計算機有個爹叫圖靈

當(dāng)一幫所謂的IT人士聚集在一起談?wù)撚嬎銠C之父的時候，馮諾依曼這個名字的曝光率絕對堪比各種“門”下的妙齡女子。可如果這是某群計算機宅男的聚會，他們也許就會大聲地喊出：“計算機也是一個多爹娃，老馮在計算機的爹中根本就排不上號。”別以為他們是在說夢話，他們說的都是有理有據(jù)的，特別是老馮助手弗蘭克爾的一段話就可以作證：“許多人都推舉馮諾依曼為‘計算機之父’，然而我確信他本人從來不會促成這個錯誤。或許他可以被恰當(dāng)?shù)胤Q為助產(chǎn)士，但是他曾向我、并且我肯定他也曾向別人堅決強調(diào)：如果不考慮巴貝奇、阿達和其他人早先提出的有關(guān)概念，計算機的基本概念屬于圖靈。按照我的看法，馮·諾依曼的基本作用是使世界認識了由圖靈引入的基本概念。”你瞧瞧，老馮自己本人都不好意思去當(dāng)這個掛名爹，粉絲們還拍神馬馬屁啊!!!而當(dāng)我們?nèi)フ暷嵌斡嬎銠C從啟蒙到發(fā)展的那一段歷史，就會發(fā)現(xiàn)其實有太多人都在計算機的誕生歷程中起到過至關(guān)重要的作用，計算機的老爸并不是一個人，它應(yīng)該有好幾個爹，而我們今天所講述的這位大神，就是連老馮都倍加推崇的天才，計算機的眾多爹之一，他的名字叫做艾倫麥席森·圖靈。

牛哄哄的青澀年代

話說那是在圖靈所就讀的中學(xué)，一次考試之后，老師們都在對著一張數(shù)學(xué)試卷發(fā)蒙，原因是這上面所有的數(shù)學(xué)題都有答案，可就是沒有計算的步驟，偏偏這些答案還是對的。如果以大多數(shù)老師的經(jīng)驗來看，此考生系作弊無疑。可有一位老師在看了答卷人的名字之后卻有點猶豫了他給其他老師講述了一個故事，說這個叫圖靈的小子似乎有點天賦過人：有一次我出了一個有關(guān)房間照明的數(shù)學(xué)難題，他馬上就知道了正確答案。可當(dāng)我問他是如何計算的，他卻說現(xiàn)在不知道，過幾天才把演算過程推導(dǎo)出來。如此逆向跳躍的思維令人驚詫不已，也許這就是天才與凡人的不同吧。

艾倫·麥席森圖靈，1912年的6月23日出生于倫敦，他老爸是牛津大學(xué)科帕斯克斯蒂學(xué)院歷史系畢業(yè)的，在印度擔(dān)任行政部門的官員。他老媽曾就讀于巴黎大學(xué)文理學(xué)院，和圖靈老爸結(jié)婚之后就長期在印度陪伴老公，小圖靈和他的哥哥約翰自小就很少與父母接觸，他們在父母的朋友照料下長大，貌似這個約翰哥哥還不太喜歡這個弟弟，因為圖靈小時候是一個邋遢的人。圖靈在13歲的時候開始進入寄宿學(xué)校讀書，16歲的時候，圖靈就開始研究起愛因斯坦的相對論了，這小子不但能夠理解相對論，還能從一段沒有明示的文字里推導(dǎo)出愛因斯坦的運動定律。在數(shù)學(xué)方面的天賦讓圖靈暫露頭角，當(dāng)然如果體育能夠算得上是一門學(xué)科的話，圖靈的長跑能力算是相當(dāng)優(yōu)秀的。從小圖靈就愛跑，在今后的幾十年里，跑步一直都是他疏解壓力的方法，據(jù)說他的馬拉松最好成績是2小時46分3秒，比1948年奧林匹克運動會金牌成績慢11分鐘。在1948年的一次跨國賽跑比賽中，圖靈還把同年奧運會銀牌得主給跑贏了。

