圖靈的祕密——紀念阿蘭·圖靈誕辰100週年連載文章之二

本文摘自《人物》上的文章，作者袁傳寬，原文連結http://www.cnbeta.com/articles/52254.htm

他的英年早逝,像他橫溢的才華一樣,令世界吃驚與難以置信。生命雖然短暫,但那傳奇的人生,豐富多彩的創造力和智慧而深邃的思想,使他猶如一顆耀眼的明星,持續地照耀著人間後世在科學的浩瀚太空裡探索未來的人們。

自上個世紀60年代以來,計算機技術飛速發展,資訊產業逐漸成為影響人類社會的最重要的工業之一。支援技術與工業發展的理論基礎是電腦科學。眾所周知,“諾貝爾獎”是世界上最負盛名的獎項,但僅用於獎勵那些在物理、化學、文學、醫學、經濟學與促進世界和平等方面做出開拓性重大貢獻的人士。“圖靈獎”則是電腦科學領域的最高獎項,有“計算機界諾貝爾獎”之稱。設立這個大獎,既是為了促進電腦科學的進一步發展,也是為了紀念一位天才數學家、電腦科學的奠基人艾蘭•圖靈,本文的主人公。

圖靈是舉世罕見的天才數學家和電腦科學家,僅僅在世42年。他的英年早逝,像他橫溢的才華一樣,令世界吃驚與難以置信。生命雖然短暫,但那傳奇的人生,豐富多彩的創造力和智慧而深邃的思想,使他猶如一顆耀眼的明星,持續地照耀著人間後世在科學的浩瀚太空裡探索未來的人們。

倫敦的神童 思維可以像袋鼠般地跳躍

艾蘭•圖靈,1912年6月23日出生於英國倫敦一個“書香門第”,家族成員裡有三位當選過英國皇家學會會員,他的祖父還曾獲得劍橋大學數學榮譽學位。可他父親居里歐的才能十分平常,數學尤其糟糕,正負數的乘法運算就把他弄得焦頭爛額。但他倒能踏實辦事,於是被政府派到英屬殖民地印度去當一名小公務員。

圖靈很小的時候就表現出與眾不同的天分,在他三四歲的時候自己學會了閱讀,讀的第一本書叫做《每個兒童都該知道的自然奇觀》。他特別喜歡數字和智力遊戲,併為之著迷。圖靈自幼充滿好奇與想象,母親回憶說:“他把一個玩具木偶的胳膊、腿掰下來栽到花園裡,期待能'生長'出更多的玩具木偶,那年他3歲。” 6歲正式讀書後,圖靈越發顯得智力超群,校長和老師都注意到這個特殊的小孩。8歲時,他寫了他的第一篇“科學”短文,題目叫《說說顯微鏡》。

圖靈從小喜歡體育運動,尤其酷愛足球。可是在和小朋友們踢足球的時候,他並不熱衷於上場,而是更喜歡在場外擔任巡邊,為的是能有機會觀察、估算每次足球飛出邊界的角度,他從中獲得了極大的樂趣,樂趣就在於能夠一眼看出問題的答案。

圖靈天生悟性過人,16歲就能弄懂愛因斯坦的相對論,並且運用那深奧的理論,獨立推導力學定律。

有一年,圖靈參加了地區的中學數學會考。閱卷結束,沒有任何學生能夠答對所有的問題,主考官員卻發現圖靈的答卷上,所有的答案完全正確,可沒有任何中間步驟。主考官員心中疑惑,但辦事認真負責,親自到學校找校長和老師核查有無作弊行為。老師們卻見怪不怪,心中有數。一位教過圖靈的老師告訴主考官員:“這孩子的思維超常。我給學生們出了個光學的難題,圖靈竟不假思索,立即算出了正確答案。可是當我要他給出計算過程時,他卻回答不出,那必須要運用幾個圖靈沒有學過的光學公式。幾天之後,圖靈竟然把光學公式自己推匯出來了。”老師們說:“艾蘭的思維可以像袋鼠般地跳躍。”

