天才、怪才、解謎者——揭祕阿蘭·圖靈!

當地時間3月18日,國際計算機協會宣佈,美國計算機科學家艾德文·卡特姆和帕特·漢拉漢成為2019年ACM A.M.圖靈獎獲得者,以表彰他們對3D計算機圖形學的基本貢獻,以及這些技術對計算機生成圖像(CGI)和電影製作等應用的革命性影響。

圖靈獎是美國計算機協會於1966年設立的,專門獎勵那些對計算機事業作出重要貢獻的個人。其名稱取自計算機科學的先驅、英國科學家阿蘭·圖靈,這個獎設立目的之一是紀念這位科學家。今天我們故事的主人公就是這位偉大科學家——阿蘭·圖靈。

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阿蘭·圖靈 來源網絡

1.“圖靈——天才科學家”

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圖靈兒時照片 來源網絡

用天才二字形容他恰如其分。阿蘭·圖靈,1912年6月23日出生於英國倫敦。其祖父曾獲得劍橋大學數學榮譽學位,但他父親的數學才能平平。因此,圖靈的家庭教育,對他以後在數學及計算機方面的成就並沒有多少幫助。

圖靈很早就表現出對科學的探索精神。8歲時,他開始嘗試寫一部科學著作,題目為《關於一種顯微鏡》,16歲就開始研究愛因斯坦的相對論。

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圖源網絡

1931年,圖靈考入劍橋大學國王學院,開始他的數學生涯,研究量子力學、概率論和邏輯學。同年,著名的"哥德爾定理"出現後(該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),天才的圖靈提出一個設想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。

大學畢業後,圖靈去美國普林斯頓大學攻讀博士學位,還順手發明過一個解碼器。在那裡,他遇見了馮·諾依曼,後者對他的論文擊節讚賞,並隨後由此提出了"存儲程序"概念。圖靈學成後又回到他的母校任教。在短短的時間裡,圖靈就發表了幾篇很有份量的數學論文,為他贏得了很大的聲譽。

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電影《模仿遊戲》劇照

1936年,圖靈向倫敦權威的數學雜誌投了一篇論文,題為《論數字計算在決斷難題中的應用》。這是圖靈一生最重要的貢獻之一,是他此後一系列研究的理論基石。在這篇開創性的論文中,圖靈給"可計算性"下了一個嚴格的數學定義,並提出著名的"圖靈機"的設想。

"圖靈機"不是一種具體的機器,而是一種思想模型,可製造一種十分簡單但運算能力極強的計算機裝置,用來計算所有能想像得到的可計算函數。這一理論奠定了整個現代計算機的理論基礎。"圖靈機"更在電腦史上與"馮·諾依曼機"齊名,被永遠載入計算機的發展史中。

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阿蘭·圖靈

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馮·諾依曼


2.“圖靈——是天才亦是怪才”

阿蘭·圖靈是劍橋出了名的怪才,一舉一動常常出人意料。他是個單身漢和長跑運動員。在他的同事和學生中間,這位衣著隨便、不打領帶的著名教授,不善言辭,有些木訥、害羞,常咬指甲,但他更多地以自己傑出的才智贏得了人們的敬意。

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跑步的阿蘭·圖靈 圖源網絡

圖靈每天騎自行車上班,因為患過敏性鼻炎,一遇到花粉,就會鼻涕不止,大打噴嚏。於是,他就常常在上班途中戴防毒面具,招搖過市,這早已成為劍橋的一大奇觀。

圖靈的自行車經常半路掉鏈子,但他就是不肯去車鋪修理。每次騎車時,他總是嘴裡唸唸有詞,在心裡細細計算,這鏈條也怪,總是轉到一定的圈數就滑落了,而圖靈竟然能夠做到在鏈條下滑前一剎那停車,讓旁觀者佩服不已,以為圖靈在玩雜技。後來圖靈又居然在腳踏車旁裝了一個小巧的機械記數器,到圈數時就停,歇口氣換換腦子,再重新運動起來。

