計算機(jī)之父圖靈：當(dāng)一個天才，有多難？

他的一生充滿高光：是計算機(jī)科學(xué)之父、人工智能的開山鼻祖；他破解了德軍的終極密碼，讓二戰(zhàn)提前兩年結(jié)束，拯救了上千萬人的生命。

他的一生結(jié)于悲?。河捎谧约旱耐詰偕矸荩|碰了英國保守社會的禁忌，因此被實施了化學(xué)閹割，最終氰化物中毒身亡。

去世后，他仍在影響世界：去世55年后，英國政府三次向他道歉，大赦他的罪名，把他印在最大面額的紙幣上，也讓其他LGBT人士獲得了應(yīng)有的社會地位。

他就是艾倫·圖靈。

今年是圖靈誕辰110周年，或許我們每個人都有必要知道，這個英年早逝的天才如何不止一次改變了人類歷史的發(fā)展軌跡。今天的文章，我們就來聊聊圖靈充滿黑色幽默的人生。

一、當(dāng)一個天才，有多難？

圖靈最喜歡的作家是托爾斯泰，不妨改一句托爾斯泰的話形容圖靈：天才都是相似的，而普通人各有各的普通。1912年6月23日，圖靈出生在英國倫敦，和其他天才故事一樣老套，圖靈就是一個平平無奇的天才少年，他從小就展示出了對數(shù)學(xué)和科學(xué)的濃厚興趣和天賦：15歲，在我們還在學(xué)小車和小球的受力分析的時候，圖靈就能看懂愛因斯坦的相對論。為了幫助母親理解，他還把要點提取出來寫成了一本小冊子。

長者說過，當(dāng)我們回顧一個人的命運(yùn)，除了他的自我奮斗，也要考慮到歷史的進(jìn)程。圖靈的一生，就伴隨著英國這個曾經(jīng)的日不落帝國，從興極一時到走向衰落的全過程。

在圖靈的少年時代，大英帝國仍在最后的輝煌。圖靈的爺爺是個牧師，畢業(yè)于劍橋大學(xué)；父親是工作在印度殖民地的公務(wù)員，畢業(yè)于牛津大學(xué)。對于這種見過世面，但并沒完成階級躍遷，家境并不富裕、但也還過得去的「下中產(chǎn)階級」家庭，在當(dāng)時的時代背景下，后代繼續(xù)從事軍人、牧師、醫(yī)生等職業(yè)才是主流社會的選擇，而不是科學(xué)家。

和其他同階級的孩子一樣，圖靈進(jìn)入了有著一千多年歷史的Sherborne公學(xué)，但學(xué)校里更重視的課程是拉丁語和希臘語，像圖靈感興趣并擅長的科學(xué)和數(shù)學(xué)并不受待見。就像Sheldon說「地理并不是真正的科學(xué)」一樣，當(dāng)時的公學(xué)校長也曾經(jīng)赤果果的鄙視過科學(xué)。并曾說如果想當(dāng)科學(xué)家，那么上公學(xué)就是一種浪費(fèi)。圖靈的宗教課老師也說，圖靈寫的代數(shù)和方程是他見過最惡心的東西。

這里簡單給大家科普一下英國的教育，所謂的公學(xué)，英文叫public school，并不是公立學(xué)校，而是私立學(xué)校。我們知道一般私立學(xué)校都很貴，但公學(xué)也不是有錢就能上的：它的入學(xué)標(biāo)準(zhǔn)首先就是家庭背景，也就是這個學(xué)生是否來自貴族或者中產(chǎn)階級家庭，或者之前的家庭成員是否有這個學(xué)校畢業(yè)的校友。

很多人覺得國外的教育推崇簡單快樂，沒有壓力和內(nèi)卷，這其實是片面的。公學(xué)就是英國精英教育的典型代表，不僅學(xué)業(yè)壓力巨大，還要求學(xué)生在體育藝術(shù)上有很高的造詣，因為這些學(xué)生、家長和學(xué)校最大的目標(biāo)就是上牛津劍橋，然后進(jìn)一步鞏固他們的階級和精英圈子。

