艾伦·图灵:机器智能与人类思维边界的孤独守望者

艾伦·图灵:机器智能与人类思维边界的孤独守望者

“阿尔法狗”在多领域打败人类标志了我们正式走进人工智能的时代。最早提出人工智能这个概念的是艾伦·图灵。

他著名的“图灵测试”就是用来分辨机器智能与人类思维的边界,可以说在他研究之时,就已经认识到了,机器智能可以在多个领域替代人类工作。

英国广播公司(BBC)2019年7月报道,“计算机科学和人工智能之父”艾伦.图灵登上英国2020年出版的50英镑新钞。

艾伦·图灵:机器智能与人类思维边界的孤独守望者

艾伦.图灵被称为英格兰之子,“英国的大脑”。英国首相丘吉尔评价图灵,他在二战中作出了人类最高贡献

我最喜欢的演员本尼迪克特·康伯巴奇(卷福)所主演的《模仿游戏》讲述的就是他在二战期间的故事,凭此影片获得了奥斯卡最佳男主角的提名。

而最公认权威的记载图灵一生的传记《图灵传》中,是这么评价他的——“谜一样的解谜者”,我们今天将结合历史与影视艺术作品,去解读这位现代科学的领路人——艾伦.图灵。

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幼时,早熟却又迟钝

艾伦.图灵1912年出生在一个没落贵族的家庭,祖上曾经是“准男爵”,从苏格兰迁至英格兰生活。

图灵的祖父以曾11名的成绩获得过三一学院(剑桥)的数学学位。

他的父亲比较中规中矩,考上了英属印度的公务员,但是因为长期在印度工作,图灵童年时期被寄养在当地的托儿所,是一名“留守儿童”。

也许是和父母不在身边的原因,图灵在童年的时候有一些早熟,经常拒绝一些作为“孩子的玩耍行为”,而且他似乎在这个时候就对机器的“生命”有所感悟,把坏掉的木偶“种到土里,希望能长出坏掉的手臂”。

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而图灵在其他方面的发育也似乎有些迟缓,6岁的时候还分不清楚左右,他想到了一个“程序式”的方法,在左手拇指做一个“标识点”来让自己分辨左右。

图灵的小学教育是在保守的教会学校学习,在20世纪初的英国,教会学校还没有受到工业革命的影响,对于科学学科还是持排斥的态度。

图灵在拥有的第一本读物《儿童必读的自然奇迹》为他打开了科学的大门,对他一生有着巨大的影响。

因为性格有些早熟和孤僻,图灵不是很喜欢上学。

这本《自然奇迹》为他打开了用科学解释世界的大门,小图灵是这么看待不得不上学的问题的:

只有上学,才能让大脑形成思维区,这必须趁大脑还在发育时候开始,但是我们长大后,我们的大脑就不再生成新的思维区了。——《图灵笔记》

写这段话的时候,图灵才不过10岁,完全看出了他超出同龄人的智力与理性,这也注定了他的童年生涯必然是孤独的。

图灵喜爱运动,在《模仿游戏》种有着他晨跑的情节,他奔跑是因为他小学时期很喜欢冰球运动,但是他并不参与游戏本身,而是奇特的喜欢当“边线裁判”,最大的乐趣是精确的判定球的出线位置。

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图灵为什么喜欢冰球场,因为冰球的就是边线几何。——图灵的同学说

保守的教学学校很头疼图灵这种学生,不学当时看中的“神学”、“拉丁文”、“赞美诗”,一心扑在数学与科学上。

图灵曾独立给出反正切函数的无穷级数,让他的数学老师当下失态的跑向其他老师,告诉他们“图灵是个天才”,但是并未引起学校的重视。

因为偏科,超高智商的图灵差点还被留级,而因为他的孤僻,在他的寄宿学校生涯中经常遭受到同龄人的作弄,但是他不恼火,继续研究自己的科学问题。

认知,是阻挡人类交流的边界。

生命里的引路人——克里斯

而图灵,注定在这段时间无法与世界对话,但是另一个天才的出现,让图灵与这个世界产生了联系——克里斯多夫。

图灵初见克里斯多夫是在15岁的时候,克里斯多夫比他大一岁,消瘦而英俊,一头漂亮的金发。“好像再看一眼他的脸,太有魅力了。”图灵如是说。

克里斯多夫与图灵是完全不同的性格,他显得更能接受这个世界,科学对于图灵来说,是与这个世界的界限,而对克里斯多夫,则意味着赞美、荣誉、奖项。

克里斯多夫是一个完美的学生,对着科学有着同样的崇敬,经常与图灵一起讨论在科学上的办法,对爱因斯坦的《相对论》的解读,是他们争论不休的话题。

“他就像一抹鲜艳的色彩,在黑白世界中迸发。”