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圖源網絡

3.“圖靈——詩意的解謎者”

密碼學有著源遠流長的歷史,是一門充滿挑戰而又迷人的交叉學科。在密碼學的發展過程中,圖靈做出了多方面本質的貢獻,對密碼學的成熟產生了深遠的影響。

除了對密碼設計產生的重要影響,圖靈在密碼分析方面也有非凡的貢獻,其中最廣為人知的是二戰期間對Enigma密碼機的破解,使得二戰的進程至少縮短了兩年,拯救了超過1400萬人的生命。

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Enigma 圖源網絡

1939年,圖靈應招來到“布萊切利莊園”工作——英國的情報中心,專門從事破譯德軍密碼的秘密基地。

在當時,德軍統一使用恩尼格碼密碼(Enigma)加密傳遞情報,恩尼格瑪能變換出8萬億個密文字母,如果改動接線,它的變化將超過2.5千萬億億。戰爭期間,德軍配備了10萬多部恩尼格瑪,並宣稱“誰也不可能把它破解”。

更加令人頭禿的是——德軍每天都會更改Enigma的密碼信息。因此,只有在24小時之內破譯出密碼才能揭秘情報。

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圖源網絡

圖靈憑藉一臺波蘭同行們提供的“恩尼格碼”,設計製造出一種破譯機器,稱之為“圖靈炸彈”。

這臺機器主要由繼電器構成,還用了80個電子管,由光電閱讀器直接讀入密碼,每秒可讀字符2000個,運行起來咔嚓咔嚓直響。

“圖靈炸彈”們統一交給皇家海軍的女兵們操作,但沒有人知道機器背後的秘密,更沒有知道圖靈是如何指揮它工作的。

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圖源網絡

1941 年5 月21 日,破譯小組第一次立了大功,因為截獲了希特勒給海軍上將雷德爾的一封密電,將當時號稱世界上最厲害的德國戰列艦“俾斯麥”號擊沉。


4.“嘆惋——天才的苦難後半生”

本以為他能在自己的專業道路上大發光彩,奈何天妒英才。1952年,圖靈的同性伴侶協同一名同謀一起闖進了圖靈的房子實施盜竊,報警之後的圖靈卻反被警方指控為——“明顯的猥褻和性顛倒行為”。

在當時的英國,同性戀是犯法行為,需要接受坐牢或者是荷爾蒙療法。圖靈沒有申辯,他選擇了後者。所謂的荷爾蒙療法,實際上就是進行化學閹割,包括定期注射雌激素,來抑制性衝動。在持續一年的“治療”時間裡,圖靈出現了乳房過度增長,多次情緒抑鬱。更致命的是,對他而言最重要的天才大腦,受到了一定損傷。

1954年6月8日的一天早晨,女管家走進圖靈的臥室,發現床頭有個蘋果,只咬了一小半,圖靈沉睡在床上,一切都和往常一樣。然而,這一次圖靈不會再醒來,他吃下了氰化物溶液中浸泡過的蘋果,用自殺的方式結束了這悲慘的人生。而這個蘋果,曾一度被認為蘋果公司標誌的起源。

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5.“遲到的平反”

他拯救世人,但卻一直被當世人所唾棄。無數人曾為這位偉人鳴不平,但這條路並不順利。

英國計算機科學家康明曾發起了為圖靈平反的在線請願,截止到2009年9月10日請願簽名人數已經超過了3萬,為此,當時的英國政府及首相戈登·布朗不得不就“他(圖靈)所受的駭人聽聞的對待方式”發表正式的道歉聲明。

然而,直到2012年,英國政府仍拒絕為這位計算機之父追贈死後赦免狀。2013年,英國女王伊麗莎白二世終於對圖靈追授了特赦。

而今,英國政府通信總部主管也終於極為罕見地對當年迫害圖靈案進行道歉,這位被迫害的天才終於得到了應有的平反。

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本文內容參考來源:環球網 科技日報 ONE向 BBC紀錄片《面孔:20世紀傳奇人物》


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