1931年，綜合成績并不算太好的圖靈把自己求學(xué)的下一站瞄準(zhǔn)了知名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，不過兩次報考都名落孫山，貌似小時了了、大未必佳的命運就要落在他身上了。還好圖靈考上了同校的國王學(xué)院，在這里攻讀自己鐘愛的數(shù)學(xué)。在劍橋讀書的圖靈起初成績也并不好，后來可能是知恥后勇了，他開始研究邏輯學(xué)、概率論和量子力學(xué)，在數(shù)學(xué)方面的天賦很快就展現(xiàn)出來了，還拿了學(xué)院的獎學(xué)金。1935年，他在《倫敦數(shù)學(xué)會雜志》上發(fā)表了自己的第一篇數(shù)學(xué)論文“左右殆周期性的等價”，隨后不久，他的論文“論高斯誤差函數(shù)”使他由一名大學(xué)生直接當(dāng)選為國王學(xué)院的研究員，并于次年榮獲英國著名的史密斯(Smith)數(shù)學(xué)獎，成為國王學(xué)院聲名顯赫的畢業(yè)生之一。幾多風(fēng)云，幾多憂愁，少年壯志，終于不言愁啦。

碩果累累的收獲年代

碩果1

提出圖靈機構(gòu)想

數(shù)理邏輯是邏輯學(xué)的一個重要分支，其核心是用數(shù)學(xué)方法(符號、公式和公理)去研究人的思維過程、思維規(guī)律，最早提出這種邏輯思維的是大名鼎鼎的17世紀(jì)德國大數(shù)學(xué)家萊布尼茨，就是創(chuàng)造了令無數(shù)學(xué)生深深厭惡的微積分的那個家伙。按照萊布尼茨的構(gòu)思，數(shù)學(xué)和數(shù)理邏輯是能夠通過一種機器來表現(xiàn)出來的，可萊布尼茨只有構(gòu)想，卻不知道怎么去表述這種計算機。兩百多年過去一許多數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家沿著萊布尼茨的思路進行了大量的工作，使數(shù)理邏輯逐步完善擴展起來，也明確了許多概念。但這“計算機”到底是什么，由什么組成，怎樣計算和工作，沒人能夠說清。

1936年的5月，年僅24歲的圖靈寫了一篇叫“論可計算數(shù)及其在判定問題中的應(yīng)用”的數(shù)學(xué)論文，他用論文來給前輩的問題畫上了自己的答案。他提出了一種計算機的抽象模型，利用構(gòu)思模型就可以把推理化作一些簡單的機械動作，這個模型就是大名鼎鼎的“圖靈機”。圖靈機是一種抽象計算模型，用來精確定義可計算函數(shù)。它由一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭組成，帶子上面劃成一個個方格，每個方格中可以印上某字母表中的一個字母(也開始空格，記為SO)；又有一個讀寫頭，它具備有限個內(nèi)部狀態(tài)，任何時刻讀寫頭都注視著紙帶上的某一個方格，并根據(jù)注視方格的內(nèi)容以及讀寫頭上面劃成方格。這么表述可能聽起來比較迷糊，我們直白點說，圖靈機只保留了一些最簡單的指令，把一項復(fù)雜的工作分解成幾個最簡單的操作來實現(xiàn)。圖靈相信有一個算法可以解決大部分問題，困難的部分則是如何確定最簡單的指令集，什么樣的指令集才是最少的，而且又最實用，還有就是如何將復(fù)雜的問題分解為簡單的指令。所以圖靈機的設(shè)計構(gòu)想就是把人在計算時所做的工作分解成機械的最簡單的動作，這樣的計算機需要：①存儲器，用于貯存計算結(jié)果；②一種語言，表示運算和數(shù)字：③掃描；④計算目的與意向；⑤執(zhí)行計算。如果再細化到計算，那計算機又應(yīng)該具備：改變數(shù)字可符號；掃描區(qū)改變，如往左進位和往右添位；改變計算意向等功能。這個架構(gòu)與現(xiàn)在的計算機已經(jīng)非常接近了，而且同學(xué)們也都知道計算機的基本是“O”和“1”，這也是圖靈早早就提出來的用二進制來解決問題的方法。

