“人工智能”之父

袁傳寬

2012年2月，約2.1萬名英國民眾發起一項請愿活動，請求英國政府赦免圖靈因同性戀而在1952年被判決的嚴重猥褻罪行。雖然這一請愿最終沒有成功，但至少證明了這位偉大科學家在民眾心中的地位。人們沒有忘記，2012年是“人工智能”之父艾倫?圖靈誕辰100周年，“為他做點什么”是一種民意，因為圖靈為這個世界做的太多了……

舉世罕見的少年天才

艾倫?圖靈是舉世罕見的天才數學家和計算機科學家，僅在世42年，但他無與倫比的才華與卓絕的科學貢獻卻足以令全世界為之驚嘆。1912年6月23日，圖靈出生于英國倫敦一個科學世家，家族成員里有3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。圖靈天生悟性過人，16歲就能弄懂愛因斯坦的相對論，并且運用那深奧的理論，獨立推導力學定律。

1931年，圖靈考進了劍橋大學，在該大學的“國王學院”專攻數學。劍橋有自由的學術環境，他如饑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》。由于哲學與數學在邏輯學上有交匯，他也對哲學產生了興趣。圖靈選修了哲學大師維特根斯坦教授的“數學的哲學”課，成為了班上最出色的學生。

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。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，劍橋大學特地宣布放假半天以示慶賀。羅素教授也異常器重圖靈，安排圖靈講學授課。同年，圖靈又因其在“概率論”上的成就，榮獲“斯密思獎”。

從“圖靈機”到計算機

圖靈是走在時代前面的天才。在電子計算機遠未問世之前，他就會想到所謂“可計算性”的問題。數學上的某些計算問題，是不是只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。1936年，圖靈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》。文章里，圖靈超出了一般數學家的思維范疇，構造出一臺完全屬于想象中的“計算機”，數學家們把它稱為“圖靈機”。

圖靈想象的“計算機”是使用一條無限長度的紙帶子，帶子上劃分出許多格子，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信息，也可以往帶子上寫信息。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的每一步，并且能夠按部就班地執行一系列的運算，直到獲得最終答案。

圖靈的文章從理論上證明了制造出通用計算機的可能性。幾年之后，美國的阿坦納索夫在1939年果然研究制造了世界上第一臺電子計算機ABC，其中采用了二進位制，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”的第一個硬件實現，而馮?諾依曼不僅在上個世紀40年代研制成功了功能更好、用途更為廣泛的電子計算機，并且為計算機設計了編碼程序，還實現了運用紙帶存儲與輸入。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。

破譯密碼的英雄“教授”

第二次世界大戰爆發后，圖靈隨即應征入伍，正式到“政府編碼與密碼學院”服役，該機構是英國的戰時情報中心。圖靈每天上班的地方被稱為 “布雷契萊園”，他和同事們的主要任務是破解德軍的軍事密碼。任務極具挑戰性，對手非常難對付：德國人在二戰之前研制成功了一種密碼電報機，它能把明文自動轉變為密文，再通過無線電或電話線路秘密傳送出去。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”，這令德國人頗感得意。

然而，“謎”的克星就是大天才圖靈。圖靈在布雷契萊園領導著一個有200多位密碼專家的隊伍，成功破解了“謎”的秘密。而德軍卻還毫無覺察，繼續用“謎”傳輸軍事情報，因此泄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。1942年，圖靈曾赴美數月，目的是使兩國的語音加密系統能夠協調兼容。當時美國的語音加密系統非常龐大，要占據一個大房間；而圖靈為英國研制的系統，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，提高了密碼的復雜度，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，令同儕極為驚訝佩服。在布雷契萊園，無論年長年幼，大家一律稱呼圖靈為“教授”，足見其威望之高。

圖靈和他的同事在搜尋與打擊德軍潛艇、協助盟軍諾曼底登陸等重大軍事行動中發揮了關鍵作用。據估計，“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“不列顛帝國勛章”，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。

舉世聞名的圖靈測試

圖靈的興趣與志向絕不僅僅在于制造出性能超群的機器，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么，例如，從數字計算到代數運算，破譯密碼，處理文檔資料，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。這成為后來“仿真系統”和“人工生命”學科的起源。他還不斷思考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‘組織好了的類似于萬能機（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迸發出了力量，使圖靈成為當之無愧的現代“人工智能”之父。也正因為圖靈和他的“人工智能”，電子計算機才有了另外一個名字：電腦。

為了演示人機對話，圖靈編寫了一套象棋程序，當時卻沒有一臺足夠好的計算機去執行這個程序。于是圖靈就親自模擬計算機，嚴格執行他預先編寫的程序走棋，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，后來被稱之為“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”。他的預言得到了部分證實：IBM研制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后幾年，“人工智能”是他發出的最后的生命之光，他是這一領域開天辟地的大師。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4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計算機科學的最高學術機構。

“大智若愚”的科學奇才

作為一代奇才，圖靈除了絕頂聰明也有些大智若愚，他的趣聞軼事在英國也流傳甚廣。

圖靈有很高的回頭率，倒不是因為他特別英俊，而是他有花粉過敏的毛病。一到春暖花開時節，人們就會看到劍橋的一道奇觀—— 一位頭戴防毒面具騎車上班的教授，從容穿過人群。

他還因為大事清楚，小事糊涂，鬧過不少笑話。二戰爆發后，人們擔心倫敦淪陷，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，并且繪制了一份秘密位置圖，以為萬無一失。然而在戰爭結束后，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。轟炸后，倫敦陷于火海。許多原來用于定位的參照物發生了改變，甚至完全消失了。圖靈智者千慮，卻沒想到他的秘密位置圖變得毫無用處。圖靈不甘心，自制一臺金屬探測器，在樹叢中廣泛搜索。但目標范圍太大，他徒勞無功而返。由于戰爭時期瓷器奇缺，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，此事成為布雷契萊園的笑談。

圖靈之死的謎團

1954年6月8日，早就過了圖靈通常起床的時間，他卻仍然沉睡在床上，神態安詳，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。醫生在圖靈沒有吃完的那只蘋果里檢驗出了劇毒的氰化鉀。警方在多方搜集證據后，對外正式宣布：圖靈服毒自殺。

圖靈是個同性戀者，而且他公開承認自己的同性戀身份。圖靈的同性戀問題，就如同其他的怪異行為一樣，絲毫沒有影響到他在事業上的地位，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，但情緒并未好轉。人們普遍認為，圖靈情緒的低沉抑郁，最終導致了他的自殺，是那不人道的激素療法害了他。

圖靈的死無疑是計算機科學界的巨大損失，無以彌補。他25歲首創的“圖靈機”概念如石破天驚，不惑之年開創的人工智能和“圖靈測試”如開山辟路，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。人們多么希望圖靈像童話中的白雪公主那樣：吃了有毒的蘋果，但并沒有死，只是睡著了，終有一天他會醒來。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，后人必須為之思索幾十年、上百年甚至永遠。”

【責任編輯】張小萌