直到現(xiàn)在英國也仍然有著很多公學(xué)，比如最有名的伊頓公學(xué)，就是威廉王子和哈里王子的母校，還有一些很有名的公學(xué)，比如哈羅公學(xué)、溫徹斯特公學(xué)等等。這些公學(xué)幾乎全部都是男校，沒有女生，而圖靈也在這里遇到了第一個改變他人生軌跡的男生：克里斯托弗·莫克姆。

克里斯是那種別人家的孩子，品學(xué)兼優(yōu)，德智體美全面發(fā)展。但和其他人不一樣的是，他和圖靈有著共同的愛好：數(shù)學(xué)和科學(xué)，他們估計也是整個公學(xué)里唯二的對化學(xué)實驗和量子物理感興趣的人。他比圖靈大一級，所以早一年獲得了劍橋大學(xué)的錄取。這也激勵著圖靈以劍橋為目標(biāo)，不斷改變自己，從一個老師眼中的怪胎，蛻變成了獲獎無數(shù)的全優(yōu)生，在體育上也突飛猛進(jìn)，長跑也成了他一生的愛好。

不過悲劇的是，改變圖靈人生的克里斯，在離開公學(xué)后不久就因結(jié)核病去世，兩人最終也沒能在劍橋相見。

二、計算機(jī)，只是天才研究的副產(chǎn)品？

1931年，圖靈如愿進(jìn)入劍橋大學(xué)國王學(xué)院，學(xué)習(xí)他最擅長的數(shù)學(xué)專業(yè)。22歲，他從一個講座內(nèi)容里提煉出來一個數(shù)學(xué)問題，并且自己完成了證明。而他證明的這個問題，其實就是現(xiàn)代概率論里最重要的中心極限定理的一部分。只不過這個部分在十幾年前就有其他數(shù)學(xué)家證明過了，而圖靈并不知道。

這篇論文讓圖靈證明了自己，也幫他獲得了國王學(xué)院的研究獎金，每年300英鎊包吃住，為期三年。這大概相當(dāng)于現(xiàn)在的20000鎊，16萬人民幣左右。雖然并不是巨款，但正是有了這筆錢的支持，圖靈做出了一個改變?nèi)祟愇拿靼l(fā)展的工作：圖靈機(jī)。

事實上，圖靈機(jī)只是圖靈做研究的一個副產(chǎn)品。他真正的課題，叫《論可計算數(shù)及其在判定問題上的應(yīng)用》。不要問我這是什么意思，因為我也不知道，不過這不重要。重要的是，圖靈在研究這個課題的時候，提出了一種名叫「計算機(jī)」的東西，英文叫Computing Machine。它并不是一個真正的機(jī)器，而是一個抽象的數(shù)學(xué)概念。但它非常強(qiáng)大，可以模擬任何復(fù)雜的算法，是后來我們現(xiàn)在用的所有計算機(jī)的理想模型。后來人們?yōu)榱思o(jì)念圖靈，也把這個機(jī)器叫做圖靈機(jī)。

盡管圖靈機(jī)如此強(qiáng)大，但它的結(jié)構(gòu)其實非常簡單，就是一個畫著格子的紙帶、可以左右移動，以及一個能夠讀寫紙帶的探頭，僅此而已。圖靈機(jī)可以執(zhí)行一系列指令，比如在紙帶的某個格子上寫0、1，或者根據(jù)當(dāng)前格子的值、把紙帶移動到另外一個格子，等等。這其實就對應(yīng)著計算機(jī)的程序讀寫、狀態(tài)的判斷和跳轉(zhuǎn)這些基本操作。而它的本質(zhì)其實就是在模擬人類在做計算的時候的操作，只不過把這些操作細(xì)分成了最簡單的讀寫和判斷。

