图灵如何改变了我们的世界？

图灵开创了计算机科学和人工智能的基本理论，他所设计的闻名思想实验“模拟游戏”，就是我们所熟知的图灵测试，图灵也被认为是人工智能科学界的“北极星”。我们还可以知道更多吗？新西兰图灵计算机历史档案馆馆长科普兰讲述了图灵短暂却辉煌的一生。下文经出版社授权摘编自《图灵传：智能时代的拓荒者》，较原文有删节修改。小标题为编者所加，非原文所有。

《图灵传：智能时代的拓荒者》，[英]B.杰克·科普兰 著，王勇 译，中信出版集团，2022年10月。

用三个词来形容艾伦·图灵（Alan Turing）：幽默，他有一种调皮、不羁和富有感染力的幽默感；勇猛；孤独，他喜欢独自工作。读图灵的科学论文，感觉仿佛这世上只有他一个人在从事类似或相关的研究工作，他总是独树一帜。

假如再用三个词来描绘图灵，那就是天才、爱国、特立独行。他绝不循规蹈矩，也毫不在意其他人的看法。他无疑是个天才，但是从不显山露水。他由内而外都是个典型的斯巴达人，不浪费时间往装饰家居，也从不在不必要的辞藻上花心思。于他而言，真相更重要，其他一切都是浮云。最终，张扬的人失败了，而艾伦·图灵却改变了世界，他成功了。

16岁的图灵。图片来源：谢伯恩公学。《图灵传：智能时代的拓荒者》内页插图。

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那么，图灵到底是怎么样的一个人呢？他身高1.78米，体格魁梧。由于他看上往比实际年龄小，可能会让你误会他的年龄。他长得很帅，有时穿着怪异。假如在聚会上碰到图灵，你肯定会注重到他。实际上，你很可能会问：“这家伙究竟是谁？”引起你注重的，不只是他褴褛的衣服或脏脏的指甲，而是他整个人。当然，也可能是因为他发出的怪声。人们通常认为图灵口食，但其实并非如此。这是他在探求说什么的时候，阻止别人打搅他的一种方法，“啊……啊……啊……啊……啊”，他总是喊得非常响。

假如你往和图灵谈天，你就会发现他不善交际，性格内敛。他显然是有点儿故作矜持，但这并不代表他待人冷漠。图灵是一个害羞腼腆、沉默寡言的人。对他来说，保持礼貌的闲聊并不轻易。假如你幸运的话，他可能会冲你眨眨他的蓝眼睛，露出迷人的微笑，然后说一些古怪的东西引你发笑。假如谈话足够深进，你也许会发现他其实活泼有趣。图灵可能会大声问你，你是否认为计算机会享用草莓和奶油，或者你有没有可能爱上它。图灵也可能会问你，为什么人脸在镜子里是左右颠倒，而不是上下颠倒。

一旦你开始了解他，就会发现他非常有趣，他快乐，活泼，激情十足又滑稽可笑，洋溢着孩子般的热情。他经常发出像乌鸦般沙哑的笑声。但同时他也很孤独。“图灵总是一个人，”密码破译专家杰里·罗伯茨（Jerry Roberts）说，“他似乎不常与人交谈，但他和自己圈子里的人都相处得很好。”和其他人一样，图灵也期看爱和陪伴，但他似乎从未如愿。他会被自己的社交惧怕症所困扰，这就如同他的头发那样，是天生的，他对此几乎无能为力。图灵偶然也会非常无礼，假如他认为有人没有认真地听他讲话，他就会转身走开。图灵会经常在无意中惹怒他人，特别是那些高傲的人、当权者，或者是装腔作势的科学家。他自己也喜怒无常。图灵在英国国家物理实验室的助手吉姆·威尔金森（Jim Wilkinson）饶有兴致地回忆说，在有些日子，你最好避开图灵。然而，在古怪、粗暴、无礼的外表下，图灵有着一种超凡脱俗的纯真、敏锐和谦逊。

图灵在41岁时英年早逝。但他的思想至今仍影响着世人，在千禧年之交，《时代》周刊将他列为20世纪最伟大的百人之一，与莱特兄弟、爱因斯坦、DNA结构发现者克里克和沃森，以及青霉素的发现者亚历山大·弗莱明等并列。在短暂的一生中，图灵取得了浩大的成就。其中最闻名的是他在1939—1945年第二次世界大战中破解了德军最机要的密码，同时他也是现代计算机之父。

