艾伦·麦席森·图灵

艾伦·麦西森·图灵(英语:Alan Mathison Turing,1912年6月23日~1954年6月7日),英国数学家,逻辑学家,被称为计算机科学之父,人工智能之父.1931年图灵进入剑桥大学国王学院,毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位,第二次世界大战爆发后回到剑桥,后曾协助军方破解德国著名密码系统Enigma,帮助盟军取得了二战的胜利.

1952年,英国政府对图灵的同性恋取向定罪,随后图灵接受化学阉割(雌激素注射).1954年6月7日,图灵吃下含有氰化物的苹果中毒身亡,享年41岁.2013年12月24日,在英国司法大臣克里斯·格雷灵的要求下,英国女王伊丽莎白二世向图灵颁发了皇家赦免.

图灵对于人工智能的发展有诸多贡献,提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法,即图灵试验,至今,每年都有试验的比赛.此外,图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础.

图灵对自然科学的兴趣使他在1930年和1931年两次获得他的一位同学莫科姆的父母设立的自然科学奖,获奖工作中有一篇论文题为<亚硝酸盐和卤化物在酸性溶液中的反应>,受到政府派来的督学的赞赏,对自然科学的兴趣为他在后来的一些研究奠定了基础,他的数学能力使他在念中学时获得过国王爱德华六世数学金盾奖章.

2.科研时期

1931年,图灵考入剑桥大学国王学院,由于成绩优异而获得数学奖学金.在剑桥,他的数学能力得到充分的发展.

1935年,他的第一篇数学论文"左右殆周期性的等价"发表于《伦敦数学会杂志》上.同一年,他还写出"论高斯误差函数"一文.这一论文使他由一名大学生直接当选为国王学院的研究员,并于次年荣获英国著名的史密斯数学奖,成为国王学院声名显赫的毕业生之一.

1936年5月,图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文,题为"论数字计算在决断难题中的应用".该文于1937年在《伦敦数学会文集》第42期上发表后,立即引起广泛的注意.在论文的附录里他描述了一种可以辅助数学研究的机器,后来被人称为"图灵机",这个设想最有变革意义的地方在于,它第一次在纯数学的符号逻辑,和实体世界之间建立了联系,后来我们所熟知的电脑,以及还没有实现的"人工智能",都基于这个设想.这是他人生第一篇重要论文,也是他的成名之作.

1937年,图灵发表的另一篇文章"可计算性与λ可定义性"则拓广了丘奇提出的"丘奇论点",形成"丘奇-图灵论点".对计算理论的严格化,对计算机科学的形成和发展都具有奠基性的意义.

1936年9月,图灵应邀到美国普林斯顿高级研究院学习,并与丘奇一同工作.

在美国期间,他对群论作了一些研究,并撰写了博士论文.1938年在普林斯顿获博士学位,其论文题目为"以序数为基础的逻辑系统",1939年正式发表,在数理逻辑研究中产生了深远的影响.

1938年夏,图灵回到英国,仍在剑桥大学国王学院任研究员,继续研究数理逻辑和计算理论,同时开始了计算机的研制工作.

3.二战经历

第二次世界大战打断了图灵的正常研究工作,1939年秋,他应召到英国外交部通信处从事军事工作,主要是破译敌方密码的工作.由于破译工作的需要,他参与了世界上最早的电子计算机的研制工作.他的工作取得了极好的成就,因而于1945年获政府的大英帝国荣誉勋章.

1945年,图灵结束了在外交部的工作,他试图恢复战前在理论计算机科学方面的研究.并结合战时的工作,具体研制出新的计算机来.这一想法得到当局的支持.同年,图灵被录用为泰丁顿国家物理研究所的研究人员,开始从事自动计算机的逻辑设计和具体研制工作.这一年,图灵写出一份长达50页的关于ACE的设计说明书.这一说明书在保密了27年之后,于1972年正式发表.在图灵的设计思想指导下,1950年制出了ACE样机,1958年制成大型ACE机.人们认为,通用计算机的概念就是图灵提出来的.

4.被迫害后逝世

1952年,图灵的同性伴侣协同一名同谋一起闯进了图灵的房子实施盗窃.图灵为此而报警,但是警方的调查结果使得他被控以"明显的猥亵和性颠倒行为".他没有申辩,并被定罪.在著名的公审之后,他被给予了两个选择,要么坐牢,要么化学阉割.图灵选择了化学阉割,持续注射雌激素一年.在这段时间里,药物产生了包括乳房不断发育的副作用.

1954年6月7日,图灵被发现死于家中的床上,床头还放着一个被咬了一口的泡过氰化物的苹果. 警方调查后认为是剧毒的氰化物中毒,调查结论为自杀,当时图灵41岁.

5.正式平反

2009年,英国计算机科学家康明发起了为图灵平反的在线请愿,截止到2009年9月10日请愿签名人数已经超过了3万,为此,当时的英国政府及首相戈登布朗不得不发表正式的道歉声明.

2012年12月，霍金等11位重要人士致函英国首相卡梅伦,要求为图灵平反.

