艾伦·麦席森·图灵

艾伦·麦席森·图灵（英语：Alan Mathison Turing，又译阿兰·图灵，1912年6月23日—1954年6月7日）是英国计算机科学家、数学家、逻辑学家、密码学家和理论生物学家，被誉为计算机科学与人工智能之父。
1935年，刚刚毕业的图灵被国王学院吸收为研究员。1936年，图灵发表论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》，在附录中描述了一种被后人称为“图灵机”的机器。1938年，图灵获普林斯顿大学博士学位。这篇论文论证了制造现代通用计算机的可能性，图灵从而被后人称为“计算机科学之父”。二战期间图灵协助英国军方破解德国密码系统“Enigma”，加速了盟军取得了二战的胜利。1948年，图灵任曼彻斯特大学高级讲师、自动数字计算机（Madam）项目的负责人助理。1950年，图灵发表论文《计算机器与智能》，首次提出机器具备思维的可能性和“图灵测试”的概念，这篇论文为他获得了“人工智能之父”的称号。1952年，图灵因同性恋倾向被定为严重猥亵罪。1954年，图灵服用含氰化物的苹果去世，享年41岁。直到2013年，图灵才获得了英国女王伊丽莎白二世(Queen Elizabeth II)的赦免。
图灵的一生虽然短暂，但仍获得过许多荣誉。图灵在剑桥求学期间获得过剑桥“B级明星牧马人”(B Star Wrangler)一等荣誉和史密斯(Smith)数学奖，并于22岁当选为国王学院成立以来最年轻的研究员(Research Fellow)。二战后因其在战时的贡献被授予大英帝国勋章。他提出的“图灵机”和“图灵测试”概念，为后世电子计算机和人工智能领域奠定了基础。美国计算机协会(ACM)于1966年以其名字命名设立的“图灵奖”被誉为计算机界的“诺贝尔奖”。
年少时期
1912年，图灵出生于英国伦敦的一个富裕家庭。他的父亲是英国政府驻印度殖民地的高级公务员，母亲出身于铁路工程师家庭，是巴黎索邦大学的毕业生。1922年，9岁的图灵就读于黑泽赫斯特预备学校(Hazelhurst preparatory school)。因为父母常年居住印度，他只能每日往返于亲戚家与学校之间。这使得图灵年少时缺少父母陪伴，性格变得孤僻封闭。但也正是在黑泽赫斯特，图灵开始展现他的发明天分，他在给父母的信中经常包括他最新的发明。
1926年，14岁的图灵考入谢伯恩公学(Sherborne School)读书。他上学的第一天恰逢1926年为期九天的大罢工，图灵则独自从南安普敦骑了60英里自行车到了谢伯恩。图灵中学时期在数学方面表现出很高的天赋，获得了国王爱德华六世数学金盾奖章。他的中学数学老师埃珀森(Donald Eperson)回忆称，图灵“很难教，因为他更喜欢使用自己独特的方法”。16岁时，没有任何微积分基础的图灵读懂了爱因斯坦的著作，并专门写了一本纲要，看出了爱因斯坦文章中对牛顿力学的质疑。
1928年，图灵进入谢伯恩学校的六年级，专攻数学和科学。在科学课上，他遇到了克里斯托弗·莫科姆(Christopher Morcom)。图灵与莫科姆建立了深厚的友谊，后者被图灵视为初恋。然而在1930年2月13日，莫科姆因肠梗阻手术并发症在伦敦的一家疗养院去世。莫科姆去世后，他的父母在谢伯恩公学设立了一个自然科学年度奖项——克里斯托弗·莫科姆奖。图灵于1930年因其在一篇关于“亚硫酸盐和碘酸盐在酸溶液中的反应”的论文中表现出的独创性获得了这个奖项。
莫科姆葬礼后的第二天，图灵写信给他的母亲说：“我确信我会在某个地方再次见到莫科姆，我们会一起做一些工作，就像我相信我们在这里可以做的那样。现在我只能独自一人做这件事，我决不能让他失望，即使没有那么多的兴趣，我也会在工作上投入尽可能多的精力，就像他还在这里一样。”