今天，所有通过点击、敲击或触摸打开电脑的人都深受他思想的影响。如今，我们生活中所需的所有可存储的使用程序，都可以保存在电脑的内存中，在需要的时候随时打开，而这个卓著的创新设计回功于图灵。现如今，我们可以用电脑购物、治理财务、写回忆录、播放最喜爱的音乐和视频，并可以满世界地发送即时消息。电脑就像轮子和拱门这些看起来普通的伟大发明一样，被认为是理所当然的。但事实上，是图灵通过存储使用程序的通用计算机这一发明，改变了我们的生活方式。今天，图灵想象的通用计算机早已像野火一样蔓延，个人计算机日销量突破百万台大关。但在当年，“计算机”这个词，曾专指那些为保险公司或科学实验室后台做加减算术的职员所使用的机器，而仅用不到40年的时间，图灵就把我们带到了一个新时代。如今，许多年轻人一旦离开互联网，就根本无法了解外面的世界。

在哈泽尔赫斯特，

图灵开始展现他的发明天分

艾伦·图灵于一个多世纪前的1912年6月23日出生于沃灵顿街2号，出生地距离伦敦帕丁顿火车站大约800米。他的母亲萨拉·斯托尼（Sara Stoney）出身于一个工程师和科学家的家庭，曾在切尔滕纳姆女子学院和巴黎的索邦大学完成学业。图灵的父亲朱利叶斯（Julius）在当时印度帝国城市马德拉斯（也就是现在的钦奈）的民政部门任职。小图灵在英格兰南部一个享有特权的环境里长大，他有家庭厨师和女仆，闲暇时还可以出国度假。但图灵寄宿在看护人那里，过着近乎孤儿的生活，只有在父母从印度回来休假时才能见到他们。萨拉描述了在她离开几个月回家之后，她所发现的图灵的浩大转变。

“图灵原来非常活泼，甚至特殊喜欢与所有人交往，但后来，他变得不爱交际，经常心不在焉。”萨拉痛苦地回忆道。在她再次离开英国前往印度的时候，“图灵冲上学校车道，张开双臂，想要追上我们逐渐消失的出租车”。

在9岁的时候，孤僻、爱妄想的图灵被送到一所名为“威尔士”的寄宿学校，这是一所专门招收上流社会孩子的贵族学校，坐落在靠近通布里奇的哈泽尔赫斯特。在这里，图灵度过了痛苦和压抑的青春期。也正是在哈泽尔赫斯特，图灵开始展现他的发明天分。他用自己设计的钢笔给父母写了一封信，甚至还附上了详尽的发明设计图。在接下来给父母的信中出现的发明，还包括一种不同普通的打字机和一个可以为他的自行车车灯供电的蓄电池。6年之后，图灵移到了多塞特郡的谢伯恩公学。这所学校建于1550年，位于谢伯恩修道院的隔壁，看起来也像一座修道院。图灵是一个人骑着自行车进学的，他当时衣衫褴褛。

“我是图灵。”他自我介绍道。英国当时正闹大罢工，因此没有火车可乘。图灵的房东杰弗里·奥汉隆（GeoffreyO’ Hanlon）回忆道：“到达南安普敦之后，他买了一张地图，然后骑着自行车到了布拉德福德，在当地最好的酒店过了一夜后，第二天早上来到学校报到。”他的传奇旅程甚至被当地的《西部公报》所报道。这个爱妄想的男孩正在变成一个勇猛而独立的年轻人。图灵似乎很不情愿被禁闭在谢伯恩公学。“早上，你必须得洗冷水澡，”在给母亲的信中，他写道，“下周二开始，我们就要受折磨了，学校的运作原则就像高卢议会，折磨着所有的人。”

