艾伦·图灵——如谜的解谜者

2012年6月29日，是英国数学家艾伦·图灵100周年诞辰。

他24岁发明图灵机模型，奠定了现代计算机的理论基础，被誉为计算机科学之父。二战期间，图灵秘密地作为英国情报界的核心人物，破译了德军的谜机密码，扭转了整个大西洋战局。战后，图灵提出了“机器能思考吗”的哲学思辨，先驱性地开创了人工智能的先河。但不幸的是，图灵因为同性恋身份，遭到迫害，以致被化学阉割。1954年，图灵中毒身亡，一代科学大师陨落，年仅42岁。我们谈谈通用机器、破译谜机、人工智能和毒杀之谜四个问题，缅怀这位为人类做出巨大贡献的天才人物。

通用机器

1900年，希尔伯特对数学界提出了23个未解问题。其中第二个问题，包括了事关整个数学基础的三个小问题：数学是完备的吗？数学是相容的吗？数学是可判定的吗？很快，年轻的捷克数学家哥德尔，就证明了前两个问题的答案为“否”，而第三个问题仍然悬而未决。这个问题是说，是否存在一个通用的、机械的方法，能够判定所有数学命题的真假？

1935年初夏，年轻的图灵习惯在午后沿着康河长跑，然后躺在格兰彻斯特的草地上休息，他就在这里，想到了如何回答这个问题。首先，他设计了一种假想的机器。这种机器有一条无限长的纸带，和一个可以沿纸带移动的读写头。纸带划分成无数个格子，每个格子可以是空白的，或是记录一个符号。读写头可以读取当前格子上的符号，也可以向当前格子写入符号。而最关键的是，根据当前格子上的符号，机器可以自动地切换到不同的状态，而每个状态都对应着不同的一系列操作。这样的机器结构，就是后来的有限状态自动机。

图灵证明，任何机械过程，都可以通过一张状态行为表，表示为图灵机的一个程序。也就是说，图灵机可以实现所有的机械过程，如果所有的数学命题都可以由机械过程进行判定，那么也就是说，所有的数学命题都可以由图灵机来判定。那么如果存在一个图灵机无法判定的问题，就说明不存在这样的通用的判定方法，也就回答了希尔伯特的问题。

图灵非常巧妙地找到了这样的问题：图灵机无法判定一个程序是否会终止。1936年，图灵发表了经典的数学论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，证否了数学的可判定性，并在这篇论文的一个脚注中，详细地描述了图灵机。图灵机只是一个用来研究数学的辅助模型，并不是一台真正的机器，然而在三年之后，一个事件使图灵机真正地来到了世界。这个事件成就了图灵，却带来了数百万生灵涂炭。

破译谜机

这个事件，就是第二次世界大战。1939年9月4日，图灵前往布莱切利庄园报到。这个坐落在山谷中的静谧的庄园，此时还有一个特殊的名称：政府编码与密码学校。在整个第二次世界大战过程中，这里是英国的情报核心，负责截获轴心国的军事通信，并破译出军事情报。图灵作为剑桥大学的年轻数学家，是第一批被征召到这里的专家之一。

德国的官方通信，全面部署了一种名为“谜机（Enigma）”的密码设备。这种设备有三个轮盘，每个轮盘可以对26个字母进行一次映射，也就是说，每个字母都会被3次映射加密三次。更厉害的是，每输入一个字母，轮盘就会自动地转动一格，也就是说，在一条信息中，每一个字符都是用不同的密钥进行加密的。这就导致当时一般的破译方法根本不可能破译这种加密，德国方面因此对军事通信抱以极大的信心。事实上，直到德国投降时，德国都不知道，他们号称“绝不可能”的事情，早在1940年，就被一位年轻的数学家做到了。

图灵在布莱切利，利用他天才般的数学头脑，破译了看似不可能的谜机。详细的过程非常复杂，篇幅所限，我们无法在这篇文章中叙述。对此感兴趣的读者，可以查阅湖南科技出版社出版的《艾伦·图灵传》一书。图灵作为一个对政治最不感兴趣的学者，从事数学研究正是为了逃避现实社会的政治，但造化弄人，他却偏偏因为数学研究，被卷入了世界政治旋涡的正中心。然而，图灵却在这个本不属于他的位置上，发挥了巨大的作用。在图灵破译了谜机之后，德军潜艇每天的行动计划尽为盟军所知。1940年4月，英国海运物资的损失量是70万吨，到了这一年12月，德国的潜艇行动量是4月的两倍，但英国的损失却降到10万吨。作为一个岛国，海上运输是英国赖以为生的根本，如果没有图灵，二战的局势将会完全不同，世界的历史也将有可能被改写。