圖靈機(jī)模型

圖靈機(jī)的出現(xiàn)，為現(xiàn)代計算機(jī)提供了理論基礎(chǔ)。它可以把任何復(fù)雜問題拆解成簡單問題，并且一步一步完成，這個就是算法。每一步的控制需要一定的原則，這個就是軟件程序和編程語言。而對紙帶進(jìn)行讀寫和移動的探頭，就是計算機(jī)的硬件。

在圖靈機(jī)模型的基礎(chǔ)上，美國大科學(xué)家馮諾依曼后來提出了經(jīng)典的馮諾依曼架構(gòu)，并由此開始了現(xiàn)代計算機(jī)的發(fā)展之路。因此也有人說，圖靈機(jī)是現(xiàn)代計算機(jī)的靈魂，馮諾依曼架構(gòu)是這個靈魂的載體和實現(xiàn)。

要知道，圖靈在提出這些理論的時候，只有24歲。兩年后他在普林斯頓大學(xué)拿到博士學(xué)位，馮諾依曼還邀請他留下來做自己的博士后，圖靈十動然拒，還是選擇回到了英國。很難想象，如果兩位大神并肩合作，世界又會發(fā)生怎樣的變化，或許人類移民火星、沖出太陽系的理想早就完成了吧。

三、一個人的智慧，如何拯救百萬人的生命？

這個精彩的故事，要從圖靈回國第二年開始說起。二戰(zhàn)爆發(fā)后，他被招募進(jìn)體制內(nèi)，秘密從事納粹德國的密碼破譯工作。

德軍之所以在戰(zhàn)爭初期所向披靡，除了在陸地上橫掃歐洲的閃電戰(zhàn)之外，在大西洋里像幽靈一樣神出鬼沒的潛艇也讓盟軍頭疼不已。希特勒上臺之后，就大力發(fā)展海軍，特別是秘密進(jìn)行先進(jìn)潛艇的研發(fā)，最終設(shè)計出U型潛艇，外號為海狼。

海狼最大的特點就是陰，它會悄悄的出現(xiàn)并攻擊，像狼從暗處猛地?fù)涑鰜?。德國海軍總司令鄧尼茨還設(shè)計出了更陰的狼群戰(zhàn)術(shù)，也就是用很多艘潛艇像狼群一樣沖向?qū)κ?，用魚雷撕碎一切，然后四散消失。通過狼群戰(zhàn)術(shù)，德國幾乎把持了整個大西洋，擊沉了盟軍的兩千多艘艦船。

德國潛艇之所以如此肆無忌憚，很大原因就是他們之間的通信經(jīng)過了特殊加密。更囂張的是，這些情報都通過普通的無線電進(jìn)行發(fā)送和接受，英國和盟軍都能收到，但就是破解不了這些加密的信息，所以只能眼睜睜的看著自己的運(yùn)輸船和軍艦被狼群狂轟濫炸。

德軍用的加密方式，是一種名恩尼格瑪Enigma的機(jī)器，這個機(jī)器本身就像一臺打字機(jī)，本質(zhì)就是電線、開關(guān)和燈泡，按下一個字母的按鍵，一個字母的燈泡就會亮。只不過這個機(jī)器能改變電線的連接，讓按下A鍵的時候，別的燈會點亮，輸入一段Hello World，輸出就是一行亂碼，這就是信息的加密。對方接收到亂碼之后，按相同的機(jī)器配置輸入亂碼，就會得到Hello World，也就是我們傳輸?shù)男畔?，這就是信息的解密。

事實上，在戰(zhàn)爭之前，Enigma機(jī)就已經(jīng)被用在很多銀行或者民用通信這些需要加密的領(lǐng)域了。但德國海軍把它做了億點點改裝，讓它所有可能的組合數(shù)增加到158,962,555,217,826,360,000種。如果用暴力破解的方法，破解一段信息，即使用現(xiàn)在的計算機(jī)也要跑一年。