劍橋大學的高材生,國王學院最年輕的研究員

1931年,圖靈考進了劍橋大學,在該大學的“國王學院”專攻數學。劍橋是他這一生學術生涯的起點。那兒有自由的學術環境,他如飢似渴地閱讀一切感興趣的書籍,甚至是剛剛出版上市的天才大數學家馮•諾依曼的新作《量子力學的邏輯基礎》。除了數學與物理之外,他的興趣比中學時代廣泛了許多,例如對哲學也產生了興趣,他選修了哲學大師維特根斯坦教授的“數學的哲學”課,還成為那班上最出色的學生。哲學與數學在邏輯學上有交匯。

劍橋大學的大數學家羅素和懷特海創立了“數理邏輯學”。這是一門非常抽象、講究邏輯思維、令人煞費腦筋且望而生畏的學科。但是圖靈一聽就懂了,而且立刻發生興趣。

這裡,為便於讀者認識圖靈,我想對“數理邏輯學”多說兩句。這個學科的建立,起源於一個邏輯上的“悖論”。為了非專業人士都能明白邏輯悖論的含義,哲學家或者數學家喜歡用講故事的辦法來解釋它。一個經典的故事是:村子裡有位理髮師,他為而且只為村子裡所有那些不給自己理髮的人理髮。現在的問題是,誰為理髮師理髮?假定理髮師為自己理髮,那麼依照理髮師“只為不給自己理髮的人理髮”的規定,由此推理得出結論:理髮師是不為自己理髮的人,這與假定矛盾;或者假定理髮師不為自己理髮,那麼依照理髮師“為所有不給自己理髮的人理髮”的規定,由此又推理得出結論:理髮師應該為自己理髮,這又與假定矛盾。所以,不論怎麼假定,也就是說不論誰為理髮師理髮,都要出現不能自圓其說的結論。

圖靈在家中花園閒坐

在數學的邏輯推理上會出現類似的悖論,1899年德國大數學家康託發現了一個悖論,英國大數學家羅素在1902年又發現了一個不同的悖論。人人皆知,整個“數學大廈”就建築在嚴格的邏輯推理的基礎之上。邏輯推理出現悖論,對數學的邏輯推理與證明的打擊是致命的。數學家們十分擔憂,數學的基礎出現了非同小可的麻煩,“數學大廈”會因悖論的存在而坍塌。於是,他們都想方設法去修補數學基礎,以避免在邏輯推理過程中產生悖論。例如,康託發表專著《集合論》,羅素與懷特海聯合撰寫三卷《數學原理》,都為完善數學基礎做出了不可磨滅的貢獻,創立了一門有關數學基礎的學科“數理邏輯學”。

劍橋大學是“數理邏輯學”的發源地與大本營,一群聰明而勤奮的青年數學家聚集在數學泰斗羅素教授的周圍,圖靈是其中的佼佼者。他在劍橋如魚得水,4年的大學教育,給他結結實實地打好了學術基礎,畢業後留校執教,不到一年工夫,他就有所創造,發表了幾篇很有分量的數學論文,嶄露頭角。1935年,剛剛畢業,年僅23歲的圖靈就被劍橋大學國王學院甄選為研究員,成為劍橋大學有史以來最年輕的研究員。為此,劍橋大學特地宣佈放假半天以示慶賀。羅素教授也異常器重圖靈,安排圖靈講學授課。同年,圖靈又因他在“概率論”上的成就,榮獲“斯密思獎”。

圖靈在數學,尤其是在“數理邏輯學”方面的深厚功底,令他幾年後終於厚積薄發,一舉成為電腦科學的創始人。

普林斯頓的數學博士電腦科學的開路先鋒

圖靈繼續在他的學術道路上飛躍,他要擴大他的學術視野。1936年他來到美國的普林斯頓大學攻讀數學博士學位,他的研究涉及邏輯學、代數和數論等等領域,成績卓著,鶴立雞群。

在同一個城市,有個普林斯頓高等研究院,那裡聚集著當時最優秀的數學家和物理學家。世紀天才馮•諾依曼教授當時正在該研究院主持數學研究。他看過圖靈的論文後極為讚賞,惺惺相惜,極力邀請圖靈畢業後到普林斯頓高等研究院工作,做他的研究助手。馮 •諾依曼雖然也很年輕,但已經出類拔萃,大紅大紫。給馮•諾依曼當研究助手是令多少年輕學者夢寐以求的事情,然而圖靈心繫劍橋,執意要回到母校任教,令馮 •諾依曼教授惋惜不止。惋惜的遠不止馮•諾依曼,不知有多少學者發出嘆息,當年兩位科學奇才沒能走在一起。儘可以想象,由於兩大世紀天才的合作,數學、電腦科學等等會獲得怎樣的發展?“1加1定會大於2”,兩顆燦爛的巨星一處發光,將會把科學的天空照耀得更加明亮。