后來圖靈還完善了自己的圖靈機學(xué)說，他提出來可以設(shè)計出另一種“萬能圖靈機”，用來模擬其它任意一臺圖靈機的工作，這就是現(xiàn)代通用計算機的一種模型，你為它編好程序，它就可以承擔(dān)其他機器能做的任何工作。后來研制出來的通用計算機，無論是楚澤制造的Z－3，還是莫西利和埃克特等人創(chuàng)造的公認的第一臺計算機ENIAC，其實都是圖靈腦子里曾經(jīng)YY過的東西，當(dāng)然我們提到的這幾位大佬也是計算機眾多父親之一，特別是ENIAC的制造涉及到太多人了完全可以再寫一篇文章了，咱們就在此省略幾萬字啦。

圖靈機的設(shè)想令大洋彼岸的美國科學(xué)家們對這位年輕的英國數(shù)學(xué)家的深刻見解和重大創(chuàng)新深感嘆服，普林斯頓大學(xué)對圖靈發(fā)出了最誠摯的邀請。1936年9月，圖靈踏上了遠去的游輪，到美國和當(dāng)時頗有名聲的另外一名數(shù)學(xué)家阿隆佐邱奇合作研究。當(dāng)年在普林斯頓大學(xué)恰巧還住著另外一個計算機之爹，那就是馮諾伊曼。所謂惺惺惜惺惺，好漢惜好漢，諾伊曼十分欣賞圖靈這個小伙子，并邀請他到自己這里工作。但不知道什么原因，圖靈并沒有接受這個邀請，他在美國的這三年時間里發(fā)表了不少論文，也制作了不少小玩意，當(dāng)他拿到了自己的博士學(xué)位后，就拍拍屁股走人了。

碩果2

破譯德軍密碼

在第二次世界大戰(zhàn)期間，德國使用的Enigma密碼機令英軍的情報工作遭遇了很大的困難。此時各類科學(xué)家紛紛投入到戰(zhàn)爭中來為國家服務(wù)，數(shù)學(xué)天才圖靈被征召進入布萊切利莊園里面40局新設(shè)的機構(gòu)：英國政府編碼與密碼學(xué)校。圖靈提議開發(fā)計算機來輔助破解過程，他和另一位數(shù)學(xué)家威爾士曼仔細研究和分析了德軍的密碼情報，大幅改進了波蘭情報人員尋找密鑰的方法，他們發(fā)明了一種名為“霹靂彈”的機械式計算機來輔助破解工作，并且取得了很大的進展。雖然德軍后來不斷改進對密碼機進行升級，但圖靈他們也總有破解之法。這段時間的實踐工作讓圖靈對計算機的研制有了更深刻的理解。

說起布萊切利莊園的時光，這個英國佬還弄了兩個小花絮。圖靈在莊園里弄了一輛自行車代步，但這個自行車有個壞毛病，那就是愛掉鏈子，按照正常人的思維，修車師傅應(yīng)該登場了c不過圖靈卻是自己琢磨，他總結(jié)出來這車子是蹬到多少圈才掉鏈子，為此每次騎車子的時候都念念有詞，騎到這圈了，就倒鏈子重新來。后來為了避免數(shù)數(shù)麻煩，還搞了一個自動計數(shù)器，如此作為，令人啼笑皆非。圖靈有感于英倫三島可能淪陷，把自己的全部家當(dāng)換成了兩個銀錠埋了起來，沒想到德軍始終也沒殺上英國本土。戰(zhàn)后圖靈憑借著自己昔日的藏寶圖尋找寶貝，卻一無所獲，后來他還自制了一個探雷器來尋找銀錠，還是以失敗告終。雖然戰(zhàn)爭期間的圖靈似乎有點不堅定，但英國政府有鑒于他在戰(zhàn)爭期間在通訊破解方面上的卓越貢獻，還是授予了他榮譽勛章OBE(OfncerOrder of the British Empire，對非戰(zhàn)斗人員授予的極高榮譽)。

碩果3

研制英國的ACE

1946年2月15日，美國賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾學(xué)院人聲鼎沸，人類歷史上第一臺現(xiàn)代電子計算機的揭幕典禮在此召開，這臺機器名為“電子數(shù)值積分和計算機”，也就是我們前文提到過的ENIAC。而此時的圖靈也正在英國國家物理實驗室NPL新建立的“數(shù)學(xué)部”設(shè)計與建設(shè)屬于英國自己的電子計算機呢。他把自己曾經(jīng)的圖靈機理論拾起，又和這些年的實踐經(jīng)驗結(jié)合起來，提出了自己的設(shè)計方案。英國皇家學(xué)會評估委員會討論通過了這一方案，授權(quán)圖靈招兵買馬，研制屬于英國人自己的計算機。

