“人工智能”之父

袁傳寬

2012年2月，約2.1萬(wàn)名英國(guó)民眾發(fā)起一項(xiàng)請(qǐng)?jiān)富顒?dòng)，請(qǐng)求英國(guó)政府赦免圖靈因同性戀而在1952年被判決的嚴(yán)重猥褻罪行。雖然這一請(qǐng)?jiān)缸罱K沒(méi)有成功，但至少證明了這位偉大科學(xué)家在民眾心中的地位。人們沒(méi)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(diǎn)什么”是一種民意，因?yàn)閳D靈為這個(gè)世界做的太多了……

舉世罕見(jiàn)的少年天才

艾倫?圖靈是舉世罕見(jiàn)的天才數(shù)學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家，僅在世42年，但他無(wú)與倫比的才華與卓絕的科學(xué)貢獻(xiàn)卻足以令全世界為之驚嘆。1912年6月23日，圖靈出生于英國(guó)倫敦一個(gè)科學(xué)世家，家族成員里有3位當(dāng)選過(guò)英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，他的祖父還曾獲得劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)榮譽(yù)學(xué)位。圖靈天生悟性過(guò)人，16歲就能弄懂愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，并且運(yùn)用那深?yuàn)W的理論，獨(dú)立推導(dǎo)力學(xué)定律。

1931年，圖靈考進(jìn)了劍橋大學(xué)，在該大學(xué)的“國(guó)王學(xué)院”專攻數(shù)學(xué)。劍橋有自由的學(xué)術(shù)環(huán)境，他如饑似渴地閱讀一切感興趣的書(shū)籍，甚至是剛剛出版上市的天才大數(shù)學(xué)家馮?諾依曼的新作《量子力學(xué)的邏輯基礎(chǔ)》。由于哲學(xué)與數(shù)學(xué)在邏輯學(xué)上有交匯，他也對(duì)哲學(xué)產(chǎn)生了興趣。圖靈選修了哲學(xué)大師維特根斯坦教授的“數(shù)學(xué)的哲學(xué)”課，成為了班上最出色的學(xué)生。

劍橋大學(xué)是“數(shù)理邏輯學(xué)”的發(fā)源地與大本營(yíng)，一群聰明而勤奮的青年數(shù)學(xué)家聚集在數(shù)學(xué)泰斗羅素教授的周?chē)瑘D靈是其中的佼佼者。1935年，剛剛畢業(yè)，年僅23歲的圖靈就被劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院甄選為研究員，成為劍橋大學(xué)有史以來(lái)最年輕的研究員。為此，劍橋大學(xué)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(xué)授課。同年，圖靈又因其在“概率論”上的成就，榮獲“斯密思獎(jiǎng)”。

從“圖靈機(jī)”到計(jì)算機(jī)

圖靈是走在時(shí)代前面的天才。在電子計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)未問(wèn)世之前，他就會(huì)想到所謂“可計(jì)算性”的問(wèn)題。數(shù)學(xué)上的某些計(jì)算問(wèn)題，是不是只要給數(shù)學(xué)家足夠長(zhǎng)的時(shí)間，就能夠通過(guò)“有限次”的簡(jiǎn)單而機(jī)械的演算步驟而得到最終答案呢？這就是所謂“可計(jì)算性” 問(wèn)題，一個(gè)必須在理論上做出解釋的數(shù)學(xué)難題。1936年，圖靈發(fā)表了一篇?jiǎng)潟r(shí)代的重要論文《可計(jì)算數(shù)字及其在判斷性問(wèn)題中的應(yīng)用》。文章里，圖靈超出了一般數(shù)學(xué)家的思維范疇，構(gòu)造出一臺(tái)完全屬于想象中的“計(jì)算機(jī)”，數(shù)學(xué)家們把它稱為“圖靈機(jī)”。