人工智能

二战结束后，图灵又先驱性地开创了一个全新的研究领域——人工智能。其实早在二战前，年轻的图灵就开始思考，到底什么是“思考”，机器是否能够思考。他不是一个坚定的有神论者，但也不是一个坚定的决定论者，他的思想当中存在许多类似的矛盾，这些矛盾反而使他更为客观地看待智能问题。

1950年10月，他发表了一篇题为《计算机器与智能》的论文，这篇文章集中地提出了人工智能这个概念，开创了人工智能这个带有科幻色彩的新学科。也正是在这篇文章中，图灵提出了后来被称为“图灵测试”的实验方法，以此回避与智能有关的哲学困境。在图灵看来，如果一台机器的行为，让人类无法辨别它是机器还是人类，那么就可以认为，这台机器具有了人类智能。这种只关心外在行为，不关心内在机制的观点，后来形成了一个学派，被称为“行为主义人工智能”，图灵本人自然成了这个学派的代表人物。他认为，即使是人，也无法真正地判断其他人是否具有“思维”，他只能将其与自己进行比较，因此，人类没有任何理由不以同样的原则来对待机器。尽管图灵胸有成竹，但曼彻斯特计算机的性能，远远不够把他的想法变成现实，事实上，当时世界上任何一台计算机都不可能做到。图灵面临的问题，是深远的洞察力与当时技术水平的严重脱节，但幸运的是，这篇论文在被埋没之前，已把最原始的强烈愿望，传达给了整个世界。尤其是图灵的行为主义原则，在现在的人工智能技术中，已占据了绝对的主流。计算机这门科学，很大程度上体现了几位关键人物的个性。图灵在战争期间，是作为一个隐秘的情报破译者，没有人知道他藏在哪里，也没有人知道他是如何工作的，人们只关心他破译出来的结果。他就是当时的英国的“大脑”，他也认为“大脑”本该是这个样子，人工的“大脑”也应该是这个样子——与外界的交互仅仅依靠字符就足够，而且外界不必理解其内部机制。可以说，他的个人经历，对这个学科产生了极为深远的影响。但在当时，可以想见的是，这样超越时代的想法，会遇到巨大的阻力。图灵的“人工智能”，遭到了来自科学、工程、哲学、社会、宗教等各个方面的猛烈攻击，但图灵踌躇满志地说：我相信，在50年之后，一定会实现这样的智能机器，可以用自然语言与人类聊天，而且让人类在短时间内无法发现它是机器。机器能思考吗，这个问题，会自然地失去意义，根本不值得再讨论。

毒杀之谜

就在他准备施展拳脚时，灾难却突然降临。图灵不但在学术上非常前卫，在生活中也有一个超越时代的秘密：他是个同性恋者。1952年，图灵的住处失窃，在报案过程中，他与男伴同居的事实被告发。图灵被逮捕了。在法庭上，图灵坚决声称同性恋无罪，结果可以想见，他被判有罪。他只有两条路，要么入狱，要么化学阉割，他选择了后者。1954年6月8日清晨，女管家发现图灵的心跳停止了，床头放着一只咬了一口的苹果，上面沾有图灵亲手提炼的高纯度氰化物。他究竟为何而死，是意外，是自杀，还是隐藏着更大的阴谋？这就不得而知了。有人认为，阉割给图灵带来了不堪忍受的屈辱，进而导致他选择轻生。但还有证据表明，图灵提炼氰化钾，是为给一块手表镀金，那么是否有可能是在提炼过程中，不慎沾到了苹果上而不小心误食？图灵在逝世的前两天，还预约了下个星期的计算机使用权，并且编好了程序准备做实验，这完全不像是自杀之前的行为。但如果说不是自杀，他又为什么在逝世前留下了遗书？这位如谜的解谜大师，最终给世人留下了一个永远解不开的谜。