然而圖靈作為HR來說那是相當(dāng)失敗，他始終沒能找到一個合適的助手，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)都是自己一個人干。而此時孤軍奮戰(zhàn)的圖靈也并不是毫無作為，他的計算機設(shè)計稿都弄出來4版了，在研究第5版的時候，圖靈終于迎來了自己的助手，同樣是劍橋大學(xué)畢業(yè)的詹姆斯·威爾金森，兩人一拍即合，迅速投入到了工作中來，而圖靈的計算機也有了名稱ACE(AutomaticComputing Engine)。根據(jù)圖靈的設(shè)想，ACE是一臺串行定點計算機，字長32 bif，主頻1MHz，采用水銀延遲線作存儲器，是一種存儲程序式計算機。而存儲程序正是現(xiàn)代電子計算機的最基本概念和特征。ENIAC雖然是世界上第一臺電子計算機，但不是存儲程序式的，程序要通過外接電路板輸入。馮?諾伊曼在ENIAC研制過程中也發(fā)現(xiàn)了這個問題，并提出了解決方案。而正如文章開始所說的那樣，馮·諾伊曼本人也從來沒有說過存儲程序的概念是他的發(fā)明，卻不止一次地說過圖錄是現(xiàn)代計算機設(shè)計思想的創(chuàng)始人。而圖靈似乎從來不會在意誰是創(chuàng)始人這類的問題，他在設(shè)計ACE時已經(jīng)開始重視機器的響應(yīng)速度，采取了一系列方法使機器在一定主頻下能有較快的指令執(zhí)行周期。根據(jù)圖靈的設(shè)計，計算機應(yīng)該可以隨意從數(shù)值計算切換到代數(shù)運算、密碼破解、文件操作或者下棋游戲，他還將子程序的概念引入，并使計算機中心可以通過終端發(fā)送命令，讓計算機自己協(xié)調(diào)更多的計算工作。1947年，圖靈發(fā)明了縮略代碼指令集，這東西的面世也標(biāo)志著編程語言的誕生。盡管有如此多的先進理念，但ACE卻沒有得到迅速的實現(xiàn)，原因就在于這項計算機的設(shè)計和制造工作是分開的。國家物理實驗室進行設(shè)計，政府供應(yīng)部門進行生產(chǎn)，雙方早就沒了當(dāng)年捐軀共赴國難時候的協(xié)作精神了，所以ACE的制造工作—直拖延。后來圖靈和其他幾位領(lǐng)導(dǎo)矛盾漸深，不得不出走項目組，而他的助手威爾金森最終堅持下來，完成了這個項目。1950年5月，根據(jù)第8版設(shè)計的ACE樣機Pilot ACE亮相，而圖靈出走的時候已經(jīng)把自己的版本號更新到了8，據(jù)說第8版的設(shè)計到了上世紀(jì)90年代才實現(xiàn)。無論如何，圖靈的夢想得以實現(xiàn)了，ACE使得英國的計算機技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化程度能夠和美國平起平坐，圖靈自然功不可沒。

碩果4

研制英國的ACE

1950年，沉寂了幾年的圖靈發(fā)表的一篇論文再次令世人震驚，他在“機器能夠思維嗎”一文中提出計算機也是可能有智能思想的，并提出了判斷計算機智能的模擬游戲。這個游戲就是著名的“圖靈測試”，這個測試看起來相當(dāng)?shù)臏\顯，首先需要兩個屋子，詢問者在一個屋子里面通過計算機和另一個屋子里面的人或者機器聊天，如果詢問者無法判斷另一個屋子里面是人還是機器，那么屋子里的機器就可以稱得上是有智能的。當(dāng)時圖靈提出這個測試的時候很謹慎地推測說20世紀(jì)末將會出現(xiàn)智能計算機，然而六十年過去了，雖然計算機智能已經(jīng)可以把卡斯帕羅夫這樣的國標(biāo)象棋特級大師都擊敗了，但和圖靈預(yù)想的那種智能，還是有不小的差距。自1990年開始，休·羅納出資一百萬美元及一枚金牌專門獎勵能夠通過圖靈測試的計算機。每一年參加羅納獎的科學(xué)家都絡(luò)繹不絕，大家也都知道現(xiàn)在還不能通過這項測驗，但挑戰(zhàn)和摻和有時候就是科學(xué)家們前進的動力，他們共聚一堂來探討著人工智能的發(fā)展和未來，也給圖靈扣上了“人工智能他爹”的帽子。

