图灵:AI与二战英雄
2019年英国央行公布了最新版50英镑纸币设计,上面的新面孔是被誉为人工智能(AI)之父的数学奇才艾伦·图灵(Alan Turing)。这版50英镑的新纸币,在6月23日,即图灵生日当天发行。
这位数学奇才还曾为第二次世界大战盟军打败纳粹德国立下汗马功劳:他破译了德军的密码,了解了德军的动向,掌握了战争的主动权。所以有种观点认为,如果没有图灵破解密码,二战还会多打几年。他算得上“书生报国”的经典案例。他还是苹果电脑创始人乔布斯崇拜的偶像,甚至有传言说,苹果电脑闻名于世的公司图标logo:一个被咬过的苹果,就是要致敬吃毒苹果而英年早逝的图灵。担任过英国央行——英格兰银行行长的马克·卡尼曾这样赞扬过图灵:“他是一位杰出的数学家,他的工作对我们今天的生活方式产生了巨大的影响。作为计算机科学和人工智能之父,以及二战英雄,图灵对人类的贡献是非常深远的。图灵是一个巨人,现在很多人都站在他的肩上。”
1912年6月23日图灵出生于伦敦,从小天资聪慧。9岁时他就读的小学校长曾给他以下评语:“我见过聪明的孩子和勤奋的孩子,但艾伦是个天才。”1922年,10岁的他开始着迷于国际象棋,经常自己一个人长时间思考复杂的棋局。图灵13岁时,虽然数学老师赞扬他是天才少年,但在一所重视人文和经典教育的学校里,他的数学天分并未得到认可。尽管他上课时经常心不在焉,考试时却总是得高分,这让老师们既生气又无可奈何。在中学时期,他与另一个天资聪慧的男同学克里斯朵夫·莫尔卡姆(Christopher Morcom)成为至交,甚至有人认为,克里斯多夫是图灵的“初恋”。然而这位好朋友1930年不幸因肺结核去世。痛失挚友的图灵从此更加专注于科学研究,希望实现好朋友的遗志。1931年,图灵进入剑桥大学国王学院专攻数学。在剑桥大学浓厚的学术环境里,图灵仿佛如鱼得水,学业和社交活动都非常成功。他参加了划艇队,长跑也创下优异的成绩。1934年,图灵以最优异的一等荣誉成绩毕业。高水平的毕业论文使年仅22岁的图灵成为剑桥大学国王学院的院士。1936年,图灵前往美国普林斯顿大学继续深造,并于1938年获得博士学位。正是在普林斯顿大学,他研究出了极具开创性的想法,其中包括可以解决复杂运算的“通用计算机”的概念。
后来图灵因这个想法发明的图灵机,也让他在很大程度上被视为数字计算机之父。至今,剑桥大学国王学院的计算机房,都仍以图灵的名字命名。另外,他还研究密码学。1939年第二次世界大战爆发,图灵被邀请加入政府密码和暗号学校(Government Codes and Cypher School),这是后来英国情报安全机构——政府通讯总部(GCHQ)的前身。他领导的小组成功破译了德国的密码系统恩尼格玛(Enigma),使英国事先了解到德国的军事指挥和计划,在战争中赢得情报战从而使盟军占了先机。恩尼格玛是一个在战前各国都研究过的加密机,并且在许多方面都投入了商用,但是德国的聪明之处是为其添加了一个接线板,使密码组合增加了成千上万种,并且口令有不同的人轮班掌握,所以密码的排列组合呈几何级数增加,破译起来难上加难。即使破译人员破解出了几种解码,但是只要德国方面修改一下机械版的机械方式,那么所有的付出都白费了。波兰是最早开始对恩尼格玛进行破译的国家,他们主要使用的破解方式以群体为主,只是优化了算法,缩短了计算时间。图灵的密码破译工作是建立在波兰破译密码的基础之上,图灵来到布莱切利庄园(即英国情报安全机构设置的秘密工作站)后不久,便开始重新设计并改进这些设备,也就是后来的“bombe机”(这个法语是炸弹的意思)。1940年,第一台“图灵bombe”机开始运行,有一吨重,可以模拟30台进行运行的恩尼格玛(Enigma)密码机。功夫不负有心人,经过长期不断的努力,图灵终于成功研制出了“bombe”破译机,它的主要的原理是先排除自相矛盾的解读方式,将剩下的可能结果再一一穷举,大大缩短了破译时间。后来经过不断的实验,将多台bombe破译机连接在一起,协同工作,把破译时间由原来的数天缩短到几分钟之内。现在无论德国怎么修改连接线的方式,都没有办法不被破解。也由于这个原因,使战争足足提前了两年结束,战争提前两年结束是不可想象的,也许这两年英国会落败,世界格局会发生翻天覆地的变化。
2014年好莱坞根据图灵的事迹改编拍摄了电影《模仿游戏》,讲述了图灵在二战时期破译德国恩尼格玛密码机的故事。
1949年,图灵因为二战中的杰出贡献被授予大英帝国勋章(Order of the British Empire,OBE),还被任命为曼彻斯特大学计算机实验室的副主任。1950年,图灵在他著名的论文“计算机和智能”中第一次提及人工智能问题。
1952年,图灵向警方报告的一起盗窃案,是这位数学天才人生的转折点。在案件调查中警方发现,盗窃案嫌疑人实际上与图灵发生过性关系。当年的英国,同性恋仍然为法律不容,图灵被判犯下“严重猥亵罪”。为避免牢狱之灾,更为了保护自己学术研究的资格,他同意接受激素注射(俗称“化学阉割”)。这对他的身体造成极大的伤害,从此一蹶不振。尽管身体遭受折磨,都未能使他保留住为政府通讯总部工作的资格。从此他再也没能参加破译密码的工作。
1954年6月7日,图灵被发现死在卧室床上,身边有一个被氰化物污染的苹果。当时的调查得出结论说,他是服毒自杀。不过这一结论最近也遭到质疑。研究图灵的专家认为,图灵是在实验中不慎吸入氰化物意外死亡。
无论怎样,一代数学奇才、计算机科学和人工智能概念的始创人艾伦·图灵,就这样英年早逝,年仅42岁。2009年9月10日,在图灵去世55年之后,英国时任首相戈登·布朗代表政府正式向图灵致歉。他说,图灵受到的对待是“骇人听闻”和“完全不公平的”,英国对图灵“亏欠了太多太多”。布朗说:“我们非常抱歉,你本应该享受更美好的生活。”2019年在英国央行宣布艾伦·图灵成为50英镑纸币新面孔之后,时任首相特蕾莎·梅发了一个推特。她赞扬图灵在数学和计算机科学领域的先驱成就,以及在结束第二次世界大战过程中所发挥的关键作用。她还写道:艾伦·图灵将出现在50英镑纸币上。“还有什么能比这样的方式更能纪念他的成就以及LGBT群体为国家所作的杰出贡献呢!”