電腦史話 不朽的圖靈(轉載)

圖靈是個天才。

　　他16歲開始研究愛因斯坦的相對論。1931年，他進入劍橋大學，
開始研究量子力學、概率論和邏輯學。這一邏輯學當然不是哲學史上
的邏輯學，而是由劍橋大學的懷特海和羅素創立的數理邏輯。在劍橋
期間，圖靈還是現代語言哲學大師維特根斯坦班上最出色的學生。懷
特海和羅素創建數理邏輯的原因，主要是為了對付“悖論”。他們堅
信所有的數學成果都可以用邏輯推導出來。他們安慰自己，說“悖論”
是由於人類語言的先天不精密造成的，而邏輯本身是天衣無縫的。德
國大數學家大衛.希爾伯特（D．Hillbert）在此基礎上，於1928年提
出著名的“希爾伯特綱領”，認為《數學原理》所定義的系統既是一
致的，也是完備的，換言之，任何系統的完備和一致性，可以由系統
本身得到證明。1931年，“希爾伯特綱領”被奧地利邏輯學家庫爾特
.哥德爾（K．Godel）搠出一個大窟窿，他認為沒有一種公理系統可
以導出數論中所有的真實命題，除非這種系統本身就有悖論。這就是
著名的“哥德爾定理”。它不僅推翻“希爾伯特綱領”，還直逼《數
學原理》，說它本身就是不一致的。真是“城門失火，殃及池魚”。
一下子，整個邏輯和數學領空中陰雲四布。

　　正是在這種背景下，天才的圖靈在數理邏輯大本營的劍橋大學提
出一個設想：能否有這樣一台機器，通過某種一般的機械步驟，能在
原則上一個接一個地解決所有的數學問題。1936年圖靈發表一篇著名
的論文《論數字計算在判決難題中的應用》。他提出了一種十分簡單
但運算能力極強的理想計算裝置，用它來計算所有能想象得到的可計
算函數。它由一個控制器和一根假設兩端無界的工作帶組成。工作帶
起着存儲器的作用，它被劃分為大小相同的方格，每一格上可書寫一
個給定字母表上的符號。控制器可以在帶上左右移動，控制帶有一個
讀寫頭，讀寫頭可以讀出控制器訪問的格子上的符號，也能改寫和抹
去這一符號。這一裝置只是一種理想的計算模型，或者說是一種理想
中的計算機。這就是電腦史上與“馮.諾依曼機器”齊名的“圖靈機”。
在這篇開創性的論文中，圖靈給“可計算性”下了一個嚴格的數學定
義，並提出著名的“圖靈機”（Turing Machine）的設想。“圖靈機”
不是一種具體的機器，而是一種思想模型。它由三部分組成：一條帶
子，一讀寫頭和一個控制裝置，能計算出任何給定的計算，也即能執
行任何可能的任務。

　　圖靈的這一思想實際上奠定了現代計算機的基礎。電腦事實上就
是用相應的程序來完成任何設定好的任務。同年，圖靈赴美，在普林
斯頓高等研究院進修，遇見了馮.諾依曼，後者對他的論文擊節讚賞，
馮.諾依曼後來一再強調，他的“存儲程序”的思想主要來自圖靈。
正如飛機的真正成功得力於空氣動力學一樣，計算機由模擬計算向數
字計算的飛躍中，圖靈的理論起了至關重要的作用。

