1895年, 英國人朱利葉斯·圖靈參加了一次競爭激烈的公務員考試,筆試排名第7 。
在復試中,由于對印度各項法律,英屬印度歷史非常熟悉,他一路過關斬將,成功上位。
一年后,他成了一名光榮的印度公務員。
10年后,朱利葉斯·圖靈在輪船上邂逅了艾賽兒·斯托尼,墜入愛河。
1911年,艾賽兒懷了一個孩子,但是不想讓他在印度出生,于是回到英國生下了這個孩子
朱利葉斯和艾賽兒絕對不會想到,他們的孩子將會成為傳奇人物:杰出的數學家,計算機科學之父。
這個孩子就是阿蘭·圖靈。
少年的圖靈天資聰慧。
7歲和父母一起采蜂蜜時, 就通過觀察蜜蜂的飛行路線,確定蜂巢的方位。
11歲發明自己的鋼筆。
12歲就自己做實驗,用海藻提取碘。
15歲的時候,就獨立地得出了反正切函數的無窮級數。
但是和很多天才一樣,圖靈性格孤僻,沉默寡言,不合群。
他不斷受到同學的欺負,甚至老師的挖苦。
圖靈甚至被一群喜歡做惡作劇的男孩子用釘子釘在了地板下面,當無力的敲打得不到任何回應時,他得出了一句金句:
“暴力是來源于人的快感”
對于一個敏感而無辜的男孩來說,公學簡直就是一個地獄。
每當圖靈有難,克里斯托弗·摩孔總會幫忙, 這是圖靈在公學唯一真正的朋友。
克里斯托弗甚至比圖靈更聰明,也對科學很有興趣, 他們常一起討論最新的科學新聞,一起做實驗。
這段友誼不斷點燃圖靈的求知欲,而且更重要的,也在他心靈勾起一份非常深刻的情感。
克里斯托弗比圖靈更有天分, 他以優異的成績獲得了劍橋大學三一學院的獎學金。
三一學院是劍橋大學最著名的學院, 牛頓、培根、麥克斯韋都是曾經的校友。
但是阿蘭卻失敗了,這是個沉重的打擊。
更沉重的打擊很快到來,1930年2月13日,克里斯托弗·摩孔突然死于牛結核病。
失去他唯一真正愛過的人,幾乎讓圖靈崩潰。他承受摩孔之死的方法是:專注于科學研究,努力實現他朋友的潛能。
他跟克里斯托弗的母親要了一張相片,相片寄達后,他回信致謝:“他正在我的桌上,鼓勵我勤奮研習。”
圖靈沒有進入三一學院,但是他的第二志愿被滿足了,他得到了劍橋大學國王學院的獎學金。
劍橋的象牙塔中,自由的學術氛圍讓圖靈如魚得水,他的數學天才開始在這里綻放。
每個清晨和黃昏,長跑健將圖靈習慣一個人沿著河邊邊跑思考問題,某次長跑到精疲力竭地躺倒在草地,他的靈感一下子迸發了
他興奮地一躍而起,跑回宿舍寫下自己的思路。
1936年,年僅24歲的圖靈證明了: 停機問題是一個無法判定的數學問題。
(詳情參見:《》)
他寫了一篇叫做《論可計算數及其在判定問題上的應用》的論文,交給了自己的導師紐曼。
巧合的是,在大洋彼岸的美國,邱奇提出了一個叫作“λ演算”的模型,也解決了判定問題。
在紐曼的幫助下,圖靈前往美國,便決定去普林斯頓找邱奇“理論”,其實不是“理論”,而是讀邱奇的博士生。
邱奇很喜歡圖靈的想法, 他把圖靈假想的機器命名為“圖靈機”,并且和他一起證明了圖靈機和“λ演算”是等價的。
大部分人都沒有意識到,圖靈機將會成為未來計算機的理論基礎。
除了圖靈辦公室對面那位大名鼎鼎的教授:馮·諾伊曼。
馮·諾伊曼開朗外向,和孤僻木訥的圖靈形成鮮明對比。
大概是在1937年的秋天,圖靈首先警覺,德國可能會引發一次戰爭。
他除了埋頭純粹的數學之外,還抽時間研究了密碼學,用繼電器了一個二進制的乘法器。
這是一個重要的標志:圖靈已經跨過數學與工程、邏輯與物理之間的界限。
1938年,圖靈拿到博士學位, 面臨著一個重要選擇:留美還是回國
圖靈帶著他的二進制乘法器回到了劍橋國王學院,在數學系做一個一學期才給10英鎊的臨時教員。
這一年, 圖靈經常和朋友去看一部電影《白雪公主和七個小矮人》,他最喜歡的場面,是那個邪惡的巫婆把一個蘋果放進沸騰的毒湯:讓蘋果浸滿這湯,滲入沉睡與死亡。
圖靈一遍又一遍地反復吟唱這個不祥的征兆。
不久,德國入侵波蘭,第二次大戰爆發。
數學家圖靈應招來到布萊切利鎮, 住在一個叫做皇冠客棧的小旅館,每天騎車5公里去鎮中心的布萊切利莊園。
實際上,圖靈就在打仗,他和一群數學家,語言學家,密碼學家一起,從事著最機密的任務:破解納粹德國的終極密碼機Enigma。
Enigma由鍵盤、接線板、多個轉子、指示燈組成。當密碼操作員在鍵盤上按下一個字母(比如字母A),電流會通過一個可自行改接的接線板,啟動一個或者多個轉子轉動,同時點亮某個字母指示燈(比如字母L),于是字母A被加密成字母L。
啞謎機精巧的設計使得,在下一次按下字母A時,它將被加密成另一個不同的字母(比如字母X)。
更巧妙的是,當且僅當發送端和接收端的啞謎機擁有同樣的初始設定(同樣的接線板、同樣的轉子排列、同樣的轉子初始位置),密碼L才可以使用接收端的啞謎機還原成A。而對于不知道初始設定的敵方,他們面對的可能情況多達萬億億種!