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克里斯多夫带着图灵走出了世界的对他的困境,同时对他的学习也有了很大的帮助,在图灵最引以为傲的数学上得了1033分,而克里斯多夫则得到了惊人的1436分。

克里斯多夫是图灵的伙伴、偶像,也是导师。

图灵在与克里斯多夫的交往中,除了共同学习知识,也在学习与这个世界交流的能力。

一般成绩优秀的男孩子,多少会轻视老师,带着一点臭脾气,但是克里斯多夫则没有,他谦虚而又礼貌,与所有人都和谐相处,他超脱于顽固又保守的公学体制之上。——《图灵传》

1930年,克里斯多夫先于图灵一年拿到剑桥三一学院的奖学金,而图灵的学校报告上,也从各种严厉警告变为了满满的赞美之词,剑桥离他也指日可待。

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图灵与克里斯多夫参加了剑桥的晚宴,这是他人生最快乐的一段时间。

命运的诡异无常对待克里斯多夫与图灵都是不公正的,在之后不久,克里斯多夫因为牛结核并,在伦敦做了两次手术,经历了6天的痛苦折磨后,离开了这个世界。

艾伦图灵眼中那颗最璀璨的彗星逝去了。

身边的朋友都怕图灵无法接受这个打击,几天后,才递给他一张纸条告诉他这个噩耗,我不知道图灵心理经历了怎样的悲伤,在清晨醒来后,在克里斯多夫的葬礼上,他在日记中写道:

我很高兴的是,星期六早上,那些星星也来参加葬礼了,向克里斯致哀。

奥汉兰先生告诉我,克里斯会继续活在我的心中。

在电影《模仿游戏》那台打败了纳粹德国,世界上第一台计算机取名为“克里斯多夫”,在盟军的密码破解部门中被亲切的称为——bombe(炸弹机/甜点)。

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科研生涯——英国的大脑

图灵并没有沉浸在克里斯去世的伤痛中,正如他所说,他觉得克里斯还活着,就如童年被埋入土里的木偶,还会重新焕发生命。

图灵与克里斯的母亲默卡夫人保持了多年的通信,而默卡夫人似乎也把图灵当做去世儿子的一种寄托,每当图灵在研究生涯遇到困惑与困境时,都会给予他帮助。

在克里斯去世的第二年图灵如愿考入了剑桥大学国王学院,并拿到了数学奖学金。图灵的数学天赋得到了充分的施展,克里斯的遗物《数学之乐》让他接触了密码的基础理论,让他走入了无穷乐趣的数学世界。

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图灵每年都获得数学奖学金,剑桥此时是科学世界的中心,各领域的大师林立,图灵选择了象征着学生能力的多科目学位攻读项目(比正常的获得学位方式多考数门高级学科)。

在剑桥,图灵真正的走入了科学的世界,在这里地位和财富毫无意义,只有高斯与牛顿这样的伟人,才是他的目标。

在当时的科学研究中,科学与人类学通常被看作毫无关系,但是图灵一直试图在人类与科学的中间寻找搭建的桥梁,因为克里斯的去世,他对神学不屑一顾,但是对灵魂有着很高的研究,在他与默卡夫人的通信中他提到:

我们有某种意识,在控制着一部分或者整个大脑的原子的运动,身体的其他行为,则是为了增强这种运动。

这种逻辑学上的探索,奠定了他对科学的应用方向——替代人类的机器。

1933年图灵致力于研究量子物理和纯数学的领域,试图建立实物与符号之间的联系。著名数学家罗素与另一名现代计算机的冯·诺依曼给了他很多的启发。

1935年,图灵的两篇论文《左右周期性等价》与《论高斯误差函数》让他获得了国王学院研究员,并在次年获得史密斯数学奖。

图灵的科学探索之路,在克里斯的出现与离去之后,变得没那么孤独,他开始与身边人交往,与院长玩牌,与同学们一起吃晚餐。

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我们欣慰的看到,这个天才,终于拥有了属于自己的天地。

图灵在习惯在康河边长跑,在运动中思考问题,在当时的数学界有一个著名的问题叫做希尔伯特理论,他们把数学看作是一套规则,就像下棋一样,可以通过公式来得到结果。

该理论的核心问题是如何找到这样的公式或者方法得到结果,图灵在一次跑步之后,躺在剑桥大学的草地上休息,想到了用机器去解决这个问题。

现代计算机的曙光,此刻在这片草地上出现了。

1936年,图灵带着创造一个可以用数学方法解决问题的机器的想法来到了美国普林斯顿大学攻读数学博士学位。

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如果说剑桥是英国精神的象征,那么普林斯顿则是美国财富的象征,它与经济大萧条隔绝,在普林斯顿,学校提供了足够有利的环境为图灵的研究助力。