圖靈先知先覺,是走在時代前面的天才。在電子計算機遠未問世之前,他居然就會想到所謂“可計算性”的問題。物理學家阿基米得曾宣稱:“給我足夠長的槓桿和一個支點,我就能撬動地球。”類似的問題是,數學上的某些計算問題,是不是隻要給數學家足夠長的時間,就能夠通過“有限次”的簡單而機械的演算步驟而得到最終答案呢?這就是所謂“可計算性” 問題,一個必須在理論上做出解釋的數學難題。

經過智慧與深邃的思索,圖靈以人們想不到的方式,回答了這個既是數學又是哲學的艱深問題。1936年,圖靈在倫敦權威的數學雜誌上發表了一篇劃時代的重要論文《可計算數字及其在判斷性問題中的應用》。文章裡,圖靈超出了一般數學家的思維範疇,完全拋開數學上定義新概念的傳統方式,獨闢蹊徑,構造出一臺完全屬於想象中的“計算機”,數學家們把它稱為“圖靈機”。這樣的奇思妙想只能屬於思維像“袋鼠般地跳躍”的圖靈。著名的“圖靈機”的概念在數學與電腦科學中的巨大影響力至今毫無衰減。

“圖靈機”想象使用一條無限長度的紙帶子,帶子上劃分成許多格子。如果格里畫條線,就代表 “1”;空白的格子,則代表“0”。想象這個“計算機”還具有讀寫功能:既可以從帶子上讀出資訊,也可以往帶子上寫資訊。計算機僅有的運算功能是:每把紙帶子向前移動一格,就把“1”變成“0”,或者把“0”變成“1”。“0”和“1”代表著在解決某個特定數學問題中的運算步驟。“圖靈機”能夠識別運算過程中每一步,並且能夠按部就班地執行一系列的運算,直到獲得最終答案。

“圖靈機”是一個虛擬的“計算機”,完全忽略硬體狀態,考慮的焦點是邏輯結構。圖靈在他那篇著名的文章裡,還進一步設計出被人們稱為“萬能圖靈機”的模型,它可以模擬其他任何一臺解決某個特定數學問題的“圖靈機”的工作狀態。他甚至還想象在帶子上儲存資料和程式。“萬能圖靈機”實際上就是現代通用計算機的最原始的模型。

圖靈的文章從理論上證明了製造出通用計算機的可能性。幾年之後,美國的阿坦納索夫在1939年果然研究製造了世界上的第一臺電子計算機ABC,其中採用了二進位制,電路的開與合分別代表數字0與1,運用電子管和電路執行邏輯運算等。 ABC是“圖靈機”的第一個硬體實現,看得見,摸得著。而馮•諾依曼不僅在上個世紀40年代研製成功了功能更好、用途更為廣泛的電子計算機,並且為計算機設計了編碼程式,還實現了運用紙帶儲存與輸入。到此,天才圖靈在1936年發表的科學預見和構思得以完全實現。

圖靈當年那篇劃時代的抽象數學論文,原本是為了解決數學上的一個基礎性理論問題,並非是研製一臺具體的計算機。科學發展史不斷地告訴人們:許多重大的科學發明,往往是理論研究開路在先,工程技術實現在後。“萬能圖靈機”再一次令人們信服基礎理論在科學發展道路上的決定性作用。圖靈當年的紙上談兵,那好似空中樓閣般的“萬能圖靈機”,實際上是現代計算機原理與電腦科學的開路先鋒。