更讓人絕望的是，德軍每天都會更換Enigma機(jī)的配置，從而生成新的密碼。所以就算前一天走大運(yùn)破解了密碼，第二天就要少俠重新來過。正因為Enigma機(jī)的變態(tài)加密能力，它也被德國稱為戰(zhàn)爭的終極武器。

不出意外，解密的重?fù)?dān)就落在了圖靈的身上。雖然從沒見過Enigma機(jī)，但圖靈最擅長的就是把復(fù)雜問題進(jìn)行抽象、化簡和優(yōu)化。他立刻意識到靠暴力破解是不靠譜的，必須要找Enigma機(jī)的弱點，結(jié)果真的找到了Enigma機(jī)的兩個致命弱點：

第一個是，一個字母加密后的結(jié)果絕對不會是它本身；第二個是，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剿腊宓牡萝娒刻於紩诠潭〞r間發(fā)送一些固定的內(nèi)容，比如每天早晨的第一封情報會有當(dāng)天的天氣，所以大概率會包含「天氣」這個詞。

這兩個弱點就給破譯提供了一個很好的起點，我們可以拿天氣這個單詞和某一段情報進(jìn)行逐字對比，由于一個字母加密后絕對不會是本身，就大概率可以找到一段加密后的情報，它里面每個字母和天氣這個單詞的字母都不一樣，那么它就有可能是天氣加密后的文字。然后用這個再去反推當(dāng)天Enigma的配置，以及其他字母加密后究竟是什么。這就比簡單的暴力試錯要強(qiáng)很多了。

為了得到這些關(guān)鍵的詞，英國也會釣魚執(zhí)法。比如故意在某個地方布雷，當(dāng)?shù)氐牡萝娋蜁⒓凑埱笈晒け鴣頀呃?。這樣，在來往電文中就一定會包含“地雷”這個關(guān)鍵詞。

不過就算找到了致命弱點，破解的計算量也仍然非常大。于是圖靈和他的同事們還做了兩個重要的優(yōu)化：一個就是對推理過程的優(yōu)化，另外一個就是對計算算力的優(yōu)化。是不是聽起來就已經(jīng)有點人工智能的味兒了。

推理過程的優(yōu)化是指，在反推的過程中會做很多假設(shè)，比如假設(shè)A加密后是E，B加密后是F，然后去用它驗證其他字母的加密。這就像做數(shù)學(xué)證明題的時候用到的反證法，為了證明結(jié)論會做一些假設(shè)條件，但一旦發(fā)現(xiàn)矛盾，就說明假設(shè)是錯誤的，而且中間得到的其他結(jié)論也都是錯誤的。這就迅速排除了大量的錯誤答案，從而節(jié)省了大量的時間。

對算力的優(yōu)化，就是把整個計算過程并行化了。圖靈以彼之道還施彼身，用機(jī)器對抗機(jī)器。他發(fā)明了一個名叫炸彈的機(jī)器，可以同時去計算Enigma機(jī)的各種不同的可能。如果算力不夠，直接增加新的炸彈機(jī)就可以了。

到二戰(zhàn)結(jié)束的時候，英國的炸彈機(jī)數(shù)量已經(jīng)超過了兩百臺，每臺機(jī)器寬三米、高兩米，重2.5噸。他們可以在50秒之內(nèi)就完成Enigma的破譯。后來德國海軍感覺不對，還增加了Enigma的難度，但炸彈機(jī)在20分鐘之內(nèi)仍然可以輕松搞定。

在二戰(zhàn)中，“炸彈”機(jī)破譯了德軍90%以上的電文，讓盟軍獲得了情報的絕對主動權(quán)，當(dāng)然也瓦解了德國海軍的狼群戰(zhàn)術(shù)。有人說，正是因為圖靈的工作，讓二戰(zhàn)提前兩年結(jié)束，也拯救了幾千萬人的生命。

