艾倫·圖靈：破解現(xiàn)代計(jì)算的密碼

艾倫·圖靈是一位數(shù)學(xué)天才。將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的想法概念化是什么感覺(jué)，以前從未見(jiàn)過(guò)？還是一夜之間從破解密碼的戰(zhàn)爭(zhēng)英雄變成了罪犯？艾倫·圖靈的生活絕非平凡。這是他的故事。

圖靈的生活始于 1920 年代的英國(guó)。這是一個(gè)社會(huì)階層、教會(huì)和服務(wù)于大英帝國(guó)的要求統(tǒng)治的時(shí)代。不過(guò)，圖靈對(duì)其他事物充滿熱情，比如科學(xué)，這讓他的母親非常尷尬。她曾希望他學(xué)習(xí)經(jīng)典，走“君子”之路。

對(duì)于圖靈來(lái)說(shuō)，科學(xué)是一種課外愛(ài)好，他可以在其中充分表達(dá)自己的原創(chuàng)想法，探索世界的自然奇觀。在 12 歲時(shí)，開(kāi)始著迷于“使用自然界中最常見(jiàn)的東西，浪費(fèi)最少的能源”。他花了數(shù)年時(shí)間追尋存在的基本問(wèn)題和人類思想的內(nèi)部運(yùn)作。但這是我們談?wù)摰?1920 年代，他所在學(xué)校的校長(zhǎng)嚴(yán)肅地報(bào)告說(shuō)：“如果他只是一名科學(xué)專家，他就是在公立學(xué)校浪費(fèi)時(shí)間?！?/span>

艾倫·圖靈年輕時(shí)。

當(dāng)圖靈在劍橋國(guó)王學(xué)院開(kāi)始本科學(xué)習(xí)時(shí)，他的思想終于得到了放光。1933 年，他開(kāi)始涉足數(shù)理邏輯領(lǐng)域，在那里他解決了一個(gè)仍未得到解答的問(wèn)題：

是否存在可以確定任何數(shù)學(xué)陳述是否正確的方法？

為了回答這樣一個(gè)問(wèn)題，圖靈展示了他在他的圖靈機(jī)上的工作。一臺(tái)能夠計(jì)算任何可計(jì)算事物的機(jī)器。它是當(dāng)今現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的藍(lán)圖，除了圖靈在他從未見(jiàn)過(guò)的情況下將整個(gè)想法概念化。

圖靈機(jī)引入了通用機(jī)器的概念。當(dāng)我們說(shuō)機(jī)器時(shí)，我們不是在談?wù)撎囟ǖ脑O(shè)備，而是更普遍的東西，比如公式或算法。存在許多公式或方程，可用于解決各種問(wèn)題。圖靈機(jī)也不例外，它由一個(gè)無(wú)限的內(nèi)存組成，可以接受任何一組指令（一種算法），并執(zhí)行一個(gè)機(jī)械過(guò)程來(lái)計(jì)算它。這臺(tái)機(jī)器不只是解決一種算法；它可以解決所有問(wèn)題。

它是解決所有可計(jì)算問(wèn)題的一臺(tái)機(jī)器。我們今天所知道的計(jì)算機(jī)。

圖靈機(jī)及其各種組件。

如今，從我們的臺(tái)式電腦到我們口袋里的手機(jī)，圖靈機(jī)在我們身邊無(wú)處不在。圖靈機(jī)為我們所有的設(shè)備如何作為通用機(jī)器工作建立了基本的邏輯原則，可以通過(guò)程序中的一組指令來(lái)處理任何定義的任務(wù)。

這項(xiàng)發(fā)明是如此具有開(kāi)創(chuàng)性，以至于《時(shí)代》雜志在 1999 年將圖靈列為本世紀(jì)最偉大的思想家之一。據(jù)他們報(bào)道，

“事實(shí)上，每個(gè)敲擊鍵盤(pán)、打開(kāi)電子表格或文字處理程序的人，都在研究圖靈機(jī)的化身?！?/span>

圖靈的開(kāi)創(chuàng)性工作將塑造整個(gè)計(jì)算時(shí)代，但他的故事才剛剛開(kāi)始。1939年9月3日，英國(guó)正式向德國(guó)宣戰(zhàn)，開(kāi)始了第二次世界大戰(zhàn)。正是在這段時(shí)間里，圖靈在白金漢郡布萊切利公園的戰(zhàn)時(shí)密碼分析總部任職。正是在這里，最高機(jī)密的工作正在破解德國(guó)使用的軍事密碼。圖靈就是解決這個(gè)問(wèn)題的人。

