人工智能之父

1936年，圖靈向倫敦權(quán)威的數(shù)學(xué)雜志投了一篇論文，題為"論數(shù)字計算在決斷難題中的應(yīng)用"。在這篇開創(chuàng)性的論文中，圖靈給"可計算性"下了一個嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，并提出著名的圖靈機(jī)"(TuringMachine)的設(shè)想。"圖靈機(jī)"不是一種具體的機(jī)器,而是一種思想模型,可制造一種十分簡單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的計算裝置，用來計算所有能想象得到的可計算函數(shù)。"圖靈機(jī)"與"馮.諾伊曼機(jī)"齊名，被永遠(yuǎn)載入計算機(jī)的發(fā)展史中。1950年10月，圖靈又發(fā)表了另一篇題為"機(jī)器能思考嗎"的論文，成為劃時代之作。也正是這篇文章，為圖靈贏得了"人工智能之父"的桂冠。故事從謎開始英國現(xiàn)代計算機(jī)的起步是從德國的密碼電報機(jī)——Enigma(謎)開始的，而解開這個謎的不是別人，正是阿蘭?圖靈,一個在計算機(jī)界響當(dāng)當(dāng)?shù)娜宋?可與美國的馮?諾依曼相媲美的電腦天才。在他短暫的生涯中，圖靈在量子力學(xué)、數(shù)理邏輯、生物學(xué)、化學(xué)方面都有深入的研究，在晚年還開創(chuàng)了一門新學(xué)科——非線性力學(xué)。圖靈英年早逝。在他42年的人生歷程中，他的創(chuàng)造力是豐富多彩的，他是天才的數(shù)學(xué)家和計算機(jī)理論專家。24歲提出圖靈機(jī)理論,31歲參與COLOSSUS的研制,33歲設(shè)想仿真系統(tǒng),35歲提出自動程序設(shè)計概念,38歲設(shè)計"圖靈測驗"。這一朵朵靈感浪花無不閃耀著他在計算機(jī)發(fā)展史上的預(yù)見性。特別是在60年代后當(dāng)然，圖靈最高的成就還是在電腦和人工智能方面，他是這一領(lǐng)域開天辟地的大師。為表彰他的貢獻(xiàn)，專門設(shè)有一個一年一度的"圖靈獎"，頒發(fā)給最優(yōu)秀的電腦科學(xué)家。這枚獎?wù)戮拖?諾貝爾獎"一樣，為計算機(jī)界的獲獎?wù)邘碇粮邿o上的榮譽(yù)。而阿蘭?圖靈本人，更被人們推崇為人工智能之父,在計算機(jī)業(yè)十倍速變化的歷史畫卷中永遠(yuǎn)占有一席之地。他的驚世才華和盛年夭折，也給他的個人生活涂上了謎一樣的傳奇色彩。神童圖靈阿蘭?圖靈,1912年6月23日出生于英國倫敦。其祖父曾獲得劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)榮譽(yù)學(xué)位，但他父親的數(shù)學(xué)才能平平。因此，圖靈的家庭教育，對他以后在數(shù)學(xué)及計算機(jī)方面的成就并沒有多少幫助。小時侯的圖靈生性活潑好動，很早就表現(xiàn)出對科學(xué)的探索精神。據(jù)他母親回憶,3歲時，小圖靈就進(jìn)行了他的首次實驗，嘗試把一個玩具木頭人的小胳膊、小腿掰下來栽到花園里，等待長出更多的木頭人。到了8歲，他更開始嘗試寫一部科學(xué)著作,題目為《關(guān)于一種顯微鏡》。在這部很短的書中,天才兒童圖靈拼錯了很多單詞,句法也有些問題，但寫得還能讓人看懂，很像那么一回事兒。在書的開頭和結(jié)尾，他都用同一句話"首先你必須知道光是直的"作前后呼應(yīng),但中間的內(nèi)容卻很短，短得破了科學(xué)著作的記錄。