2013年12月24日,在英国司法大臣克里斯·格雷灵的要求下,英国女王终于向图灵颁发了皇家赦免.英国司法部长宣布,"图灵的晚年生活因为其同性取向而被迫蒙上了一层阴影,我们认为当时的判决是不公的,这种歧视现象如今也已经遭到了废除.为此,女王决定为这位伟人送上赦免.以此向其致敬。"

二.主要成就

1.可计算性理论

图灵把可计算函数定义为图灵机可计算函数.1937年,图灵解决了可计算函数的精确定义问题,对数理逻辑的发展起了巨大的推动作用.

与此同时,图灵还提出了通用图灵机的概念,它相当于通用计算机的解释程序,这一点直接促进了后来通用计算机的设计和研制工作,图灵自己也参加了这一工作.

在给出通用图灵机的同时,图灵就指出,通用图灵机在计算时,"其机械的复杂性"是有临界限度的,超过这一限度,就要靠增加程序的长度和存贮量来解决.这种思想开启了后来计算机科学中计算复杂性理论的先河.

2.判定问题

所谓"判定问题"指判定所谓"大量问题"是否具有算法解,或者是否存在能行性的方法使得对该问题类的每一个特例都能在有限步骤内机械地判定它是否具有某种性质(如是否真,是否可满足或是否有解等,随大量问题本身的性质而定)的问题.

判定问题与可计算性问题有密切的联系,二者可以相互定义:对一类问题若能找到确定的算法以判定其是否具有某种性质,则称这类问题是能行可判定的,或可解的;否则是不可判定的,或不可解的.二者又是有区别的:判定问题是要确定是否存在一个算法,使对一类问题的每一个特例都能对某一性质给以一个"是"或"否"的解答;可计算性问题则是找出一个算法,从而求出一些具体的客体来.

3.电子计算机

图灵在第二次世界大战中从事的密码破译工作涉及到电子计算机的设计和研制,但此项工作严格保密.直到70年代,内情才有所披露.从一些文件来看,很可能世界上第一台电子计算机不是ENIAC,而是与图灵有关的另一台机器,即图灵在战时服务的机构于1943年研制成功的CO-LOSSUS机,这台机器的设计采用了图灵提出的某些概念.它用了1500个电子管,采用了光电管阅读器:利用穿孔纸带:并采用了电子管双稳态线路,执行计数,二进制算术及布尔代数逻辑运算,巨人机共生产了10台,用它们出色地完成了密码破译工作.

战后,图灵任职于泰丁顿国家物理研究所,开始从事"自动计算机"的逻辑设计和具体研制工作.1946年,图灵发表论文阐述存储程序计算机的设计.他的成就与研究离散变量自动电子计算机的约翰·冯·诺伊曼同期.图灵的自动计算机与诺伊曼的离散变量自动电子计算机都采用了二进制,都以"内存储存程序以运行计算机"打破了那个时代的旧有概念.

4.人工智能

1949年,图灵成为曼切斯特大学计算实验室的副院长,致力研发运行Manchester Mark 1型号储存程序式计算机所需的软件.1950年他发表论文"计算机器与智能"为后来的人工智能科学提供了开创性的构思.他提出著名的"图灵试验",指出如果第三者无法辨别人类与人工智能机器反应的差别,则可以论断该机器具备人工智能.

1956年图灵的这篇文章以"机器能够思维吗?"为题重新发表.此时,人工智能也进入了实践研制阶段.图灵的机器智能思想无疑是人工智能的直接起源之一.而且随着人工智能领域的深入研究,人们越来越认识到图灵思想的深刻性:它们如今仍然是人工智能的主要思想之一.

5.数理生物学

从1952年直到去世,图灵一直在数理生物学方面做研究.他在1952年发表了一篇论文《形态发生的化学基础》.他主要的兴趣是斐波那契叶序列,存在于植物结构的斐波那契数.他应用了反应-扩散公式,如今已经成为图案形成范畴的核心.他后期的论文都没有发表,一直等到1992年《艾伦·图灵选集》出版,这些文章才见天日.

6.图灵试验

1945年到1948年,图灵在国家物理实验室,负责自动计算引擎的工作 .1949年,他成为曼彻斯特大学计算机实验室的副主任,负责最早的真正的计算机曼彻斯特一号的软件工作.在这段时间,他继续作一些比较抽象的研究,如"计算机械和智能".图灵在对人工智能的研究中,提出了一个叫做图灵试验的实验,尝试定出一个决定机器是否有感觉的标准.

1952年,图灵写了一个国际象棋程序.可是,当时没有一台计算机有足够的运算能力去执行这个程序,他就模仿计算机,每走一步要用半小时.他与一位同事下了一盘,结果程序输了.后来美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究群根据图灵的理论,在MANIAC上设计出世界上第一个电脑程序的象棋.

三.社会贡献

图灵在科学,特别在数理逻辑和计算机科学方面,他的一些科学成果,构成了现代计算机技术的基础.图灵在破解二战德军密码,拯救国家上发挥了关键作用,是一个"了不起的人".

为了纪念他对计算机科学的巨大贡献,由美国计算机协会（ACM）于1966年设立一年一度的图灵奖,以表彰在计算机科学中做出突出贡献的人.图灵奖被喻为"计算机界的诺贝尔奖".

天纵奇才--计算机先驱图灵