在谢伯恩公学，图灵成长为一名数学家。他的数学老师是唐纳德·埃珀森（Donald Eperson）牧师，特殊喜爱刘易斯·卡罗尔（Lewis Carroll）的《爱丽丝梦游仙境》，还出版了《刘易斯·卡罗尔益智书》，制造了一部名为《爱丽丝在数字世界》的短片。埃珀森回忆，图灵“很难教，因为他更喜欢使用自己特殊的方法”。这些方法“有时笨拙，有时巧妙，但不完全”。图灵厌恶将一切视为理所当然，他也厌恶接收二手信息。谢伯恩公学的校长给他起了个绰号，喊“炼金术士”，并给他贴上了“绝对反社会”的标签。还有一位男教师宣称，假如图灵能通过拉丁语考试，他将以图灵的名义向任一慈善机构捐赠10亿英镑。1929年，抱有雄心的父母花钱为图灵申请了剑桥大学国王学院的进学资格考试。两年后，他们的梦想实现了。图灵于1931年秋获得奖学金，最终迈进了国王学院的雄伟大门。

图灵。图片来源：剑桥大学国王学院图书馆。《图灵传：智能时代的拓荒者》内页插图。

在学校，图灵的数学水平很快超越了同级新生，他还提出了一个有趣的定理。后来虽然发现这个定理之前已经被波兰闻名数学家瓦茨瓦夫·谢尔宾斯基（Wacław Sierpiński）证实过。但在检查证实过程时，图灵发现，谢尔宾斯基使用了“一种非常复杂的方法”。他很自得，“我的证实过程更简单，所以谢尔宾斯基还是输了”。在国王学院，他适应得非常好，学院成了他的精神托付。年轻的图灵在学校里划船、打桥牌、打网球、社交，享受戏剧和歌剧，拉他的二手小提琴；他还滑雪，露营，梦想买一艘小帆船；他往欧洲各地旅行，甚至参与了反战运动。不过，图灵最感兴致的依旧是数学。

1934年，他以优异的成果毕业，并获得了令人意想不到的剑桥“B级明星牧马人”（B Star Wrangler）一等荣誉。1935年3月，图灵被选为国王学院的院士，年仅22岁。他的学术生涯开始快速起步。

1935年，《伦敦数学学会学报》8月版发表了图灵的第一篇研究论文。图灵是在研究数学理论上一个深奥的哲学问题时发明了图灵机的，具有讽刺意味的是，这个机器诞生于完全抽象的研究，从来没有人想到它会有任何实际的用途，更别提它会影响我们的生活了。1936年，图灵再次在《伦敦数学学会学报》上发表了一篇题为《论可计算数及其在判定问题上的使用》的生涩论文。如今，这篇论文被认为是现代计算机科学的基石。而当时还是研究生的图灵，根本不会推测到这篇晦涩难懂的论文最终会给他带来什么样的名誉。怀揣着普林斯顿大学的邀请函，图灵满怀期看地往了美国。在那里，他只用了18个月就获得了博士学位，普通人则通常需要至少3年时间。他本想在这个新世界里待更长时间，但欧洲的战争已经迫在眉睫，1938年夏天，他又回到了国王学院。在接下来的16年里，他在事业上不断取得突破，成为信息时代的先驱。

图灵萌生了建造

存储程序的通用计算机的想法

1939年，英国与德国开战的第一天，图灵就移到了白金汉郡的布莱切利庄园，一幢维多利亚风尚的建筑。在那场战争中，他是一名要害人物，负责破译德国军队的加密信息，这些加密信息是通过一种类似打字机的恩尼格玛（Enigma）密码机生成的。图灵设计了一台新的机器以对抗恩尼格玛密码机，这台机器的原型被命名为“甜点”（Bombe），在1940年春天完成了安装调试。

有了甜点破译机，布莱切利庄园成了破译德军通信密码的工厂。早在1943年，图灵发明的机器每个月就能破译多达8400条恩尼格玛密码机的加密信息。图灵亲自破译了恩尼格玛密码机发出的U型潜艇进攻北大西洋商船队的加密信息，这是一项非常突出的奉献。他还研究了一种方法，用于破译德国设计的一种更先进的密码机，英国人称之为“金枪鱼密码机”（Tunny）。这种密码机可以在短时间内发出大量信息。金枪鱼密码机的通信网络是如今移动电话网络的先驱，它横跨欧洲和北非，为希特勒和柏林的陆军总司令部以及前线将领建立了联系。

《模拟游戏》（2014）剧照。

图灵的研究在1942年取得了突破，他发现了第一种破译金枪鱼密码机信息的系统方法。在布莱切利庄园，这个方法被简称为“图灵法”。这些被破译的金枪鱼密码机信息，让盟军对德国的战术有了更深进的了解，同时也改变了战争的进程。破译金枪鱼密码机是图灵继设计甜点破译机、破译U型潜艇密码之后，在破译德军密码方面取得的第三大成就。因此，图灵与丘吉尔、艾森豪威尔以及其他几位战时领导一样，成为盟军战胜希特勒的要害人物之一。