　　1947年圖靈寫了一份內部報告，提出了“自動程序”的概念，但
由於英國政府嚴密死板的保密法令，這份報告一直不見天日，1969年
美國的瓦丁格（Woldingger）發表了同樣成果，英國才連忙亮出壓在
箱底的寶貝，1970年給圖靈的報告“解密”。圖靈的這份報告後來收
入愛丁堡大學編的《機器智能》論文集中。更令人扼腕的是，圖靈早
在1945年就提出“仿真系統”的思想，並有一份詳細的報告，想建造
一台沒有固定指令系統的電腦，它能夠模擬其他不同指令系統的電腦
的功能，但這份報告直到1972年才公布。這說明圖靈在二戰結束後就
開始了後來被稱為“人工智能”領域的探索，他開始關注人的神經網
絡和電腦計算之間的關聯。1950年，圖靈發表了里程碑式的論文《電
腦能思考嗎？》，第一次提出“機器思維”的概念。圖靈逐條反駁了
機器不能思維的論調，作出了肯定的回答。圖靈提出一假想：一個人
在不知情的條件下，通過一種特殊的方式，和一台機器進行問答，如
果在相當長時間內，他分辨不出與他交流的對象是人還是機器，那麼，
這台機器就可以認為是能思維的。這就是著名的“圖靈測試”（
Turing Testing）。當時全世界只有幾台電腦，它們肯定無法通過這
一測試，但圖靈預言，在本世紀末，一定會有電腦通過“圖靈測試”，
電腦能做我們想象不到的事情。時至今日，圖靈的天才預言終於在
IBM的“深藍”上得到徹底實現。

　　圖靈在40年代以他傑出的才智贏得了人們的敬意，在他的同事和
學生中間，這位衣着隨便、不打領帶的著名教授，不善言辭，有些木
訥害羞，常咬指甲。在劍橋，圖靈是一個婦孺皆知的怪才，常有出人
料想的舉動。他每天騎自行車到離公寓3公里的一個叫布雷奇萊公園的
地方上班，因常患過敏性鼻炎，一遇花粉，鼻涕不止。圖靈就常戴防
毒面具騎車上班，招遙過市，成為劍橋的一大奇觀。他的自行車鏈條
經常在半道上掉落，要是換了別人，早就去車鋪修理了。而圖靈偏不，
他在琢磨，發現這鏈條總是踏到一定的圈數時下滑，圖靈在騎車時就
特別留心計算，於是能做到在鏈條下滑前一剎那戛然停車！讓旁人嘆
服不已，以為是在玩雜耍。後來，圖靈居然在踏腳旁裝了一個小的機
械計數器，到圈數時就停，好換換腦筋想些別的問題。圖靈的腦袋轉
得比自行車飛輪還快。有一位叫瓊.克拉克（Joan Clarke）的姑娘愛
上了圖靈，他也向對方求婚，瓊欣然接受。但不久，圖靈自己退縮了，
告訴瓊，他是同性戀者。1952年3月31日，圖靈因為和曼徹斯特當地一
位青年有染，被警方逮捕。在法庭上，圖靈既不否認也不為自己辯解，
在那種嚴峻的氛圍中，他告訴人們他的行為沒有錯，結果被判為有罪。
在入獄和治療兩者中間，圖靈選擇了注射激素，來療救所謂的“性慾
倒錯”。此後圖靈開始研究生物學、化學，還和一位心理醫生有很深
的交往，那時他的脾氣變得躁怒不安，性格更為陰沉怪僻。1954年6月
8日，圖靈在寓所身亡，他的床頭有一個咬了一半的蘋果，經解剖，發
現是劇毒氰化物致死，那個蘋果是在氰化物溶液中浸泡過的。

　　在42年的短暫生涯中，圖靈在量子力學、數理邏輯、生物學、化
學方面都有深入的研究，他在晚年還開創了一門新學科——非線性力
學。當然他最高的成就還是在電腦和人工智能方面，是這一領域開天
闢地的大師。緣此，後來人們把計算機領域的最高獎以他的名字命名。
“圖靈獎”，又通稱“圖靈大獎”，是世界電腦界的諾貝爾獎。圖靈
的才氣縱橫大西洋，腳跨劍橋和普林斯頓兩校，上聯羅素、懷特海、
維特根斯坦、哥德爾，下開馮.諾依曼，是他用電腦、人工智能在現
代數理邏輯和現實世界間搭一起一座不朽的橋梁。