混亂的彌留時光

到了1950年，圖靈也已經(jīng)38周歲了筆者你怎么不說說他的婚姻情況啊。這并不是我們的疏忽，而是圖靈的感情生活和他的最終結(jié)局聯(lián)系很是密切，所以咱們才放到這兒來講。圖靈是個Gay，他喜歡男人的。據(jù)說圖靈的初戀就是中學(xué)時候的一位男同學(xué)，而在劍橋求學(xué)的時候，和圖靈關(guān)系甚好的經(jīng)濟學(xué)家凱恩斯和作家福斯特也恰恰是同性戀。1952年，圖靈因為一場意外暴露了自己的性取向問題，如果這個事情放到今天來說，那根本不是個事兒，但在當(dāng)時的英國，同性戀是一種犯罪，屬于嚴(yán)重的傷風(fēng)敗俗，更何況圖靈還是個名人，1951年，他還當(dāng)選為英國皇家學(xué)會院士，影響可謂十分惡劣。圖靈在法庭上依舊堅持自己的行為沒有錯，結(jié)果被判“嚴(yán)重猥褻罪”，因為他對國家的貢獻，圖靈獲準(zhǔn)監(jiān)外察看，并進行藥物治療，開始注射起了雌性激素。這個時候的圖靈面對著巨大的壓力，媒體的圍追堵截、警方的跟蹤窺視令他變得焦躁不安，痛不欲生。

1954年6月8日的，當(dāng)圖靈的清潔工在打掃衛(wèi)生的時候發(fā)現(xiàn)了他的尸體，圖靈已經(jīng)在前一天永遠的告別了人世，在他42歲的黃金年華，那本是最好的時光，本是可以繼續(xù)創(chuàng)造奇跡的日子。最終，法醫(yī)判定圖靈死于氰化鉀中毒，罪魁禍?zhǔn)资且粋€被咬了一口的蘋果，那上面沾上了致命的毒藥。有人說圖靈是自殺，有人說可能是謀殺，在給人們留下了無數(shù)可供發(fā)展的理論的同時，圖靈也給世人留下了一個死亡之謎。

圖靈去世后的第12年，美國計算機協(xié)會設(shè)立了以其為名的計算機科學(xué)獎項，授予在計算機技術(shù)領(lǐng)域做出突出貢獻的個人。每年美國計算機協(xié)會都將組成評選委員會對被提名者進行嚴(yán)格的審核，并最終確定當(dāng)年的獲獎?wù)撸@個獎項也被稱作是計算機界的最高榮譽。

2009年9月10日，英國首相戈登·布朗代表英國政府正式向已經(jīng)去世的圖靈致歉，他說，“圖靈受到的對待是駭人聽聞的和完全不公平的。我代表英國政府，代表所有因為阿蘭的努力而能自由生活的人們說一聲，你沒有得到更好的對待，我們深感抱歉。如果沒有你的卓越貢獻，二戰(zhàn)的歷史也許會改寫。”

多少年過去了，很少有人知道蘋果商標(biāo)的由來，也很少有人聽說過圖靈的名字。但在從事計算機科學(xué)的人們眼里，圖靈宛若一個圖騰般存在，他的思想、理論、預(yù)言至今還在發(fā)揮著作用，而《Geek》也用這短短的文字來表示對他的懷念，不要忘記艾倫·麥席森圖靈，他也是計算機的一個爹。

P.S在圖靈去世大約20年后，美國的兩名大學(xué)生在父母的車庫里潛心工作，組裝了一臺完整的家用電腦，這兩個大學(xué)生一個叫做喬布斯，一個叫做沃茲尼亞克，他們把自己隨后成立的公司命名為“蘋果”，商標(biāo)也是一個蘋果，被圖靈咬過一口的那個形狀。