圖靈想象的“計(jì)算機(jī)”是使用一條無(wú)限長(zhǎng)度的紙帶子，帶子上劃分出許多格子，如果格里畫(huà)條線，就代表“1”；空白的格子，則代表“0”。想象這個(gè)“計(jì)算機(jī)”還具有讀寫(xiě)功能：既可以從帶子上讀出信息，也可以往帶子上寫(xiě)信息。計(jì)算機(jī)僅有的運(yùn)算功能是：每把紙帶子向前移動(dòng)一格，就把“1”變成“0”，或者把“0”變成“1”?！?”和“1”代表著在解決某個(gè)特定數(shù)學(xué)問(wèn)題中的運(yùn)算步驟?！皥D靈機(jī)”能夠識(shí)別運(yùn)算過(guò)程中的每一步，并且能夠按部就班地執(zhí)行一系列的運(yùn)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(jì)算機(jī)的可能性。幾年之后，美國(guó)的阿坦納索夫在1939年果然研究制造了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ABC，其中采用了二進(jìn)位制，電路的開(kāi)與合分別代表數(shù)字“0”與“1”，運(yùn)用電子管和電路執(zhí)行邏輯運(yùn)算等。ABC是“圖靈機(jī)”的第一個(gè)硬件實(shí)現(xiàn)，而馮?諾依曼不僅在上個(gè)世紀(jì)40年代研制成功了功能更好、用途更為廣泛的電子計(jì)算機(jī)，并且為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)了編碼程序，還實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用紙帶存儲(chǔ)與輸入。到此，天才圖靈在1936年發(fā)表的科學(xué)預(yù)見(jiàn)和構(gòu)思得以完全實(shí)現(xiàn)。

破譯密碼的英雄“教授”

第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，圖靈隨即應(yīng)征入伍，正式到“政府編碼與密碼學(xué)院”服役，該機(jī)構(gòu)是英國(guó)的戰(zhàn)時(shí)情報(bào)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(wù)是破解德軍的軍事密碼。任務(wù)極具挑戰(zhàn)性，對(duì)手非常難對(duì)付：德國(guó)人在二戰(zhàn)之前研制成功了一種密碼電報(bào)機(jī)，它能把明文自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槊芪?，再通過(guò)無(wú)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(gè)設(shè)計(jì)精密、似乎無(wú)懈可擊的密碼電報(bào)機(jī)，因之被稱為“謎”，這令德國(guó)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(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)有200多位密碼專家的隊(duì)伍，成功破解了“謎”的秘密。而德軍卻還毫無(wú)覺(jué)察，繼續(xù)用“謎”傳輸軍事情報(bào)，因此泄露了大量的軍事機(jī)密，導(dǎo)致在戰(zhàn)事上屢屢挫敗。英軍則節(jié)節(jié)勝利，屢建戰(zhàn)功。1942年，圖靈曾赴美數(shù)月，目的是使兩國(guó)的語(yǔ)音加密系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)兼容。當(dāng)時(shí)美國(guó)的語(yǔ)音加密系統(tǒng)非常龐大，要占據(jù)一個(gè)大房間；而圖靈為英國(guó)研制的系統(tǒng)，則輕巧如一臺(tái)打字機(jī)。就在圖靈出差期間，德國(guó)海軍突然更新加密系統(tǒng)，提高了密碼的復(fù)雜度，圖靈手下那200多位專家為此絞盡腦汁，仍束手無(wú)策。一直等到圖靈回國(guó)，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(wú)論年長(zhǎng)年幼，大家一律稱呼圖靈為“教授”，足見(jiàn)其威望之高。

圖靈和他的同事在搜尋與打擊德軍潛艇、協(xié)助盟軍諾曼底登陸等重大軍事行動(dòng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。據(jù)估計(jì)，“政府編碼與密碼學(xué)院”的工作使歐洲的戰(zhàn)事至少提前兩年結(jié)束。圖靈也因此在1946年獲得“不列顛帝國(guó)勛章”，那是英國(guó)皇室給予為國(guó)家和人民做出巨大貢獻(xiàn)、立下大功的人士的榮譽(yù)。

