上帝创造了人,图灵创造了计算机

在未来的某一天,当燃烧的太阳只剩下余炽,人类不得不恋恋不舍地离开地球的时候,也许两句话就可以概括我们人类的整个地球生活史:上帝创造了人;图灵创造了计算机。

是的,我们从哪里来?应该永远也不会有答案,只好把这个伟大的荣耀归于造物主;而当我们除了从父母那里继承血肉之躯之外,在公元20世纪的30年代,开始知道如何制造人体的一个崭新的“器官”-计算机的时候,我们正在,且必将逐渐意识到,这是一个丝毫不逊于造物的伟大工作。

设想一下,如果不许你和电脑接触,哪怕是一个星期的时间,会是什么感觉呢?从我们这一代开始,从诱惑我们跳入internet冲浪开始,计算机已经潜入我们的灵魂,成了我们身体里面唯一不是遗传自父母的不可割舍的器官。

不过,把创造计算机的荣誉归于图灵,可能是出乎目前的大众意料的,因为通俗的计算机历史书上是这样记载的:

1943年由John MauchlyJ. Presper Eckert领导的一个小组开始制造人类历史上第一台计算机ENIAC,于1946年最终建成,每秒能够完成5000次运算,整个机器占地1000平方英尺。

一台能够实际工作的计算机确实是从ENIAC开始的,不过在通俗历史书上面没有说明的是,这台计算机,乃至迄今以至于未来的所有的计算机,它们的核心设计,早已经在1936年由24岁的英国大学生图灵完成。

在这年的4月,即将要从剑桥大学国王学院毕业的图灵,用笔在纸上面设计出了一台计算机,不过这份设计大概是最为独特的一份机器设计方案:一方面最直接了当地说明了这台机器应该如何制造,一方面是用1+1=2这样的数学明晰性证明了:这台计算机器就是我们人类所唯一能够制造的计算机,任何人类可以期望依靠机器来完成的智能工作,都可以依靠这台计算机来完成。

所以说图灵实际上是完成了对现在乃至未来,一切人类所能够制造出来的计算机的设计工作。在他设计了这台作为一切计算机之母的被后人称为“图灵机”的计算机之后,其他人所需要做的,只是去寻找不同的制造材料来搭建一台真实的机器,或者是去寻找提高机器运行速度的方法而已。因为在图灵的原始设计里面,图灵机只是很简陋地使用了一条长长的(越长越好)纸带,一支铅笔,一个橡皮,以及一个可以左右移动纸带的机械等零碎玩意,他只是告诉我们最起码有了哪些东西就可以攒成一台计算机,而不讲究计算机的速度是不是够快。所以到了1943年,Mauchly他们就使用了插座,卡片,开关,电子管和灯泡之类的玩意来做计算机,达到了每秒做5000次运算的速度。接下来随着电子技术,特别是半导体技术的发展,人们使用了更加精致的玩意来做计算机,以至于今天可以把每秒执行2千万个运算周期的计算机,摆上我们每个人的桌面,然而它们都是诚实地遵循着图灵的设计。这就好像上帝造出两个赤裸的人之后,千万年以来,尽管我们穿的东西换了无数花样,但脱了那些衣服,就还是跟当初的亚当夏娃一个样。

20世纪才很勉强地过去,今天我们站在21世纪,也只能很勉强地意识到一点点刚过去的这个世纪在人类历史上的意义,考虑到固体物理学的发展所导致的强大的半导体技术,正好是在20世纪中期出现,然后马上就能够应用到图灵所设计的计算机的制造上面来,从而使得计算机有可能成为现代日用品,而不是停留于图灵的大脑中,这种因缘际会,未始不是一个历史的奇观。

其实单单只是图灵这个人,就已经是一个历史传奇。

1912623日,图灵出生在伦敦一个有点特别的家庭里,他父亲是大英帝国在印度的一个文官,常年呆在印度,母亲是印度一家铁路公司的总工程师的女儿,在图灵大概1岁的时候,他母亲就回到了印度,而把图灵留在了伦敦的朋友家里,于是图灵的童年几乎是一种完全的自我的独立成长,这种独立性格在他的一生当中处处可以看到。

在进入公立学校后,少年图灵非常顽强地抵御着制式教育,常常成为让老师头痛的学生,各门功课都只是勉强达到平均的水平,唯独对于数学,他的兴趣使得他能够独自地找到有别于老师的理解方式,从而能够在考试当中一直表现突出,不过由于他习惯性地不遵守老师的教学规范,使得他的班主任写下了这样的评语:

“如果他还想呆在公立学校,就必须努力遵从教导;如果他想独自成为一个科学专家,那他在公立学校就纯粹是浪费时间。”

就是在这样一种环境中,他撇开死板的学校教育,自学了大量科学著作,例如爱因斯坦的有关相对论的论文,天文学家爱丁顿的有关量子力学的著作,在20世纪20年代末期,这些都是属于人类知识前沿的内容。