1938年,图灵在完成自己涉及到逻辑、代数和数论的博士研究的同时提出了“图灵机”的初步模型,回到自己的母校剑桥国王学院,继续自己研究。

同年,世界也蕴藏着一股能量,战争的气息弥漫在整个欧洲,而图灵也将从象牙塔中走出,扼住世界的喉咙,进入战争与人类的中心。

二战英雄——凡人之躯战胜恶魔

英国的密码破译部门起源于一战时期,当时的苏联打捞到德国的密码本,转交到英国手中,随后英国招募了大批忍受对其进行破解,该部门的负责人就是《模仿游戏》中那个让人觉得讨厌的海军中校丹妮斯顿。

图灵选择加入这个部门的原因很简单,虽然政治上图灵几乎是个白痴,但是他还是意识到战争即将到来,而剑桥没有批准他的讲师职务,只给了他一个象征性的分科讲授,只有10英镑。

所以图灵要找一个资助方来继续他的研究,英国政府就是一个最好的选择。

跟电影中5、6个人的小团队不同,英国这个破译密码的部门在初期就多达60人,在当时密码的破译还不是特别依赖数学能力,所以第一批的破译人员加上图灵只有3人来自学术界,都是来自剑桥的数学家。

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在当时的密码技术中有两种方法:一种是通过密钥,就像今天大家购买软件给的一串数字,每次用一份,用完作废,极其消耗人力去制作。

另一种是将一个密码本通过固定方式去排列,类似摩斯密码就是这样的。这种技术最大缺点就是容易被破解。

熟悉了密码技术的图灵非常的兴奋,在2年前他就思考过数学与图灵机应用于密码技术,而现在这种密码技术破解,十分接近他想制作的图灵机,现在解题的方式和方向有了,我们来看看问题是什么。

Enigma——英格玛密码机又叫“谜”,当时还没有频道加密的技术,无线电传讯很容易被截取,于是德国人发明密码机,将电报本身加密,防止被盗取情报。

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同时英格玛被称为“转子”密码机,通过轮子的转动使所输入的密码被替代,比如你输入A轮子会转到B,那么B就是A的替代字母。

但最关键的是,你继续输入的时候,轮子还会继续转动,那么替代字母就会变换,这在密码学上叫复试替换密码

一个轮子如果把26个字母都输入过了,那么就会转一圈变为原始的位置,这样就会有规律。而英格玛用了4个轮子,也就是17576个字母后才会重复,每天的12点再次改编,这是一个非常大的数据量。

电影中图灵制造的“克里斯”就用了很多同样的轮子,试图通过计算去破解这个机器。

打败一个机器的只能是另一台机器。——《模仿游戏》

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因为数据量的庞大,即使当“克里斯”制造成功以后,也很难在一天的时间内破解英格玛密码机,因为每天的12点就会进行重编,因此“克里斯”要在平均每小时检查10万个盘位,这在当时的制造工艺,即使设计理念是完美的,机械素质也无法完成。

破解进入了僵局,所以“猜词”这个方法成为了一个很好的方法,所谓猜词的原理就像你猜一个4位数的数字密码,是1万种可能,而如果告诉你前面两位数,就只能100种可能,几何级的减少计算量。

《模仿游戏》图灵的破解小组就是通过,早上的“天气”和“希特勒”这样的关键词,大大减少了“克里斯”的计算量,本来一天都计算不出来,在短短几分钟内就计算出来了。

而在历史中当然不会这么容易,一直到1940年,他们通过多种方法去寻找德军的词汇规律,也包括了电影中“情人”的小故事,就是一名德军电报员在爱河中情不自禁,把每封电报开头都加上了自己爱人的名字。