圖靈曾說："我似乎總想從最普通的東西中弄出些名堂。"就連和小朋友們玩足球，他也能放棄當(dāng)前鋒進(jìn)球這樣出風(fēng)頭的事，只喜歡在場外巡邊，因為這樣能有機(jī)會去計算球飛出邊界的角度。他的老師認(rèn)為:"圖靈的頭腦思維可以像袋鼠一樣進(jìn)行跳躍。"圖靈是個天才。他16歲就開始研究愛因斯坦的相對論。1931年,圖靈考入劍橋大學(xué)國王學(xué)院，開始他的數(shù)學(xué)生涯,研究量子力學(xué)、概率論和邏輯學(xué)。在校期間，圖靈還是現(xiàn)代語言哲學(xué)大師維特根斯坦班上最出色的學(xué)生。他對由劍橋大學(xué)的羅素和懷特海創(chuàng)立的數(shù)理邏輯很感興趣。數(shù)理邏輯的創(chuàng)建,主要源于古希臘克里特島上有個叫愛皮梅尼特的"智者"，他說:"所有的克里特島人都說謊"。我們可以把它簡化為:"我說的這句話是假話"。這就出現(xiàn)一種兩面都無法自圓的怪圈:如果他沒有說謊，那他這句話是錯的,他是在說謊;如果他真的在說謊,那他說自己在說謊是對的,所以他又沒有說謊。羅素和懷特海把它從邏輯、集合論以及數(shù)論中驅(qū)逐出去，最后又想盡辦法歸入《數(shù)學(xué)原理》之中。圖靈一上大學(xué)，就迷上了《數(shù)學(xué)原理》。在1931年，著名的"哥德爾定理"出現(xiàn)后（該定理認(rèn)為沒有一種公理系統(tǒng)可以導(dǎo)出數(shù)論中所有的真實命題，除非這種系統(tǒng)本身就有悖論）,天才的圖靈在數(shù)理邏輯大本營的劍橋大學(xué)提出一個設(shè)想：能否有這樣一臺機(jī)器，通過某種一般的機(jī)械步驟，能在原則上一個接一個地解決所有的數(shù)學(xué)問題。大學(xué)畢業(yè)后，圖靈去美國普林斯頓大學(xué)攻讀博士學(xué)位，還順手發(fā)明過一個解碼器。在那里，他遇見了馮?諾依曼，后者對他的論文擊節(jié)贊賞，并隨后由此提出了"存儲程序"概念。圖靈學(xué)成后又回到他的母校任教。在短短的時間里，圖靈就發(fā)表了幾篇很有份量的數(shù)學(xué)論文，為他贏得了很大的聲譽(yù)。怪才圖靈在劍橋，圖靈可稱得上是一個怪才，一舉一動常常出人意料。他是個單身漢和長跑運(yùn)動員。在他的同事和學(xué)生中間，這位衣著隨便、不打領(lǐng)帶的著名教授，不善言辭，有些木訥、害羞，常咬指甲,但他更多地以自己杰出的才智贏得了人們的敬意。圖靈每天騎自行車上班，因為患過敏性鼻炎，一遇到花粉，就會鼻涕不止,大打噴嚏。于是，他就常常在上班途中戴防毒面具，招搖過市，這早已成為劍橋的一大奇觀。圖靈的自行車經(jīng)常半路掉鏈子，但他就是不肯去車鋪修理。每次騎車時，他總是嘴里念念有詞，在心里細(xì)細(xì)計算,這鏈條也怪，總是轉(zhuǎn)到一定的圈數(shù)就滑落了，而圖靈竟然能夠做到在鏈條下滑前一剎那停車，讓旁觀者佩服不已，以為圖靈在玩雜技。后來圖靈又居然在腳踏車旁裝了一個小巧的機(jī)械記數(shù)器，到圈數(shù)時就停，歇口氣換換腦子，再重新運(yùn)動起來。1936年，圖靈向倫敦權(quán)威的數(shù)學(xué)雜志投了一篇論文，題為《論數(shù)字計算在決斷難題中的應(yīng)用》。在這篇開創(chuàng)性的論文中,圖靈給"可計算性"下了一個嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，并提出著名的"圖靈機(jī)"(TuringMachine)的設(shè)想。"