15岁的图灵
科研时期
1929年，图灵父母花钱为图灵申请了剑桥大学国王学院的入学资格考试。两年后的1931年秋，图灵获得奖学金，考入英国剑桥大学国王学院。他被英国著名的数学大师G.H.哈代(Godfrey Harold Hardy)录取，学习纯数学。1934年，他以优异的成绩毕业，并获得了剑桥“B级明星牧马人”(B Star Wrangler)一等荣誉。1935年，他的第一篇数学论文《左右殆[dài]周期性的等价》(Equivalence of left and right almost periodicity)在《伦敦数学学会学报》上发表。同一年，他还发表了《论高斯误差函数》(On the Gaussian error function)。因为这篇论文，刚刚毕业的图灵当选为国王学院成立以来最年轻的研究员(Research Fellow)，并于次年荣获英国著名的史密斯数学奖。1936年，他发表了第一项重要成就《论可计算数及其在判定问题上的应用》(On Computational Numbers:with an application to the Enscheidungsproblem)，这篇论文讨论了当时数学领域非常热门的话题“可计算问题”。在这篇论文的附录里，他描述了一种可以辅助数学研究的机器，当时称之为“通用机”(universal machine)，后来被人们称为“图灵机”(Turing machine)。他将逻辑中的任意命题用一种通用的机器来表示和计算，并能按照一定的规则推导出结论，其结果是：可计算函数可以等价为图灵机能计算的函数。这篇论文论证了制造现代通用计算机的可能性，图灵因此被后人称为“计算机科学之父”。

图灵在国王学院实验室
1936年9月，图灵应邀到美国普林斯顿高级研究院学习，在阿朗佐·丘奇(Alonzo Church)的指导下攻读博士学位。1937年，图灵发表的另一篇文章《可计算性与λ可定义性》(Computability and λ-definability)为哥德尔的递归函数和丘奇的λ微积分等模型提供了合理解释。后来“所有计算或算法都可以由一台图灵机来执行”的观点便被称为“丘奇-图灵论题”(Church-Turing Thesis，CTT)。1938年，图灵在普林斯顿大学获得博士学位，主要工作为纯粹数学和早期的密码研究，博士论文题目为《以序数为基础的逻辑系统》(Systems of Logic Based on Ordinals)。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。
二战时期
毕业后，26岁的图灵回到剑桥大学，并于1939年开始在政府密码学校(GC&CS)工作，帮助破译加密的信息。1939年8月英国对德宣战前几周，政府密码学校迁至布莱切利园。9月4日，也就是英国向德国宣战的次日，图灵到布莱切利园报到。二战期间，德军使用一种叫做恩尼格玛（Enigma，也译作“谜”）的密码机传递军事情报。这种密码机配有一套接线、数个转子，每天密码员只要切换一下接线和转子的顺序，就可以切换全套加密手法。最初在1932年底，由波兰三杰之一的马里安·雷耶夫斯基(Marian Rejewski)团队成功破解了恩尼格玛密码机。1938年德国人更改了系统，而波兰人在1938年底发明出一台名为“密码炸弹”(Bomba Kryptologiczna)的密码破译机。但这时波兰很快被攻陷，波兰人在被德国和苏联占领前夕，把“密码炸弹”交给英国，由布莱切利园继续开发。

恩尼格玛密码机
在1940年春天，图灵和其他人设计了一种能够破解恩尼格玛的机器，称为“炸弹”（Bombe，也有部分文献译为“甜点”）。它约含有33个由电力驱动的密钥轮，有时只需10分钟就能找到密钥轮正确的顺序。在战争的剩余时间里，“炸弹”为盟军提供了大量的军事情报，这其中包括图灵和他的团队及时成功地破解了U型潜艇与德国控制中心之间的通信。在已破解的恩尼格玛材料，以及图灵开发的一种量化证据权重的方法——他称之为“班布里斯穆斯”(Banburismus)——的帮助下，德国海军加密信息从1941年开始被成功解读。随着U型潜艇暴露位置，护航队可以更好地保护商船在大西洋中的航行，保障英国战时物资的运输。1942年，图灵还设计了系统的方法来破解德国的“金枪鱼”(Tunny)密码机。“金枪鱼”通信网络是现代移动电话网络的先驱，它能够横跨欧洲和北非连通德军最高司令部与前线。图灵破解“金枪鱼”的方法在布莱切利园被称为“图灵方法”(Turingery)。之后图灵方法又被应用到第一台大型电子计算机“巨人”(Colossus)中，布莱切利园成为世界上第一个电子计算设备的运行场所。在1943年，“巨人”将每月破译的情报数量提升到84000条，每分钟2条。战争后期，在研究了丘吉尔和罗斯福之间用于通信的SIGSALY语音编码系统后，图灵开发了一种语音安全系统，他将其命名为“黛利拉”(Delilah)。尽管它从未在战争期间用于作战，但它是语音数字化的第一个例子。1946年，图灵被授予大英帝国勋章，以表彰他在战时的贡献。

“炸弹”密码破解机
在布莱切利园工作期间的1941年春，图灵向他的同事琼·克拉克(Joan Clarke)求婚，她在被聘来做解码工作前在剑桥大学研究数学。求婚几天后，图灵向她坦白自己有同性恋倾向。克拉克虽然有些担心，但依然将感情维持了下去。但六个月后，图灵感到这段感情不会圆满收场，便结束了这段感情。

