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这个被称为20世纪最伟大人物的最强理科生,到底有多强?

从素有“计算机界诺贝奖”之称的图灵奖,距离现在已经走过了半个多世纪。在这50多年间,诞生了几十位顶尖的计算机科学家以及几十项科技成就。

从智能设备到5G,从无人车到AI,在计算机的进化版图中,计算机从一个抽象的概念,变成我们身边触手可及的事物,深刻的改变了我们的生活。

而这一切的发展,几乎都没有逃过“人工智能之父”图灵的预料之中。

图灵从16岁,就开始研究爱因斯坦的相对论,并在1931年,成功考入剑桥大学国王学院,正式开始他的数学生涯。

同年,著名的“哥德尔定理”出现,这个定理认为,没有一种公理系统可以导出数论中所有的真实命题,除非这种系统本身就有悖论。


哥德尔

图灵在认真研究过这个定理后,开始大胆的提出了一个假设:

能否有一种机器,能否有这样一台机器,通过某种一般的机械步骤,能在原则上一个接一个地解决所有的数学问题。

同时间,图灵受到了冯·诺依曼影响,开始对量子物理学核心的数学原理感兴趣。


冯·诺依曼

后期,图灵从在普林斯顿大学攻读博士到回母校任教,在这短短的时间内,发表了好几篇非常有分量的论文,不仅赢得了外界的赞扬,还得到了冯诺依曼的认可,甚至冯诺依曼还由此提出了“存储程序”的概念。

1936年,图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇题为《论数字计算在决断难题中的应用》的论文。正是在这篇具有重要意义的论文中,图灵开始提出著名的“图灵机”(Turing Machine)的设想,给“可计算性”下了一个严格的数学定义。


图灵机

论文中阐述的图灵机理论,是一个思想模型。意思是,可以制造一种,看似非常简单,但运算能力非常强悍的装置:

装置由一个控制器和一根假设两端无界的工作带(起存储器的作用)组成。工作带被划分为大小相同的方格,每一格上可书写一个给定字母表上的符号。控制器可以在带上左右移动


这一个理论可以说奠定了整个现代计算机的理论基础。在一定程度上,这个理论解决的不仅仅是纯数学领域上的基础理论问题,理论上也证明了研制通用数字计算机的可能性。

而“图灵机”在电脑史上,也与“冯诺依曼机”齐名,永远载入计算机的发展史中。


然而,第二次世界大战的爆发打断了图灵的正常研究工作。图灵被派往战时的英国情报破译中心,专注于破译当时被截获的德国军事情报。

当时德国军事情报有一个机密性非常强的通行密码机“谜团” (Enigma),德国方面一直对这种密码设备信心十足,因为他们认为,要想破译谜机几乎是不可能完成的任务。


谜团密码机

事实上,这个密码机的确让情报中心十分头疼,花费了无数的人力也无法破解。

图灵接到这个任务后,率领着近200名研究人员,夜以继日的进行破解。终于凭借着自己的天才设想,设计出了一款破译机。

尽管至今没有人能搞懂图灵究竟如何指挥这台机器,但凭借着强大的破译机器,德国军方在二战期间几乎所有等级的通信加密系统均被一一破解,更允许己方对电报进行篡改、伪造,从而扮演起一个“双重间谍”角色,强有力的打乱了德国的战争攻势。


密码破译机

图灵也因此参与了世界上最早电子计算机的研制工作。并在二战结束后, 获得了当时政府的最高奖项——大英帝国荣誉勋章(O.B.E.勋章)。

1946年,在当年情报中心破译小组的纽曼博士的提议下,皇家学会在曼彻斯特大学大学一个简陋的实验室,开始着手开设电脑实验室,而这个实验室,在图灵的加入后,正式成立。


而正是这个简陋的实验室,在1948年,造出了第一台能完全执行存储程序的电子计算机的模型(用阴极射线管来解决存储问题,能存储32个字,每一字有32位字)

冯·诺 依曼曾不止一次地说过,图灵是现代计算机设计思想的创始人。尽管冯·诺依曼是当之无愧的"电子计算机之父"。但事实上,图灵最著名的,是他有着“人工智能之父”的桂冠。

早在1943年,图灵就曾远渡重洋去往贝尔实验室,交流电子语音加密技术的时候,就发现自己与克劳德香农在研究上意外的一致:

它们都证明了采用简单二进制指令操作的机器不仅可以用于解决数学问题,同时也适用于所有的逻辑问题。由于逻辑是人脑思维的基础,因此机器在理论上可以模仿人类的智能。

机器不仅可以按照人类给出的指令进行工作,还可以从经验中学习,同时不断完善自己的指令,把它看成是机器拥有智能的表现。这就是机器学习的原形。

这就意味着,机器也许有一天可能会像人类一样思考。这一点引起了当时人们的不安和恐慌。


克劳德·香农


1950年,图灵正式发表了题为《计算机器与智能》的这一划时代论文,并向大众声明:

机器能思考吗?

在这个论文当中,图灵提出了人工智能的最初设想:如果一台机器输出的内容和人类大脑别无二致的话,那么我们就没有理由坚持认为这台机器不是在“思考”。

这个模仿测试,也就是后来著名的“图灵测试”:

指测试者与被测试者(一个人和一台机器)隔开的情况下,通过一些装置(如键盘)向被测试者随意提问。

进行多次测试后,如果有超过30%的测试者不能确定出被测试者是人还是机器,那么这台机器就通过了测试,并被认为具有人类智能。

图灵也因此,被称为“人工智能之父”。

尽管艾伦·图灵出生在文化水平和科技水平远不如今日的时代,但这并不影响他成为今天最伟大最值得纪念的人之一。可以说,他为计算机领域奠定了不可埋没的基础,没有他,就没有计算机的今天。

其实我们往回看,相比于其他数学家的成长轨迹,图灵并没有特别明显优势的家庭环境,只是祖父是曾获得剑桥大学数学荣誉学位,然而他父亲的数学才能却平平无奇。图灵的家庭教育,其实对他以后在数学及计算机方面的成就并没有多少帮助


剑桥大学

图灵对科学的启蒙与成长,更多的是来自于自身对科学探索的兴趣。值得一提的是,图灵尤其热衷于在平常的生活中寻找各种科学知识。

图灵曾说:“我似乎总想从最普通的东西中弄出些名堂。”平时就连和小朋友们玩足球,他也能并不喜欢去出风头,只喜欢在场外巡边,因为这样能有机会去计算球飞出边界的角度。

反观我们的孩子,在他们小学低年级时,还是有很多孩子喜欢数学的。但是,随着难度加大,越来越多的孩子开始对数学失去了兴趣。到了初中、高中,数学慢慢地就变成了一些孩子心中无聊难懂的科目了。

华罗庚说:“新的教学方法和概念,常常比解决数学问题本身更重要。


华罗庚


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