这个时期出现了对图灵的一生具有关键性作用的一段经历。1928年他结识了一位高年级的学生Christopher Morcom,他们都热爱科学,具有类似的兴趣,因此Morcom使得图灵第一次有人可以分享思想的快乐,也使得从小在孤独感中长大的图灵感受到深厚的友情,然而不幸的是1930Morcom突然去世,对图灵产生了极大的打击,特别是在Morcom突然去世之前,图灵自己也突然生了一场小病,这使得图灵对于他和Morcom之间的友谊产生一种神秘主义的看法,觉得人类的意识一定具有超出当时的科学所能够理解的范畴的性质,而Morcom去世之后很长一段时间,支撑他苦苦钻研当代科学的一个动力,居然是寻求一个问题的答案:Morcom的意识,从而人类的意识,一定具有超出物质基础的部分,从而可以不会因为人体的死亡而使得意识也同时消失,他强烈地期望自己能够找到人类意识的真相。

1931年图灵进入剑桥大学国王学院学习数学。大学的宽松环境使得他更加自如地满足自己的爱好,这个时期对他影响最大的是罗素的名著《数学哲学入门》和冯纽曼的《量子力学的数学原理》,因为始终萦绕在他心目中的两个主题,就是作为人类意识的基本结构的数学逻辑,以及有可能成为人类意识的物理基础的量子力学。

1934年毕业后,图灵选修了一门关于数学基础的高级课程,主要研读刚刚发表不久的哥德尔的关于数学不完全性定理的论文,以及讨论希耳伯特关于数学的可判决性问题。哥德尔的不完全性定理是20世纪在数理逻辑方面最伟大的成就,这个定理表明了一个逻辑系统的限度,也潜含着对于计算机所能够从事的工作的范围的限制;而希耳伯特的可判决性问题则是著名的主宰了整个20世纪数学发展的“希耳伯特23个问题”当中的第十问题,大意是说对于一个数学命题,是否能够通过一个有限步骤的,每个步骤都是明确的计算的方式,来判决该命题是真还是假。显然对于这两个问题的研究构成了他日后设计出图灵机的基础。

1935年图灵以在概率论方面的一个基础性工作而获得国王学院的职位,紧接着在1936年,他就发表了论文《关于可计算数,以及对于可判决性问题的应用》,在这篇论文当中,他正式构造出了图灵机,也就是为人类历史创造出了第一台计算机。

实际上,图灵机完全可以看成是对于希耳伯特的可判决性问题的一个回答,也可以看成是对于哥德尔的不完全性定理的一个推广,图灵在一个恰当的历史时刻解决了一个恰当的问题,从而成为了人类历史上的第二位“造物主”,这既是一种因缘际会,也未必不是一种历史必然,从而为20世纪的人类心智发展添上一笔传奇。

不过,图灵的个人传奇并没有止于此。他持续地在代数学等数学领域作出了很多贡献,一直到1939年,第二次世界大战爆发,他开始为政府服务,专门从事德国的电报密码破译工作,在整个战争期间,他主持破译的电码挽救了无数盟军士兵的生命,他也为自己能够亲手制作用来辅助电码破译的计算机而感到兴奋,1945年他因此而荣获勋章。

战后一段时间,图灵受伦敦的国立物理实验室的邀请,为实验室设计制造一台计算机“自动计算引擎(ACE)”,不过由于图灵的设计方案里面的很多指标都太高,例如内存储器的容量就非常之大,使得其他人都认为暂时根本无法实现,因此他的方案最终搁浅,于是他又回到了剑桥,重新开始了他的自由的学术研究。

图灵关切的主题仍然是人的意识问题,他把触角伸入了神经科学和生理学,同时也继续推动着计算机科学的发展,在1950年,他发表了论文《计算机器和大脑智能》,为计算机打造了一个未来终极版。如果说图灵机只是攒出了一台基本的计算机,那么他在这篇论文里面提出的“图灵测试”,则为计算机的智能所能够达到的最高境界颁发了身份证。他的文章劈头就说:

“我打算考虑一个问题“机器能够思考吗?”这个问题必须从“机器”与“思考”这两个概念的涵义开始着手。”

显然图灵已经不满足于洞悉人类第二次造物的秘密,更试图窥探上帝造物的秘密,对于他来说,计算机只是用来穷尽人力模拟上帝的能力的工具,一旦明确我们人类所能够制造的机器的能力的极限,也许就找到了上帝造物的秘密。图灵的一生都可以说是在寻求这个秘密,因为到1952年,他还发表了有关生物形态形成的原因的研究,例如斑马皮肤纹路的形成的研究,从而开创了属于现代非线性物理学分支的斑图理论。

不幸的是,图灵的生命遽然而止,1952年他因卷入一起同性恋事件而被拘禁,那个年代同性恋还是属于大逆不道的犯罪行为,他被判处在坐监和注射激素之间做选择,图灵为了能够得到继续从事研究的自由,选择了后者。长期抑郁之下,图灵在195467日决定离开这个世界,服毒自杀了。

图灵以他的非凡成就和特立独行写完了自己的传奇,以他贯穿一生的思考为人类开辟了一个崭新世界,当我们每个人都已经无法离开计算机的时候,我们应该记住,是图灵创造了这一切。