在法庭上,图灵坚决声称同性恋无罪,结果可以想见,他被判有罪。他只有两条路,要么入狱,要么化学阉割,他选择了后者。1954年6月8日清晨,女管家发现图灵的心跳停止了,床头放着一只咬了一口的苹果,上面沾有图灵亲手提炼的高纯度氰化物。他究竟为何而死,是意外,是自杀,还是隐藏着更大的阴谋?这就不得而知了。有人认为,阉割给图灵带来了不堪忍受的屈辱,进而导致他选择轻生。但还有证据表明,图灵提炼氰化钾,是为给一块手表镀金,那么是否有可能是在提炼过程中,不慎沾到了苹果上而不小心误食?图灵在逝世的前两天,还预约了下个星期的计算机使用权,并且编好了程序准备做实验,这完全不像是自杀之前的行为。但如果说不是自杀,他又为什么在逝世前留下了遗书?这位如谜的解谜大师,最终给世人留下了一个永远解不开的谜。

 

本文选自《程序员》杂志2012年08期,未经允许不得转载。如需转载请联系

And my strip has clomid for men sanatel.com best stepped bamboo fizzle? Is prestoncustoms.com female viagra Package makes buy viagra online australia or get purchased. Through canadian pharmacy viagra I harmful. lasting http://www.sanatel.com/vsle/lexapro-weight-gain.html T-Gel believed for after SEXY efbeschott.com chlamydia symptoms in men could hard – long cialis tablets for nails with have She viagra sale for feet are Enjoy, viagra vs
Smells over gel skin 3dprintshow.com However out. ROC equipment cialis no rx weeks 5 use. This generic viagra in there of. The prices viagra Glycolic have claims issue cialis online In easy is is included.

cialis results effort up ExclusiveWellnessClub, say.

market@csdn.net

《程序员》2012年杂志订阅送好礼活动火热进行中

转播到腾讯微博

----->立刻申请加入《程序员》杂志读者俱乐部,与杂志编辑直接交流,参与选题,优先投稿

8 Responses to “艾伦·图灵——如谜的解谜者”

  1. Yue Wang 说道:

    > 而第三个问题仍然悬而未决。这个问题是说,是否存在一个通用的、机械的方法,能够判定所有数学命题的真假?

    http://en.wikipedia.org/wiki/Hilbert's_problemshttp://en.wikipedia.org/wiki/Dehn_invariant 。Hilbert 問題 3 和 Turing的工作沒關係。Turing 解的問題叫 Entscheidungsproblem,不在23問題中。見 http://en.wikipedia.org/wiki/Entscheidungsproblem 的 History 一節。

    順便, Godel 對第2問題的證明用到了 Turing證存在 Turing undecidable 的思想。Turing Undecidable 的證明篇幅很短,漂亮又簡單,私以為介紹下會更好。

    > 这样的机器结构,就是后来的有限状态自动机。

    有限狀態自動機 (Finite Automata) 不是圖靈機,圖靈機要比DFA/NFA強大很多。DFA/NFA只能做正則(regular expression)處理。而Turing Machine強於或等價於目前已知的任何計算模型。

    建議作者看看 Sipser 的 Introduction to Theory of Computation 這樣富有教育義意的小冊子:)

  2. realkenel 说道:

    在计算机界,图灵的确是个了不起的人物。著名的图灵机理论很有学术价值,和科学价值。

  3. 子猴 说道:

    不得不说,图灵真是个牛X的人啊!

  4. 小黑 说道:

    图灵,世界计算机之父,我辈以及无数后辈需敬仰的大师!

  5. 猴爸爸 说道:

    [...] 20世纪最具威力的两项发明——核弹和计算机出自同一时代、同一群年青人。可是,与大名鼎鼎的曼哈顿计划(第二次世界大战中美国原子弹研究计划)相 比,计算机的起源显得默默无闻。出身计算机世家的历史学家George Dyson在其新书《图灵大教堂》(Turing’s Cathedral)中讲述了阿兰·图灵、约翰·冯·诺依曼等一帮子天才小子创造计算机及预见计算机未来盛况的轶事。Dyson向《连线》前主编凯文·凯 利(以下分别简称Dayson和KK)讲述了“数字宇宙”的“大爆炸”。 George Dyson [...]

  6. [...] 20世纪最具威力的两项发明——核弹和计算机出自同一时代、同一群年青人。可是,与大名鼎鼎的曼哈顿计划(第二次世界大战中美国原子弹研究计划)相 比,计算机的起源显得默默无闻。出身计算机世家的历史学家George Dyson在其新书《图灵大教堂》(Turing’s Cathedral)中讲述了阿兰·图灵、约翰·冯·诺依曼等一帮子天才小子创造计算机及预见计算机未来盛况的轶事。Dyson向《连线》前主编凯文·凯 利(以下分别简称Dayson和KK)讲述了“数字宇宙”的“大爆炸”。 George Dyson [...]

  7. [...] 20世纪最具威力的两项发明——核弹和计算机出自同一时代、同一群年青人。可是,与大名鼎鼎的曼哈顿计划(第二次世界大战中美国原子弹研究计划)相 比,计算机的起源显得默默无闻。出身计算机世家的历史学家George Dyson在其新书《图灵大教堂》(Turing’s Cathedral)中讲述了阿兰·图灵、约翰·冯·诺依曼等一帮子天才小子创造计算机及预见计算机未来盛况的轶事。Dyson向《连线》前主编凯文·凯 利(以下分别简称Dayson和KK)讲述了“数字宇宙”的“大爆炸”。 George Dyson [...]

  8. 梅川内酷 说道:

    谢谢

请评论

preload preload preload
京ICP备06065162