但即便做出了如此巨大的貢獻(xiàn)，圖靈和所有從事解密工作的人，對于外界而言都是隱形的。沒人知道他們的存在，沒人知道他們做的工作和貢獻(xiàn)。他們所有人都被要求，對這段經(jīng)歷要終生保持緘默，甚至那幾百臺巨大的炸彈機(jī)，在戰(zhàn)爭結(jié)束后也都被解體、銷毀，仿佛從來沒有在世間存在過。

老兵不死，只是慢慢凋零。

四、機(jī)器，能思考嗎？

戰(zhàn)爭結(jié)束后，圖靈沒有回劍橋大學(xué)，而是先后去了英國國家物理實驗室和曼徹斯特大學(xué)，繼續(xù)從事計算機(jī)的設(shè)計和制造。不過在這個過程中，圖靈真正感興趣的，是對于計算機(jī)智能的思考。

比如，計算機(jī)雖然在執(zhí)行人們設(shè)置好的指令，但它能否在這個過程中自己學(xué)習(xí)或者悟到新的知識？如果機(jī)器能自己學(xué)習(xí)，是否代表機(jī)器擁有了智能？

1950年，圖靈在《思維》雜志上發(fā)表了一篇名垂青史的論文《計算機(jī)器與智能》。論文的第一句是：我提議考慮這個問題，機(jī)器能思考嗎？

如果把視角拉回到現(xiàn)在，這個問題仍然是眾多人工智能學(xué)家在努力嘗試解決和回答的。正是這個簡單的哲學(xué)問題，引領(lǐng)了過去70年間人工智能學(xué)科的發(fā)展。

對于圖靈本人來說，他并沒有直接給出答案，而是給出了判斷答案是否正確的方法，用論文里的話，叫做模仿游戲（imitation game）。這個游戲更多人耳熟能詳?shù)拿?，?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/522528.html">圖靈測試。

圖靈測試的本質(zhì)非常簡單，就是機(jī)器和人隔空交流，看人能否判斷和自己對話的究竟是另一個人還是機(jī)器。雙兔傍地走，安能辨我是雄雌。

圖靈測試最大的意義，就是把「思考」這個看不見摸不著的事情，用游戲的方式進(jìn)行了具象和量化，并賦予了判斷的標(biāo)準(zhǔn)。但是，有不少人認(rèn)為這個標(biāo)準(zhǔn)未免太過主觀，也太以人類的意志為轉(zhuǎn)移了，人類就仿佛是上帝，說的話就是真理和標(biāo)準(zhǔn)。不過即便如此，圖靈測試仍然是人工智能領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)性理論之一，也仍然有無數(shù)公司在嘗試通過圖靈測試。

五、選擇理性，還是感性？

就在圖靈測試發(fā)表之后的第二年，圖靈的住宅遭到入室盜竊，小偷很快被抓住，但警方發(fā)現(xiàn)小偷是一個名叫阿諾德·莫瑞的人的狐朋狗友，而這位阿諾德，和圖靈似乎有著特殊關(guān)系。

當(dāng)警方請圖靈協(xié)助調(diào)查的時候，圖靈一五一十地介紹了他和阿諾德的同性生活，包括其中大量的不可描述的細(xì)節(jié)，并且還幫警察寫了一份像散文一樣流暢的調(diào)查報告。這讓警察大受震撼，用他們的原話，就是從來沒見過如此厚顏無恥之人。甚至連小偷也反咬一口，說因為圖靈是性侵犯者，所以自己偷圖靈家并不違法。

事實上，只要當(dāng)時圖靈一口咬定自己并不是同性戀，警察也并沒有真憑實據(jù)?；蛘哌@件事情發(fā)生在今天的腐國，也是稀松平常的事情，甚至?xí)驗檎握_對小偷從嚴(yán)判決。但圖靈或許真的太過于超前自己的時代，至少在當(dāng)年極度保守的英國，圖靈用自己的供詞把自己推向了深淵。