當時,布萊切利莊園從曾經研究過Enigma的波蘭數學家那里繼承了一種叫“炸彈”(Bombe)的原始解密儀器,每一個“炸彈”模仿一個啞謎機的轉子,許多“炸彈”相鏈接來模擬一種啞謎機的初始設定生成可能的電報。
簡而言之,這是一種利用暴力,窮舉搜尋答案的算法。
圖靈敏銳地發現,只要利用一些簡單的事實,例如一個字母的密碼不可能是其本身, 一些固定詞語(比如“元首”)將高頻出現,就能大大改進波蘭人的笨法子,來快速尋找最有可能的轉子設定。
圖靈把窮舉法改進成了貪心算法。
圖靈把“炸彈” 命名為克里斯托弗,可見他對克里斯托弗的感情。
改進過的“炸彈”大獲成功, 每次德國人發出電報后,接收方過幾分鐘將發一封短電報表示“收到”。
許多時候,電波中還未監測到“收到”電報,圖靈的“炸彈”機已經將密碼還原成了原文!
圖靈和其他科學家在布萊切利莊園的工作顯著地縮短了二戰的進程。
二戰以后,布萊切利莊園大部分資料被銷毀,其余視為機密, 所有人都要對工作保密。頭號功臣圖靈被授予大英帝國勛章, 但是他毫不在乎。
在大洋彼岸,美國人制造了第一臺現代計算機ENIAC。
這個30噸的龐然大物雖然有著開創性的意義,但是它的局限性越來越明顯:只為專門目的設計,不能儲存程序。
在馮·諾伊曼的參與下,一個叫做EDVAC的替代品進入了后續計劃。
由于這份草案報告,后來的計算機也被稱為馮·諾伊曼結構。
馮·諾伊曼的設計思想,其實就是來源自1936年圖靈論文中的圖靈機。
此時的英國不甘落后, 英國國家物理實驗室邀請圖靈,設計一個更加先進的通用計算機:ACE(自動計算引擎)
1945年底,圖靈提交了ACE的設計,這是世界上第一個存儲程序計算機的詳細設計,比馮·諾伊曼的那份草案要詳細得多,并且有很多圖靈獨有的創造。
二進制、存儲程序、精簡指令集、子程序、遠程登錄,這些在現代程序員看起來都是司空見慣的概念。
但是請注意,這是在70多年前!現代的計算機和編程語言還不存在!
雖然圖靈事無巨細地列出所有圖紙和經費計劃,可是,國家物理實驗室不是戰時布萊切利莊園。那時候,別人替他完成了所有的組織和協調,而且得到了丘吉爾的個人支持。
現在有的是拖拉的官僚作風和經濟危機,大部分人甚至不相信計算機能造出來。
到了1947年9月,ACE緩慢的進展讓圖靈非常沮喪,他離開了國家物理實驗室, 加入了曼徹斯特大學參與Mark I項目。
1950年,圖靈寫了一篇論文, 提出了至今廣泛使用的的圖靈測試。
論文完成不久,圖靈是同性戀的事實被警方發現,并且向公眾曝光。
這在當時的英國不能被世俗所允許,他被送上法庭受審。
圖靈選擇了后者,因為這樣至少能呆在家里繼續做研究。
他被持續注射雌激素長達一年,導致胸部發育,變聲,他心理上承受的折磨只有他自己清楚。
1954年6月7日,他在家中咬了一口沾有氰化物的毒蘋果,年僅42歲的天才自殺了。
圖靈去世后,人類逐漸進入了數字時代,大型機、小型機、PC,互聯網、智能手機...... 技術的進步,并沒有擺脫對圖靈的依賴,相反,我們每個人都工作在一臺“圖靈機”上面。
圖靈慘死以后50多年,英國計算機科學家康明發起了為圖靈平反活動,簽名者超過了三萬,2009年英國首相布朗不得不發表正式聲明向圖靈道歉:“我們很抱歉。你本該被更好對待。”
2013年,英國女王伊麗莎白二世對圖靈追授特赦。
其實,他不需要特赦,也沒有什么人能赦免他。
我有時候在想:如果圖靈生活現在(LGPT盛行的西方),他會是什么樣子呢?
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