决定性因素是因为德军的军舰在挪威海岸被击溃,很多密码资料被缴获,在图灵领导的多达几百人团队的集体努力下,才破解了英格玛的密码。

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在情报上领先的英国逐渐取得优势,这让首相丘吉尔非常高兴,1941年丘吉尔亲自前往密码破解部门所在地布莱切利,当时图灵紧张的不知所措,而丘吉尔则称赞这些密码工作者为“不会乱叫的下金蛋的鹅”。

英雄的悲惨落幕

在破解德国海军的英格玛密码后,图灵先后为英美两国加密系统工作,担任英美密码破解部门的总顾问,1945年二战结束,图灵则被应国家物理实验室聘用,继续研究计算机理论。

虽然1946年图灵获得了英国最高荣誉“不列颠帝国勋章”,但是基于军事保密原则,在当时是秘密进行的。

即使到了21世纪的当下,很多细节依然没被披露,这也造成了后来的悲剧。

在随后的8年时间里,图灵完成了计算机应用于数学研究,对人工智能提出了最早的研究理论,还有著名的研究人与机器的边界的“图灵测试。”

图灵此后一直专注于机械智能的研究,学术界最早对图灵的想法提出反对的是一名脑外科医生名叫杰弗逊,他坚持认为机械的神经无法达到人类的标志,无法感受任何情绪化的事情。

好事的记者就杰佛逊的理论采访图灵,图灵语不惊人死不休的说:

“我们所知的只是未来的冰峰一角,在我们完全认知机器之前,没有任何的理由相信机器不能像人一样。”

惊世骇俗的言论引起了天主教公学强烈的不满,大肆攻击图灵。一时间在英国这个保守社会,图灵变成了异端的代表,图灵对于这个世界的超前理解,终究让他格格不入。

这种格格不入也预见了他的结局。

众所周知,图灵是一名同性恋者,与电影中一样,图灵的末路开始于一场盗窃,他的一名情人联合同伙盗窃了他的家。

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在没搞明白事情前,图灵报了警,警方成功把这名犯人逮捕,了解完盗窃以后,这名犯人把关于图灵情人的事情也说了出来。

而满不在乎的图灵也爽快的承认了这件事,甚至洋洋洒洒写了5页纸,极尽文风之华丽,描述之详细。

警察也惊呆了,图灵完全没意识到,在当时这是违法的。

图灵远远低估了这件事的严重性,繁琐的审判让他精疲力竭,最终根据英国当时的法律,他被迫注射雌性激素,这件事被当地报纸头条登出,标题是:《大学教授被处缓刑,必须接受化学阉割》。

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在激素的作用下,摧毁了图灵的意志。其实他本来有另外一种选择,就是坐牢,但是为了自己心爱的计算机研究,他选择接受药物治疗。

两年的1954年,图灵被发现死于家中,享年41岁。床头放了一个被咬了一口的苹果,警方调查后认为是氰化物中毒,结论为自杀。

似乎此时,人们遗忘了他是大不列颠勋章的获得者,剑桥历史上排名前列的数学家,而只有对他私生活的不理解。

乔布斯为了致敬他,所设立的logo就是这个被咬了一口的苹果,此时看来颇为讽刺。

死后的几十年,多名赫赫有名的科学家要求为图灵平反,一直到2013年,女王才赦免了图灵,这个人类之光及大英帝国之子。

结语

纵观历史上所有的天才,似乎都为自己的异于常人而感觉到烦恼,爱因斯坦、梵高、达尔文等等都是如此。

而图灵尤其如此,在他死前的那一年,他坚持不肯坐牢,研究的课题是生物形态的形成。

也许是一种人工智能甚至是人工生物,图灵是一个梦想家,他注定不属于当代,拥有超级大脑的他想开发一个更加强大的智能体。

他孤独的身影屹立在机械智能与人类思维的边界,成为一名守望者,他守望的是人类的梦想,而他自己永远属于未来

艾伦·图灵:机器智能与人类思维边界的孤独守望者

图灵的一生,始终与这个世界格格不入,而救赎之人克里斯多夫的出现,是他一生中最快乐的时光,在迷茫的科学空间找到了引路人,最终却离他而去。

于是他不相信神学,但是相信灵魂,一生致力于让机器更接近人,何尝不是一种对人类死后的展望。

图灵也不相信政治,却以自己高超的智慧与知识,将法西斯恶魔掀翻在地,战争结束后,又默默的回到实验室。

往往是那些无人看好之人,才能取得无人能及的成就。

——图灵《模仿游戏》


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