舉世聞名的圖靈測(cè)試

圖靈的興趣與志向絕不僅僅在于制造出性能超群的機(jī)器，圖靈所關(guān)注的問(wèn)題，遠(yuǎn)非計(jì)算機(jī)本身，而是極富遠(yuǎn)見(jiàn)地設(shè)想計(jì)算機(jī)可以做什么，例如，從數(shù)字計(jì)算到代數(shù)運(yùn)算，破譯密碼，處理文檔資料，甚至下棋等等。他運(yùn)用那時(shí)僅有的計(jì)算機(jī)“馬克一號(hào)”去模擬生物生長(zhǎng)的某些片段，尤其是接合子的基因如何決定動(dòng)植物解剖結(jié)構(gòu)的機(jī)制。這成為后來(lái)“仿真系統(tǒng)”和“人工生命”學(xué)科的起源。他還不斷思考探討人腦與計(jì)算機(jī)之間的關(guān)聯(lián)與互動(dòng)。圖靈在他的另一篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文《機(jī)器能思考嗎？》中，這樣描述他的設(shè)想：“人的大腦好似一臺(tái)巨型的電子計(jì)算機(jī)，初生嬰兒的大腦皮層像‘尚未組織好的機(jī)器，可以經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，使之成為‘組織好了的類似于萬(wàn)能機(jī)（即萬(wàn)能圖靈機(jī)）式的機(jī)器?！痹缒暝趧虼髮W(xué)獲得的數(shù)學(xué)與哲學(xué)方面的深厚功底又一次迸發(fā)出了力量，使圖靈成為當(dāng)之無(wú)愧的現(xiàn)代“人工智能”之父。也正因?yàn)閳D靈和他的“人工智能”，電子計(jì)算機(jī)才有了另外一個(gè)名字：電腦。

為了演示人機(jī)對(duì)話，圖靈編寫(xiě)了一套象棋程序，當(dāng)時(shí)卻沒(méi)有一臺(tái)足夠好的計(jì)算機(jī)去執(zhí)行這個(gè)程序。于是圖靈就親自模擬計(jì)算機(jī)，嚴(yán)格執(zhí)行他預(yù)先編寫(xiě)的程序走棋，模擬的“計(jì)算機(jī)”每走一步要用半小時(shí)。他就這樣與同事下了一盤(pán)，結(jié)果“計(jì)算機(jī)”輸了。

圖靈明確提出：“機(jī)器能思考?！被蛘哒f(shuō)，具有人腦智力的機(jī)器才是圖靈心目中真正的萬(wàn)能機(jī)。圖靈沒(méi)有說(shuō)空話，他進(jìn)一步給出機(jī)器是否具有人腦智力的判別法，后來(lái)被稱之為“圖靈測(cè)試”。在圖靈的時(shí)代，全世界僅有的計(jì)算機(jī)中，當(dāng)然沒(méi)有一臺(tái)能夠通過(guò)“圖靈測(cè)試”，那時(shí)計(jì)算機(jī)的水平與今天不可同日而語(yǔ)?？赡窍拗撇涣藞D靈的想象和預(yù)見(jiàn)，他相信在20世紀(jì)末，定會(huì)有計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)“圖靈測(cè)試”。他的預(yù)言得到了部分證實(shí)：IBM研制出的一臺(tái)會(huì)下國(guó)際象棋的電子計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”，戰(zhàn)勝了當(dāng)年的國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。

在曼徹斯特大學(xué)，圖靈度過(guò)了他短暫生命的最后幾年，“人工智能”是他發(fā)出的最后的生命之光，他是這一領(lǐng)域開(kāi)天辟地的大師。1951年，圖靈被英國(guó)皇家學(xué)會(huì)選為會(huì)員，那年他39歲，成為他家族中的第4位皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。曼徹斯特大學(xué)也因?yàn)閳D靈的存在，被英國(guó)皇家學(xué)會(huì)認(rèn)定為國(guó)家計(jì)算機(jī)科學(xué)的最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。

“大智若愚”的科學(xué)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?shì)W事在英國(guó)也流傳甚廣。