布萊切利公園，現(xiàn)已向公眾開(kāi)放。

圖靈工作的主要重點(diǎn)是破解德國(guó)的Enigma密碼。這是德國(guó)人用來(lái)發(fā)送有關(guān)武裝部隊(duì)和 U 艇位置的信息的加密機(jī)器。波蘭數(shù)學(xué)家已經(jīng)解決了如何閱讀 Enigma 消息的問(wèn)題，但德國(guó)人每天都在改變他們的密碼系統(tǒng)。圖靈和他的團(tuán)隊(duì)有責(zé)任開(kāi)發(fā)一種能夠跟上快速變化的機(jī)器。

德國(guó)人在二戰(zhàn)中使用的 Enigma 機(jī)器。

圖靈與同事Gordon Welchman一起開(kāi)發(fā)了一種名為Bombe的機(jī)電機(jī)器。該設(shè)備幫助成功解密了德國(guó) Enigma 傳輸，并且從 1940 年代開(kāi)始，德國(guó)空軍的通信在布萊切利被解碼。

原始炸彈設(shè)備的娛樂(lè)。

圖靈還負(fù)責(zé)解密讓其他密碼學(xué)家感到困惑的先進(jìn)的德國(guó)海軍通信。他開(kāi)發(fā)了一種名為Banburismus的方法，可以讀取所有加密的德國(guó)海軍信號(hào)。憑借這一壯舉，盟軍船只可以成功避開(kāi)德國(guó) U 艇的襲擊，這有助于扭轉(zhuǎn)大西洋戰(zhàn)局。

根據(jù)一些歷史學(xué)家和偉大的溫斯頓丘吉爾的說(shuō)法，圖靈在布萊切利的工作幫助將歐洲戰(zhàn)爭(zhēng)縮短了兩到四年。想象一下艾倫·圖靈的工作挽救了多少生命。

隨著第二次世界大戰(zhàn)接近尾聲，圖靈開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向人工智能 (AI)。他誕生了可以解決復(fù)雜數(shù)學(xué)問(wèn)題的機(jī)器，但世界將如何衡量這種智能呢？需要進(jìn)行測(cè)試。

1950 年，圖靈發(fā)表了論文“計(jì)算機(jī)機(jī)械與智能”，其中涉及人工智能的概念以及現(xiàn)在被稱為圖靈測(cè)試的東西。今天仍然使用這個(gè)測(cè)試來(lái)確定人工智能的進(jìn)步程度。它指出，要讓計(jì)算機(jī)真正思考，它必須欺騙人類觀察者，使其認(rèn)為它是人類。據(jù)報(bào)道，這項(xiàng)測(cè)試在 2014 年由名為Eugene Goostman的計(jì)算機(jī)程序通過(guò)。然而，一些人工專家正在爭(zhēng)奪勝利，我們?nèi)栽诘却心芰Φ母?jìng)爭(zhēng)者。

在圖靈生命的這個(gè)階段，他已經(jīng)完成了一些了不起的工作。在一個(gè)計(jì)算機(jī)被認(rèn)為是理所當(dāng)然的世界里，要闡明他的成就是多么具有開(kāi)創(chuàng)性是非常具有挑戰(zhàn)性的。只是為了把要點(diǎn)帶回家，沒(méi)有艾倫圖靈，很可能沒(méi)有電腦。

1954年，圖靈被發(fā)現(xiàn)死在一個(gè)吃了一半的蘋(píng)果旁邊。死因？氰化物中毒。艾倫·圖靈在 41 歲時(shí)結(jié)束了自己的生命。

當(dāng)圖靈去世時(shí)，他的貢獻(xiàn)消失得無(wú)影無(wú)蹤。直到 1970 年代，他在布萊切利公園所做的絕密工作才被揭開(kāi)。

今天，圖靈在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的成就已廣為人知和公認(rèn)。圖靈獎(jiǎng)每年都會(huì)頒發(fā)給對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域做出持久技術(shù)貢獻(xiàn)的個(gè)人。還有圖靈測(cè)試，還在等待第一個(gè)人工智能讓我們都被愚弄。

就個(gè)人而言，我仍然記得我在 12 歲時(shí)擁有第一臺(tái)電腦、CRT 顯示器和所有設(shè)備的那一天。我永遠(yuǎn)無(wú)法描述窺視這個(gè)新數(shù)字世界的魔力。我設(shè)計(jì)了我的第一塊電路板，不是用膠帶和聚酯薄膜，且用我的第一個(gè)EDA 工具。計(jì)算機(jī)改變了我的生活，而圖靈使之成為可能。

謝謝你，艾倫圖靈，你的貢獻(xiàn)仍在努力工作。