圖靈機(jī)"不是一種具體的機(jī)器,而是一種思想模型，可制造一種十分簡單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的計算機(jī)裝置，用來計算所有能想像得到的可計算函數(shù)。裝置由一個控制器和一根假設(shè)兩端無界的工作帶(起存儲器的作用)組成。工作帶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，它帶有一個讀寫出一個你期待的結(jié)果。外行人看了會墜入云里霧里，而內(nèi)行人則稱它是"闡明現(xiàn)代電腦原理的開山之作"，并冠以"理想計算機(jī)"的名稱。這篇論文在紙上談了一把兵，創(chuàng)造出一個"圖靈機(jī)"來。但現(xiàn)代通用電腦確實是用相應(yīng)的程序來完成任何設(shè)定好的任務(wù)。這一理論奠定了整個現(xiàn)代計算機(jī)的理論基礎(chǔ)。"圖靈機(jī)"更在電腦史上與"馮?諾依曼機(jī)"齊名,被永遠(yuǎn)載入計算機(jī)的發(fā)展史中。圖靈機(jī)理論不僅解決了純數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論問題，一個巨大的"意外"收獲則是，理論上證明了研制通用數(shù)字計算機(jī)的可行性。雖然早在100年前的1834年，巴貝奇(CharkBabbage,1792?1871)就設(shè)計制造了"分析機(jī)"以說明具體的數(shù)字計算,但他的失敗之處是沒能證明"必然可行"。圖靈機(jī)理論不僅證明了研制"通用機(jī)"的可行性，而且比世界上第一臺由德國人朱斯(K?Zuze)于1941年制造的通用程序控制計算機(jī)Z-3整整早5年。這不得不使人驚嘆這一理論的深刻意義。謎語圖靈正當(dāng)圖靈的理論研究工作進(jìn)一步深入時，戰(zhàn)爭爆發(fā)了。他被派往布雷契萊莊園承擔(dān)"超級機(jī)密"研究。當(dāng)時的布雷契萊莊園是一所"政府密碼學(xué)校"，即戰(zhàn)時的英國情報破譯中心。在這座幽靜的維多利亞式建筑里，表面上鳥語花香、人跡罕見，其實每天都有12000多名志愿者在這里夜以繼日地工作，截獲、整理、破譯德國的軍事情報，有些結(jié)果甚至直達(dá)丘吉爾首相本人手中。在這里，圖靈被人們稱為"教授"，沒有人知道他的真名。當(dāng)時德國有一個名為"Enigma"(謎)的通信密碼機(jī)，破譯高手們絞盡腦汁也難以破解。這個難題交到了圖靈手中,他率領(lǐng)著大約200多名精干人員進(jìn)行密碼分析，其中甚至還包括象棋冠軍亞歷山大。分析和計算工作非常復(fù)雜,26個字母在"Enigma"機(jī)中能替代8萬億個謎文字母。如果改動接線，變化會超過2.5千萬億億。最后多虧波蘭同行們提供了一臺真正的"Enigma",圖靈才憑借著他的天才設(shè)想設(shè)計出一種破譯機(jī)。這臺機(jī)器主要由繼電器構(gòu)成，還用了80個電子管,由光電閱讀器直接讀入密碼,每秒可讀字符2000個，運(yùn)行起來咔嚓咔嚓直響。它被圖靈戲稱為"羅賓遜"，至今沒人能搞懂圖靈究竟如何指揮它工作。但"羅賓遜"的確神通廣大,在它的密報下，德國飛機(jī)一再落入圈套，死無葬身之地。1945年，圖靈帶著大英帝國授予的榮譽(yù)勛章，來到英國國家物理研究所擔(dān)任高級研究員。