明白了圖靈那無與倫比的貢獻,人們就不難理解,何以馮•諾依曼對於“計算機之父”的桂冠堅辭不受。曾經擔任過馮•諾依曼研究助手的美國物理學家弗蘭克爾教授這樣寫道:“許多人都推舉馮•諾依曼為'計算機之父',然而我確信他本人從來不會促成這個錯誤。或許,他可以被恰當地稱為'計算機的助產士'。依我之見,正是馮•諾依曼使世界認識了由圖靈引入的計算機的基本概念。”弗蘭克爾教授此言不虛,在 1949年,馮•諾依曼發表了一篇題為《自動計算機的一般邏輯理論》的論文,客觀而公正地闡述了圖靈在計算機理論上的重大貢獻。他寫道:“大約12年前,英國邏輯學家圖靈就開始研究'可計算問題',他準確地給出了'自動計算機'的一般性定義。”馮•諾依曼寧願把“計算機之父”的桂冠轉戴在圖靈頭上。當然,這已經是在圖靈離開普林斯頓十來年以後的事了,他當年在普林斯頓並沒有像後來那樣受人景仰。圖靈曲高和寡,當年就能看明白他那篇文章劃時代意義的,僅僅是少數傑出的數學家,如馮•諾依曼者。

客觀地說,圖靈、阿坦納索夫、馮•諾依曼三人,都是計算機的先驅,電腦科學的奠基人,他們的偉大貢獻被永遠載入計算機的發展史中,若被稱為“計算機之父”,他們都當之無愧。尤其是艾蘭• 圖靈與馮•諾依曼,他們好似是電腦科學浩瀚星空中相互映照的兩顆超級明亮的巨星。

“政府編碼與密碼學院”的靈魂 歐洲的戰事因之至少提前兩年結束

1938年,圖靈學成後又回到他的母校劍橋大學國王學院,作為那裡的研究員,他繼續他在邏輯與數論方面的理論研究。在以後不到兩年的時間裡,圖靈又連續發表了幾篇很有分量的數學論文,為他贏得了更大的聲譽。與此同時,圖靈開始祕密地為英國“政府編碼與密碼學院”工作,研究“密碼學”理論和實用的編碼技術。

第二次世界大戰爆發後,英國在1939年對德宣戰,圖靈隨即應徵入伍,正式到“政府編碼與密碼學院”服役。“政府編碼與密碼學院”實際上是英國的戰時情報中心,該學院的重要情報可直接送給首相丘吉爾。雖然參軍服役,圖靈卻沒有離開劍橋,每天上班的地方是一個對外稱為“佈雷契萊園”的莊園,他和同事們的主要任務是破解德軍的軍事密碼,那得靠數學工具和數學家的智慧。任務極具挑戰性,對手非常不簡單:德國人在二戰之前研製成功了一種密碼電報機,它能把平常的語言文字(俗稱“明文”),自動轉變為程式碼(俗稱“密文”),再通過無線電或電話線路祕密傳送出去。“密文”即使被他人截獲,也令人不知所云,如“謎”一般。這個設計精密、似乎無懈可擊的密碼電報機,因之被稱為“謎”,德國人洋洋得意。

常言說得好:“一物降一物”,“謎”的剋星就是大天才圖靈。圖靈在佈雷契萊園領導著一個 200來位密碼專家的隊伍,成功破解了“謎”的祕密。而德軍卻還毫無覺察,繼續用“謎”傳輸軍事情報,因此洩露了大量的軍事機密,導致在戰事上屢屢挫敗。英軍則節節勝利,屢建戰功。功勞首推圖靈,雖然未去前線殺敵,也從未荷槍實彈,但圖靈一介書生,堪敵百萬雄兵。

1942年,他曾赴美數月,目的是使兩國的語音加密系統能夠協調相容,以便在聯合對付德軍的 U-潛艇危機方面建立兩國最高層的情報共享,以及為英國丘吉爾首相和美國羅斯福總統建立祕密安全通話熱線。當時美國的語音加密系統龐大,要佔據一個大房間;而圖靈為英國研製的系統,則輕巧如一臺打字機。

就在圖靈出差期間,德國海軍突然更新加密系統,提高了密碼的複雜度,圖靈手下那200多位專家為此絞盡腦汁,仍束手無策。一直等到圖靈回國,親自出馬,難題才迎刃而解,令同儕極為驚佩。在佈雷契萊園,無論年長年幼,大家一律稱呼圖靈為“教授”,足見其威望之高。