圖靈有很高的回頭率，倒不是因?yàn)樗貏e英俊，而是他有花粉過(guò)敏的毛病。一到春暖花開(kāi)時(shí)節(jié)，人們就會(huì)看到劍橋的一道奇觀—— 一位頭戴防毒面具騎車(chē)上班的教授，從容穿過(guò)人群。

他還因?yàn)榇笫虑宄?，小事糊涂，鬧過(guò)不少笑話。二戰(zhàn)爆發(fā)后，人們擔(dān)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(gè)大銀錠，分別埋藏在兩處樹(shù)叢中，作上標(biāo)記，并且繪制了一份秘密位置圖，以為萬(wàn)無(wú)一失。然而在戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，圖靈按圖索驥，卻無(wú)論如何也找不到原來(lái)埋藏銀錠的地方。戰(zhàn)爭(zhēng)期間，倫敦雖然沒(méi)有淪陷，卻未能躲過(guò)德軍的狂轟濫炸。轟炸后，倫敦陷于火海。許多原來(lái)用于定位的參照物發(fā)生了改變，甚至完全消失了。圖靈智者千慮，卻沒(méi)想到他的秘密位置圖變得毫無(wú)用處。圖靈不甘心，自制一臺(tái)金屬探測(cè)器，在樹(shù)叢中廣泛搜索。但目標(biāo)范圍太大，他徒勞無(wú)功而返。由于戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期瓷器奇缺，為了防止茶杯丟失，他居然弄來(lái)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(tuán)

1954年6月8日，早就過(guò)了圖靈通常起床的時(shí)間，他卻仍然沉睡在床上，神態(tài)安詳，枕邊有個(gè)只吃了一小口的蘋(píng)果。書(shū)桌上燈亮著，有一封準(zhǔn)備寄出的信。醫(yī)生在圖靈沒(méi)有吃完的那只蘋(píng)果里檢驗(yàn)出了劇毒的氰化鉀。警方在多方搜集證據(jù)后，對(duì)外正式宣布：圖靈服毒自殺。

圖靈是個(gè)同性戀者，而且他公開(kāi)承認(rèn)自己的同性戀身份。圖靈的同性戀問(wèn)題，就如同其他的怪異行為一樣，絲毫沒(méi)有影響到他在事業(yè)上的地位，上司和同事都對(duì)這位天才寬容、尊敬。但圖靈的同性戀行為觸犯當(dāng)時(shí)的英國(guó)法律，1952年因此而被警方拘留。英國(guó)當(dāng)年的法律主張嚴(yán)厲懲戒同性戀，圖靈不得不接受注射激素，否則會(huì)有牢獄之災(zāi)。激素療法非但不能改變同性戀傾向，反而呈現(xiàn)出多種副作用，圖靈變得意志消沉，越發(fā)寡言少語(yǔ)。圖靈曾經(jīng)去看心理醫(yī)生，但情緒并未好轉(zhuǎn)。人們普遍認(rèn)為，圖靈情緒的低沉抑郁，最終導(dǎo)致了他的自殺，是那不人道的激素療法害了他。

圖靈的死無(wú)疑是計(jì)算機(jī)科學(xué)界的巨大損失，無(wú)以彌補(bǔ)。他25歲首創(chuàng)的“圖靈機(jī)”概念如石破天驚，不惑之年開(kāi)創(chuàng)的人工智能和“圖靈測(cè)試”如開(kāi)山辟路，無(wú)一不是超前的科學(xué)預(yù)見(jiàn)，無(wú)一不展現(xiàn)著這位天才的過(guò)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(píng)果，但并沒(méi)有死，只是睡著了，終有一天他會(huì)醒來(lái)。牛津大學(xué)著名數(shù)學(xué)家安德魯?哈吉斯說(shuō)道：“圖靈似乎是上天派來(lái)的一個(gè)使者，匆匆而來(lái)，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(yuǎn)?！?/p>

【責(zé)任編輯】張小萌