布莱切利园
战后工作
1945年战争结束后，伦敦国家物理实验室(NPL)新成立的数学部门负责人约翰·沃默斯利(John Womersley)认识到图灵的能力，邀请他加入NPL进行设计和构建自动计算引擎(Automatic Computing En-gine，ACE)计算机。图灵在NPL制定了ACE的第一个计划，并在子程序设计方面进行了大量开创性工作。与此同时，与图灵一起破译德军密码的同事马克斯·纽曼(Max Newman)带着一个巨人机去往曼彻斯特大学，并建立了一个计算机实验室。1948年6月，第一台新型类别的通用计算机在曼彻斯特大学电气工程系诞生，他们称这台机器为“小婴儿”(Baby)。而另一边，图灵在伦敦的ACE项目则因延期陷入困境。1947年秋，图灵离开剑桥大学休假一年，并于1948年辞职，前往曼彻斯特大学担任计算机实验室副主任。图灵抵达曼彻斯特后，协助基尔伯恩(Tom Kilburn)编写了计算机程序员手册的第一版，并担任了Ferranti Mark 1开发的顾问。在他的指导下，英国皇家学会计算实验室很快就生产出了世界上第一台商业化的通用电子计算机费兰蒂·马克1号(Ferranti Mark I)。1950年，图灵编写了有史以来第一个国际象棋计算机程序，他称之为“Turbochamp”，并试图在Ferranti Mark I上运行，但没有成功。1950年10月，图灵发表了一篇题为《计算机器与智能》(Computing Machinery and Intelligence)的论文，首次提出机器具备思维的可能性。他在其中提出了一个被称为“图灵测试”(The Turing test)的概念，探讨“机器能思考吗”这个问题。这篇论文为他获得了“人工智能之父”的称号。

Ferranti Mark I计算机

图灵和他的巨型“计算机”
图灵在曼彻斯特度过了他短暂职业生涯的剩余时间。1951年3月15日，图灵因其在可计算数方面所做的工作，当选为英国皇家学会会员，举荐他的是马克斯·纽曼和伯特兰·罗素(Bertrand Russell)。之后，他开始研究理论生物学。1952年，图灵在《皇家学会学报》上发表了关于生物形态发生理论的论文《形态发生的化学基础》(The Chemical Basis of Morphogenesis)。他认为，一个化学物质相互反应并在空间中扩散的系统，称为反应-扩散系统，可以解释“形态发生的主要现象”。1953年5月15日，曼彻斯特大学委员会进行正式投票，任命图灵为计算机理论教授，从他原有的五年任期结束后开始生效。如果图灵愿意的话，至少在10年之内他都可以一直拥有这个职位。
不幸离世
在曼彻斯特期间，图灵结识了一位名叫阿诺德·默里(Arnold Murray)的男性，并与之发展为伴侣。1953年1月，图灵家里被盗，警察调查案件的过程中发现了他与默里的恋爱关系，随后图灵因同性恋倾向被定为严重猥亵罪。判决给予他两个选择：监禁两年或是接受化学阉割，图灵选择了后者，于是他被注射了合成雌性激素。由于这个罪名，图灵的择业范围变得很狭窄，他被禁止继续为政府通信总部(GCHQ)提供密码咨询服务，并被美国禁止入境。1954年6月7日，图灵在家中被发现因氰[qíng]化钾中毒死亡，床边放着一只被咬了一小半的苹果。官方的判决是自杀，但他的母亲认为，他是在一次化学实验中意外摄入氰化物的。因为他在家里搭建了一套给汤匙镀金的装置，其中需要用氰化钾来溶解黄金。同时，图灵没有留下遗书，并且他的遗物中还有一个在即将到来的周末假期要完成的任务清单。在他去世之前，图灵在圣安内斯的一日游中坚持要去看一位算命先生。虽然不知道他们讨论了什么，但与他在一起的人声称说，图灵从帐篷里出来时情绪变得低沉。有人认为他的去世与这件事有关。

伊丽莎白二世写给图灵的赦免信
2009年，时任首相戈登·布朗(Gordon Brown)代表英国政府就“图灵所受的骇人听闻的对待方式”作出正式道歉。四年后，图灵获得了英国女王伊丽莎白二世(Queen Elizabeth II)的赦免。赦免令称，“图灵对战争的卓越贡献和在科学界留下的遗产应该被后人铭记和认可。”2016年，英国三大情报机构之一政府通信总部主管罗伯特·汉尼根(Robert Hannigan)表态，为该情报机构在20世纪50年代错误地对待图灵表示道歉，“他们遭受折磨，是我们的损失，也是国家的损失”。2017年1月31日，艾伦·图灵法案生效，约49000位因同性恋定罪者被赦免。

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