至於圖靈是如何破譯德軍密碼的,由於英國政府嚴格的保密法令,一直沒有公之於世,圖靈如何破譯“謎”也成了一個永遠的“謎”。我們僅僅知道,為提高實際破譯的速度,他和佈雷契萊園的同事們首先研製了一臺密碼破譯機,取名“邦比”,後來又研製出一臺專門破譯密碼的電子計算機,取名 “巨人”。它們使“政府編碼與密碼學院”如虎添翼——過去每月大約能夠破譯39,000條截獲的密碼情報,後來提升到84,000條,差不多每兩分鐘就能破譯一條。而立之年的圖靈已經成為“政府編碼與密碼學院”總顧問,全面影響著佈雷契萊園的運作。

德國人在二戰後期,又研究開發了一個代號為“魚”的密碼系統,十分複雜,比“謎” 更為“安全”,是德軍最高統帥部和希特勒本人專用的密碼。“魚”也難逃“法網”,被圖靈成功破解粉碎,時間恰恰趕在盟軍諾曼底登陸的前夕。

圖靈和他的同事在搜尋與打擊德軍的U-潛艇、協助盟軍諾曼底登陸等重大軍事行動中發揮了關鍵作用。人們估計:“政府編碼與密碼學院”的工作使歐洲的戰事至少提前兩年結束。圖靈也因此在1946年獲得“OBE”,即“不列顛帝國勳章”,那是英國皇室給予為國家和人民做出巨大貢獻、立下大功的人士的榮譽。

佈雷契萊園的教授大智若愚

圖靈在劍橋是個家喻戶曉的人物,可能有人不知他的姓名,但婦孺皆知佈雷契萊園有位“教授”,是個科學奇才。圖靈或者“佈雷契萊園的教授”的那些逸聞趣事,至今仍被人們津津樂道。

大智若愚,行為“怪異”似乎是天才人物的“通病”。讓我們來想象一下這位天才科學家的模樣。曼徹斯特大學的教授、圖靈的朋友這樣描寫:“圖靈生得前庭飽滿,下頜方圓,頭型曲線真漂亮,令人難忘。一頭褐發,迷人的碧眼閃閃發光,堅毅的下巴,是個帥氣十足的男子漢。可他的穿著過於隨意,毫無章法,有時身上披上一件過時的大衣,直接套在雪白而考究的襯衣外面。圖靈不苟言笑,尤其不喜歡與陌生人談話,那時他會拘謹、口吃,就越發羞怯靦腆,總在啃自己的指甲,躲避著生人的目光。然而,若是在信任的好友中間,他那閃電般的思維,跳躍而深邃;坦誠的言詞,滔滔不絕;獨到的見解,永遠出人意料。圖靈超群的智慧與平易的談吐總帶給朋友們極大的享受。”

據說,圖靈有一輛破舊的自行車,那是他上下班的交通工具。這輛車子經常掉鏈子,他卻懶得把車送去修理,而是想辦法對付它。他發現總是騎到一定的圈數時,鏈子就掉下來。於是他在騎車時就特別心中計數,邊騎邊數腳蹬子輪盤轉過的圈數,就在鏈子快要掉下前一剎那戛然停車,倒一下腳蹬子輪盤,上車再騎。圖靈就這樣一路走走停停,鏈子再也掉不下來了。後來他還在腳蹬子旁邊安裝了一個小巧的計數器,代替心中計數。圖靈愚耶?智耶?

圖靈有花粉過敏的毛病,一到春暖花開時節,五官奇癢難耐,眼淚鼻涕不止,痛苦不堪。而圖靈又拒絕使用脫敏藥物,因為那些藥物會令他昏昏欲睡,頭腦不清。於是,每當花粉嚴重的季節,他騎車上下班時就戴上防毒面具,十分搶眼:他為劍橋製造了一道街景奇觀。