圖靈最終從原告變成了被告，并被判違反了1885年刑法修正案第11條「嚴(yán)重猥褻罪」。這條罪名專門針對男性之間的身體接觸，不論年齡、地位、場合。圖靈曾經(jīng)天真地以為自己是國家的英雄，是英國20世紀(jì)最偉大的天才，他的全盤托出應(yīng)該能推動英國社會對同性戀的關(guān)注和理解，并帶來法律和文化的進(jìn)步。他也覺得自己應(yīng)該能夠享受特權(quán)，不被世俗和傳統(tǒng)所約束。

但他忘了，所有的改變，都需要時間。文化與傳統(tǒng)的改變，需要更長的時間。丘吉爾在二戰(zhàn)后都會被趕下臺，更何況是一個沒人知道他干過什么的解謎大師呢？

最終圖靈放棄無罪辯護(hù)，改為有罪辯護(hù)。公審后他被給到兩個選擇，坐牢或者化學(xué)閹割，也就是注射雌性激素。坐牢喪失工作和思考的自由，而所謂的「治療」會讓他喪失情感的能力。在理性和感性的抉擇中，圖靈選擇保留理性，接受化學(xué)閹割。

兩年后，1954年6月8日，圖靈沒有像往常周二一樣去大學(xué)使用計算機(jī)。他被發(fā)現(xiàn)躺在家里的床上，死于氰化物中毒。它的床邊有一個咬過一口的蘋果，房間里有一個果醬罐子，里面裝滿了氰化鉀。

圖靈為什么要自殺？并沒有人能給出答案。他當(dāng)時已經(jīng)結(jié)束了雌性激素的注射，也在曼徹斯特大學(xué)重新獲得了終身教授的職位，可以從事任何想做的研究，甚至剛剛才和管家簽訂合同，約定每年漲薪10英鎊。事實上，圖靈究竟是否死于自殺也疑點重重，因為并沒有人檢測那個咬了一口的蘋果，是否含有氰化鉀。

圖靈這個熱愛模仿游戲的解謎者，把自己的死也做成了一個謎。

六、死亡是結(jié)束，還是開始？

1966年，以他名字命名的圖靈獎設(shè)立，時至今日，圖靈獎是計算機(jī)界最崇高的獎項，這也是學(xué)界對圖靈最大的尊重。2009年，英國首相戈登布朗代表政府向圖靈道歉，他說英國對圖靈虧欠了太多。2013年圣誕前夜，英國女王伊麗莎白二世宣布赦免圖靈的罪名。2017年，艾倫圖靈法案生效，超過49000名同性戀者被赦免。2021年6月23日，圖靈的109年誕辰，英國發(fā)行了新版最大面值的50英鎊紙幣，正面是女王，背面是圖靈。

英國也樹立起很多他的紀(jì)念碑，其中在曼徹斯特一個公園里的紀(jì)念碑上寫著：艾倫·圖靈，計算機(jī)科學(xué)之父、數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、戰(zhàn)時密碼破譯者，偏見的受害者。

除了這些光環(huán)和名號之外，圖靈其實是個擰巴的人。

他是個不世出的天才，在學(xué)術(shù)思維上天馬行空，卻在日常生活里幼稚的像個孩子。他能破譯敵人最難的密碼，卻看不懂普通人最簡單的心機(jī)。他享受一覽眾山小的孤獨，卻又渴望同是天涯淪落人的陪伴。他是堅定的唯物主義者，但卻從自己的感知出發(fā)制定游戲規(guī)則。他想用數(shù)學(xué)和理性去衡量整個世界，但殊不知，社會問題或許就根本無法用實驗和方程去解決。

因為他忽視了一個最重要的因素：人性。

就像《艾倫圖靈傳：如謎的解謎者》里寫的那樣：真理和人性的界線，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不像物理和化學(xué)那樣清晰，這些都是圖靈的機(jī)器和智能所存在的重要缺陷。

（注：本文不代表老石任職單位的觀點。）