這個被稱為20世紀最偉大人物的最強理科生,到底有多強?

從素有“計算機界諾貝獎”之稱的圖靈獎,距離現在已經走過了半個多世紀。在這50多年間,誕生了幾十位頂尖的計算機科學家以及幾十項科技成就。

從智能設備到5G,從無人車到AI,在計算機的進化版圖中,計算機從一個抽象的概念,變成我們身邊觸手可及的事物,深刻的改變了我們的生活。

而這一切的發展,幾乎都沒有逃過“人工智能之父”圖靈的預料之中。

圖靈從16歲,就開始研究愛因斯坦的相對論,並在1931年,成功考入劍橋大學國王學院,正式開始他的數學生涯。

同年,著名的“哥德爾定理”出現,這個定理認為,沒有一種公理系統可以導出數論中所有的真實命題,除非這種系統本身就有悖論。

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哥德爾

圖靈在認真研究過這個定理後,開始大膽的提出了一個假設:

能否有一種機器,能否有這樣一臺機器,通過某種一般的機械步驟,能在原則上一個接一個地解決所有的數學問題。

同時間,圖靈受到了馮·諾依曼影響,開始對量子物理學核心的數學原理感興趣。

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馮·諾依曼

後期,圖靈從在普林斯頓大學攻讀博士到回母校任教,在這短短的時間內,發表了好幾篇非常有分量的論文,不僅贏得了外界的讚揚,還得到了馮諾依曼的認可,甚至馮諾依曼還由此提出了“存儲程序”的概念。

1936年,圖靈向倫敦權威的數學雜誌投了一篇題為《論數字計算在決斷難題中的應用》的論文。正是在這篇具有重要意義的論文中,圖靈開始提出著名的“圖靈機”(Turing Machine)的設想,給“可計算性”下了一個嚴格的數學定義。

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圖靈機

論文中闡述的圖靈機理論,是一個思想模型。意思是,可以製造一種,看似非常簡單,但運算能力非常強悍的裝置:

裝置由一個控制器和一根假設兩端無界的工作帶(起存儲器的作用)組成。工作帶被劃分為大小相同的方格,每一格上可書寫一個給定字母表上的符號。控制器可以在帶上左右移動


這一個理論可以說奠定了整個現代計算機的理論基礎。在一定程度上,這個理論解決的不僅僅是純數學領域上的基礎理論問題,理論上也證明了研製通用數字計算機的可能性。

而“圖靈機”在電腦史上,也與“馮諾依曼機”齊名,永遠載入計算機的發展史中。

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然而,第二次世界大戰的爆發打斷了圖靈的正常研究工作。圖靈被派往戰時的英國情報破譯中心,專注於破譯當時被截獲的德國軍事情報。

當時德國軍事情報有一個機密性非常強的通行密碼機“謎團” (Enigma),德國方面一直對這種密碼設備信心十足,因為他們認為,要想破譯謎機幾乎是不可能完成的任務。

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謎團密碼機

事實上,這個密碼機的確讓情報中心十分頭疼,花費了無數的人力也無法破解。

圖靈接到這個任務後,率領著近200名研究人員,夜以繼日的進行破解。終於憑藉著自己的天才設想,設計出了一款破譯機。

儘管至今沒有人能搞懂圖靈究竟如何指揮這臺機器,但憑藉著強大的破譯機器,德國軍方在二戰期間幾乎所有等級的通信加密系統均被一一破解,更允許己方對電報進行篡改、偽造,從而扮演起一個“雙重間諜”角色,強有力的打亂了德國的戰爭攻勢。

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密碼破譯機

圖靈也因此參與了世界上最早電子計算機的研製工作。並在二戰結束後, 獲得了當時政府的最高獎項——大英帝國榮譽勳章(O.B.E.勳章)。

1946年,在當年情報中心破譯小組的紐曼博士的提議下,皇家學會在曼徹斯特大學大學一個簡陋的實驗室,開始著手開設電腦實驗室,而這個實驗室,在圖靈的加入後,正式成立。

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而正是這個簡陋的實驗室,在1948年,造出了第一臺能完全執行存儲程序的電子計算機的模型(用陰極射線管來解決存儲問題,能存儲32個字,每一字有32位字)

馮·諾 依曼曾不止一次地說過,圖靈是現代計算機設計思想的創始人。儘管馮·諾依曼是當之無愧的"電子計算機之父"。但事實上,圖靈最著名的,是他有著“人工智能之父”的桂冠。

早在1943年,圖靈就曾遠渡重洋去往貝爾實驗室,交流電子語音加密技術的時候,就發現自己與克勞德香農在研究上意外的一致:

它們都證明了採用簡單二進制指令操作的機器不僅可以用於解決數學問題,同時也適用於所有的邏輯問題。由於邏輯是人腦思維的基礎,因此機器在理論上可以模仿人類的智能。

機器不僅可以按照人類給出的指令進行工作,還可以從經驗中學習,同時不斷完善自己的指令,把它看成是機器擁有智能的表現。這就是機器學習的原形。

這就意味著,機器也許有一天可能會像人類一樣思考。這一點引起了當時人們的不安和恐慌。

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克勞德·香農


1950年,圖靈正式發表了題為《計算機器與智能》的這一劃時代論文,並向大眾聲明:

機器能思考嗎?

在這個論文當中,圖靈提出了人工智能的最初設想:如果一臺機器輸出的內容和人類大腦別無二致的話,那麼我們就沒有理由堅持認為這臺機器不是在“思考”。

這個模仿測試,也就是後來著名的“圖靈測試”:

指測試者與被測試者(一個人和一臺機器)隔開的情況下,通過一些裝置(如鍵盤)向被測試者隨意提問。

進行多次測試後,如果有超過30%的測試者不能確定出被測試者是人還是機器,那麼這臺機器就通過了測試,並被認為具有人類智能。

圖靈也因此,被稱為“人工智能之父”。

儘管艾倫·圖靈出生在文化水平和科技水平遠不如今日的時代,但這並不影響他成為今天最偉大最值得紀念的人之一。可以說,他為計算機領域奠定了不可埋沒的基礎,沒有他,就沒有計算機的今天。

其實我們往回看,相比於其他數學家的成長軌跡,圖靈並沒有特別明顯優勢的家庭環境,只是祖父是曾獲得劍橋大學數學榮譽學位,然而他父親的數學才能卻平平無奇。圖靈的家庭教育,其實對他以後在數學及計算機方面的成就並沒有多少幫助

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劍橋大學

圖靈對科學的啟蒙與成長,更多的是來自於自身對科學探索的興趣。值得一提的是,圖靈尤其熱衷於在平常的生活中尋找各種科學知識。

圖靈曾說:“我似乎總想從最普通的東西中弄出些名堂。”平時就連和小朋友們玩足球,他也能並不喜歡去出風頭,只喜歡在場外巡邊,因為這樣能有機會去計算球飛出邊界的角度。

反觀我們的孩子,在他們小學低年級時,還是有很多孩子喜歡數學的。但是,隨著難度加大,越來越多的孩子開始對數學失去了興趣。到了初中、高中,數學慢慢地就變成了一些孩子心中無聊難懂的科目了。

華羅庚說:“新的教學方法和概念,常常比解決數學問題本身更重要。

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華羅庚



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