由於戰爭時期瓷器奇缺,為了防止茶杯丟失,他居然弄來一條鐵鏈,把茶杯鎖定在暖氣管子上,此事成為佈雷契萊園的笑談。

圖靈大事清楚,小事糊塗,鬧過不少笑話。二戰爆發後,人人皆知英國無法抵禦德寇入侵,倫敦等地很可能淪陷。覆巢之下,焉有完卵,銀行也必被法西斯鯨吞。英國人只好紛紛提出存款,自己保管。圖靈則把存款兌換成兩個大銀錠,分別埋藏在兩處樹叢中,作上標記,並且繪製一份祕密位置圖,以為萬無一失。然而在戰爭結束後,圖靈按圖索驥,卻無論如何也找不到原來埋藏銀錠的地方。戰爭期間,倫敦雖然沒有淪陷,卻未能躲過德軍的狂轟濫炸。轟炸後,倫敦陷於火海。許多原來用於定位的參照物發生了改變,甚至完全消失了。圖靈智者千慮,卻沒想到他的祕密位置圖變得毫無用處。圖靈不甘心,自制一臺金屬探測器,在樹叢中廣泛搜尋。無奈可能的目標範圍太大,他徒勞無功,鎩羽而歸,著實沮喪了幾天。

圖靈自幼喜愛運動,戰後更加熱愛越野長跑。他經常參加業餘高手們的越野長跑訓練和競賽。即使去參加學術會議,同事們都是搭乘公共交通工具,而圖靈則舍代步而跑步,而且還是第一個到達會場。要不是因為受傷,他會代表英國去參加1948年的奧林匹克運動會的。

曼徹斯特大學的人工智慧之父 機器能思考

1945年二戰結束,圖靈復員,隨後被英國國家物理實驗室聘為高階研究員,他於是又回到出生地倫敦,專心研究計算機理論。計算機的研究在當時屬於絕密,他撰寫的論文都沒有公開發表。我們所知道的是,當年圖靈寫了若干份“內部報告”,明確提出了 “自動程式”的概念,在1970年得以解密,後來收入愛丁堡大學的《機器智慧》論文集中。

理論上的準備已經充分,而且在戰爭時期已經具有運用計算機的經驗,此時的圖靈對計算機的發展前景胸有成竹,他興致勃勃地擬訂了一份“自動計算機(ACE)” 的設計方案,完整地描繪出通用數位電子計算機的結構。要知道,早在10年前他就提出了抽象的“萬能圖靈機”概念,然而觀念超前,和者蓋寡。如今他要親手把那虛無縹緲變成現實。此時的圖靈更注意到儲存量與運算速度是計算機的核心,他設計的ACE在效能上,大體相當於上個世紀80年代美國蘋果公司研製的個人電子計算機“麥金塔”。圖靈實在太超前了,國家物理實驗室認為製造原原本本的ACE在工程與技術方面過於困難,知難而退,僅僅製造了一臺簡化了的ACE,其運算速度和儲存量均大為遜色。

儘管不如圖靈所願,但這臺ACE畢竟是圖靈研製成功的第一臺公開對外的電子計算機。況且 ACE一鳴驚人,被公認為是當時世界上最快的電子計算機之一。圖靈特別滿意它的儲存功能,驕傲地向參觀者介紹:“它能十分輕鬆地記憶任何一本小說中的10 頁內容,一字不差!”這在半個世紀以前是多麼了不起的奇蹟!圖靈和他的ACE驚呆了參觀者。

國家物理實驗室的保守態度與故步自封,使它在後來國際計算機發展的競賽中被淘汰出局。圖靈愛莫能助,英雄無用武之地,他選擇了“跳槽”。

1946年,英國皇家學會成立計算機實驗室,設在曼徹斯特大學,一時群英薈萃,成為英國計算機事業的中心,總負責人是圖靈在“政府編碼與密碼學院”的老同事和好朋友紐曼教授。圖靈是皇家學會計算機實驗室的常務副主任,實際上的負責人。圖靈成為實驗室的靈魂,他的計算機理論指導著實驗室的發展,世界上第一臺商業計算機“馬克一號”即在這裡問世。