图灵法为破译复杂的金枪鱼密码机奠定了基础，后来被使用到第一台大型电子计算机“巨人机”（Colossus）中。随着巨人机的安装完成（战争结束时，已经有9台巨人机），布莱切利庄园成为世界上第一个电子计算设备的运行场所。托马斯·弗劳尔斯（Thomas Flowers），这些超级秘密计算机的设计者，关注到图灵于1936年提出的以数字形式将程序存储在计算机内存中的想法，但他并未将其加进巨人机的设计中。当第一次看到弗劳尔斯那一架子的电子设备运转的时候，图灵就萌生了建造存储程序的通用计算机的想法。

图灵是一位理论家，但是与更早之前的达·芬奇和牛顿一样，他对实践也具有极大的兴致。1945年，他设计了一个支持存储程序的巨型电子计算机，喊作自动计算引擎（Automatic Computing En-gine，又称ACE）。取“ACE”这个名字，是为了向19世纪具有远见的计算机先驱查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）致敬，巴贝奇首次提出了巨型机械计算“引擎”这一概念。

随着英国电气公司生产和制造的数字电子通用计算机（Digital Electronic Universal Compu-ting Engine，简写为DEUCE）的成功上市，图灵的设计获得了商业上的成功。DEUCE是市场上最早的电子计算机之一，那时还处于信息时代早期，新机器的销售每年十几台。英国一位政府高级顾问甚至辩称，只要一台机器，就可以称心全英国的科学计算需求。实际上，图灵设计的复杂的ACE，后来成为世界上第一台个人电脑的基础。

图灵并不是唯一一个将他在1936年论文中想象的通用机器付诸实践的人。战争一结束，与他一起破译德军密码的同事马克斯·纽曼（Max Newman）就带着一个被拆除的巨人机移离了布莱切利，往往曼彻斯特大学，并迅速建立了一个计算机实验室。1948年6月，曼彻斯特大学团队成功地在他们奇异的原型机上运行了一个简单的存储程序，他们称这台机器为“小婴儿”（Baby），这是第一台新型类别的通用计算机。而另一边，图灵在伦敦的ACE项目则因延期陷进困境。就此，建造第一台存储程序的通用电子计算机的竞赛也告一段落。

同年，图灵也移到了曼彻斯特大学，并最终制造出一台通用的图灵机。在接下来的几年里，他一直在用这台计算机编程，并在人工智能（AI）领域进行了开创性的研究。“机器会探求吗？”他提出的这个问题超越了其所处的时代，如今在有争议的人工智能领域，图灵被视为创始人。他甚至提出用人工神经元网络（一台模拟人类大脑皮质的计算机）进行计算的想法。即便在今天，“会探求的计算机”这个理念对很多人来说也是不现实的，但图灵预言，很快，“当人们在探讨机器是如何进行探求的时候，不会再听到反驳的声音”。图灵创建了世界上第一个AI程序，这个程序会下棋；他写了有史以来第一份人工智能宣言书，这是一份具有远见的报告，题目为《智能机器》（Intelligent Machinery）。

在生命的最后几年，图灵开创了现在被称为“人工生命”的新领域，研究有机体在形态和结构上是如何发展的。雏菊的花瓣为什么如此有规则？杉木的圆锥体为什么显现复杂的螺旋状？人类的大脑结构为何如此复杂？在信息时代到来之前，图灵就已经开始用曼彻斯特的费兰蒂计算机（Ferranti Computer）模拟有机体的生长，而其他人甚至还不能接受借助计算机完成日常办公的想法。相比图灵的费兰蒂计算机，如今的研究人员拥有了更强的计算能力，让他们可以在生物领域开展更为广泛的研究。基于图灵的数学程式方法，现在的研究内容扩展到猎豹身上的斑点、长颈鹿身上的条纹、爬行动物的皮肤结构、珊瑚、海绵、海贝、真菌，以及最令人兴奋的神经元。惋惜的是，在开始研究生物生长学之后不久，图灵就往世了。

原文作者/[英]B.杰克·科普兰

摘编/安也

编辑/青青子

导语校对/柳宝庆