大凡每一個新學科出現,總有天才人物披荊斬棘做開路先鋒,那需要常人所不具備的敏銳、遠見和想象力。圖靈的興趣與志氣絕不僅僅在於製造出效能超群的機器,那是一般的科學家和工程師們的事情。圖靈所關注的問題,遠非計算機本身,而是極富遠見地設想計算機可以做什麼,例如,從數字計算到代數運算,破譯密碼,處理文件資料,甚至下棋等等。他運用那時僅有的計算機“馬克一號”去模擬生物生長的某些片段,尤其是接合子的基因如何決定動植物解剖結構的機制。這成為後來“模擬系統”和“人工生命”學科的起源。他在思考與探討人腦與計算機之間的關聯與互動。圖靈在他的另一篇劃時代的論文《機器能思考嗎?》中,這樣描述他的設想:“人的大腦好似一臺巨型的電子計算機,初生嬰兒的大腦皮層像'尚未組織好的'機器,可以經過訓練,使之成為'組織好了的'類似於萬能機(即萬能圖靈機)式的機器。” 早年在劍橋大學獲得的數學與哲學方面的深厚功底又一次發揮了力量,圖靈是當之無愧的現代“人工智慧”之父。也正因為圖靈和他的“人工智慧”,電子計算機方有了另外一個名字:“電腦”。

為了演示人機對話,圖靈編寫了一套象棋程式,當時卻沒有一臺足夠好的計算機去執行這個程式。於是圖靈就親自模擬計算機,嚴格執行他預先編寫的程式走棋,模擬的“計算機”每走一步要用半小時。他就這樣與同事下了一盤,結果“計算機”輸了。

圖靈明確提出:“機器能思考”。或者說,具有人腦智力的機器才是圖靈心目中真正的萬能機。圖靈沒有說空話,他進一步給出機器是否具有人腦智力的判別法,後來被稱之為“圖靈測試”。在圖靈的時代,全世界僅有的計算機中,當然沒有一臺能夠通過“圖靈測試”,那時計算機的水平與今天的不可同日而語。可那限制不了圖靈的想象和預見,他相信在20世紀末,定會有計算機能夠通過“圖靈測試”。他的預言得到證實:IBM研製出的一臺會下國際象棋的電子計算機“深藍”,戰勝了當年的國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。

在曼徹斯特大學,圖靈度過了他短暫生命的最後幾年,“人工智慧”是他發出的最後的生命之光,他是這一領域開天闢地的大師。從計算機的理論到實踐,圖靈的貢獻無人能出其右。1951年,圖靈被英國皇家學會選為會員,那年他39歲,成為他家族中的第四位皇家學會會員。曼徹斯特大學也因為圖靈的存在,被英國皇家學會認定為國家電腦科學的最高學術機構。

來去匆匆的天使 永不熄滅的明燈

1954年6月8日,圖靈去世的噩耗像晴天霹靂,不僅英國,乃至全世界都為之震驚。那一年圖靈不滿42歲,春風得意,風華正茂,處於他生命中最富創造力的巔峰,電腦科學界唯圖靈馬首是瞻,仰望企盼他的科學靈感和新的發明。最先發現圖靈死亡的是清掃房間的女傭。早就過了圖靈通常起床的時間,他卻仍然沉睡在床上,神態自若安詳,枕邊有個只吃了一小口的蘋果。書桌上燈亮著,有一封準備寄出的信。

醫在圖靈沒有吃完的那隻蘋果裡檢驗出了氰化鉀,劇毒化學藥品的殘留物。警方在多方蒐集證據後,調查研判,並對外正式宣佈:圖靈服毒自殺。

圖靈自殺的原因一時成為全世界的難解之謎,猜測紛紜。他的母親不相信、不接受警方“圖靈服毒自殺”的判斷,因為桌子上那封未寄出的信裡提到“同意在幾天後接受採訪”云云。她認為圖靈是不小心接觸到了他實驗室裡的劇毒化學藥品,是死於意外事故。警方則認為,那封信是圖靈故佈疑陣,令母親相信兒子意外中毒而亡,心裡會好受些。困擾人們的問題是圖靈為什麼要自殺?

事實上,圖靈是個同性戀者,而且他公開承認自己的同性戀身份。早在1942年佈雷契萊園時期,圖靈看中了一位同事,名叫朱安•克拉可的年輕姑娘,他們一度非常親密,上了9個小時夜班之後兩人還“戀戰”下棋,圖靈稱之為下“睏倦棋”,實則“戀愛棋”。朱安教會了圖靈織毛線,成品是一副手套。圖靈終於向朱安正式求婚。這姑娘也十分愛慕圖靈,接受了圖靈的愛情和求婚。眼看一對戀人快要走上紅地毯,圖靈卻又悔婚,跑去向朱安道歉,坦誠說明自己的同性戀情況,兩人只好解除婚約。

圖靈的同性戀問題,就如同他其他的那些怪異行為一樣,絲毫沒有影響到他在所有工作單位的地位,上司和同事都對這位天才寬容、尊敬。但圖靈的同性戀行為觸犯當時的英國法律,1952年就因此而被警方拘留。英國當年的法律主張嚴厲懲戒同性戀,圖靈不得不接受注射激素,否則會有牢獄之災。激素療法非但不能改變同性戀傾向,反而呈現出多種副作用,圖靈變得意志消沉,越發寡言少語。圖靈曾經去看心理醫生,醫生建議這位科學奇才放鬆情緒,換換腦筋,不妨讀讀好的小說。結果圖靈真的喜歡上了列夫•托爾斯泰的小說,不過,情緒並未因此而好轉。人們普遍認為,圖靈情緒的低沉抑鬱,最終導致了他的自殺,是那不人道的激素療法害了他。

人們多麼希望圖靈像童話中的白雪公主那樣:吃了有毒的蘋果,但並沒有死,只是睡著了,直到有一天,王子用一個吻把她喚醒。

圖靈的死,留給世界一個謎,一個不能在邏輯上說得通的“悖論”。圖靈相信:“違反了邏輯,一座橋都會因之而垮掉。”可他本人的生命中就出現“悖論”:他認為計算機能夠思維,可與人腦並駕齊驅,但是他本人卻是天馬行空、我行我素,哪裡是計算機的“思維”與“行為”模式?

圖靈的死無疑是電腦科學界的巨大損失,無以彌補。牛津大學著名數學家安德魯•哈吉斯說道: “圖靈似乎是上天派來的一個使者,匆匆而來,匆匆而去,為人間留下了智慧,留下了深邃的思想,後人必須為之思索幾十年、上百年甚至永遠。” 圖靈將引領世界計算機的“風騷數百年”,他25歲首創的“圖靈機”概念如石破天驚,而立之年探討的模擬系統和自動程式設計概念如仙人指路,不惑之“晚年” 開創的人工智慧和“圖靈測試”如開山闢路,無一不是超前的科學預見,無一不展現著這位天才的過人智慧。

圖靈如劃破夜空的耀眼流星,身後的光芒持續照亮著探索計算機未來的路途,人們無法想象一個沒有圖靈的計算機世界會多麼昏暗寂寞。世界計算機界設立了“圖靈獎”,一年一度由美國計算機學會頒發給世界上最優秀的電腦科學家,是計算機領域的至高無上的榮譽,是電腦科學界的諾貝爾獎。

1998年6月23日,倫敦市政府在圖靈的出生地,那所故居的迎面牆上鑲嵌上一塊象徵人類智慧與科學的蔚藍色的銅匾,鑄刻著電腦科學創始人的名字和出生年月,紀念這位計算機大師誕辰86週年,數萬人參加了紀念儀式。那一天,也恰好是圖靈在曼徹斯特大學親手設計成功的電子計算機問世50週年。圖靈的這個紀念活動牽動全世界電腦科學家的心,也驚動了英國國會。眾議院極其不尋常地趕在前一天晚上 10點30分,以壓倒多數的投票,通過了一項法案,承認了同性戀者的平等權益。英國政府以他的特殊方式表達了對這位科學巨人的偉大成就的敬意,對令他遭受不公正懲罰的懺悔。

2004年6月7日,為紀念這位電腦科學與密碼學的絕頂天才逝世50週年,來自世界各地的學者、學生數千人不約而同來到曼徹斯特市,聚集在圖靈離世前5年曾經居住的公寓前。曼徹斯特市政府在這所表面極其普通卻因圖靈而成為永久的歷史性建築的牆上,隆重鑲嵌上一面紀念銅牌,還是蔚藍色的,上寫:1912—1954,電腦科學奠基人與密碼學家,戰爭年代破譯“謎”碼的功臣艾蘭•圖靈居於斯,逝於斯。

圖靈的祕密——紀念阿蘭·圖靈誕辰100週年連載文章之一