兩年后，圖靈寫了一份內(nèi)部報告，提出了”自動程序”的概念,但由于英國政府嚴(yán)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(fā)表了同樣成果，英國才連忙亮出壓在箱底的寶貝，終于在1970年給圖靈的報告"解密"。圖靈的這份報告后來收入愛丁堡大學(xué)編的《機(jī)器智能》論文集中。由于有了布雷契萊的經(jīng)驗，圖靈提交了一份"自動計算機(jī)"的設(shè)計方案,領(lǐng)導(dǎo)一批優(yōu)秀的電子工程師，著手制造一種名叫ACE的新型電腦。它大約用了800個電子管，成本約為4萬英鎊。1950年,ACE電腦就橫空出世,開始公開露面，為感興趣的人們玩一些"小把戲"，贏得陣陣喝彩。圖靈在介紹ACE的內(nèi)存裝置時說:"它可以很容易把一本書的10頁內(nèi)容記住?！憋@然,ACE是當(dāng)時世界上最快、最強(qiáng)勁的電子計算機(jī)之一。1946年，在紐曼博士的動議下，皇家學(xué)會成立電腦實驗室。紐曼博士是皇家學(xué)會會員，又是當(dāng)年破譯小組的成員，正是他對"赫斯?魯賓遜"的制造起了關(guān)鍵作用?；始覍W(xué)會的這一新實驗室不在倫敦，而是設(shè)在曼徹斯特大學(xué)，由紐曼博士牽頭負(fù)責(zé)。1946年7月,研制基金到位，紐曼博士開始招募人選。阿蘭?圖靈也在次年9月加盟電腦實驗室。一時間，曼徹斯特大學(xué)群英會萃。實驗室設(shè)在一幢維多利亞時代的老房子里，條件十分簡陋,但因圖靈他們的到來，也算是蓬蓽生輝了。在1948年6月，這里造出了一臺小的模型機(jī),大家都愛叫它"嬰兒"(Baby)。這臺模型機(jī)用陰極射線管來解決存儲問題,能存儲32個字，每一字有32位字長。這是第一臺能完全執(zhí)行存儲程序的電子計算機(jī)的模型。大師圖靈到了1949年10月，各項改進(jìn)工作都已展開，夾在兩層存儲器之間的自動控制系統(tǒng)已正常運(yùn)轉(zhuǎn),并能在程序的控制下，實現(xiàn)磁鼓和陰極射線管存儲單元間信息交互。圖靈設(shè)計出一些協(xié)同電路來做輸入和輸出的外設(shè)。有關(guān)電動打字設(shè)備也是圖靈通過老關(guān)系從他戰(zhàn)時供職的外交部通信部門弄過來的，其中甚至包括一個戰(zhàn)后從德國人那里收繳來的穿孔紙帶鍵盤。這樣，整個模型機(jī)已大功告成。在整個試驗階段,大家忙上忙下。1949年底,模型機(jī)交付給曼徹斯特當(dāng)?shù)氐囊患医懈ヌm尼蒂（Ferranti）的電子公司，開始正式建造。1951年2月完工，通稱"邁可1型"。它有4000個電子管,72000個電阻器,2500個電容器，能在0.1秒內(nèi)開平方根、求對數(shù)和三角函數(shù)的運(yùn)算。比起先前的模型機(jī)，"邁可1型"功能更為齊全，靜電存儲器的內(nèi)存容量已翻倍，能存256個40位字長字，分別存在8個陰極射線管中，而磁鼓的容量能擴(kuò)容到16384個字，真是一項了不起的工程。與馮?諾依曼同時代的富蘭克爾（Frankel，馮氏同事）在回憶中說:馮?諾依曼沒有說過"存儲程序"型計算機(jī)的概念是他的發(fā)明，卻不止一次地說過,圖靈是現(xiàn)代計算機(jī)設(shè)計思想的創(chuàng)始人。當(dāng)有人將"電子計算機(jī)之父"的頭銜戴在馮?諾依曼頭上時，他謙遜地說，真正的計算機(jī)之父應(yīng)該是圖靈。當(dāng)然，馮?諾依曼問之無愧，而圖靈也有"人工智能之父"的桂冠。他倆是計算機(jī)歷史浩瀚星空中相互映照的兩顆巨星。早在1945年，圖靈就提出"仿真系統(tǒng)"的思想，并有一份詳細(xì)的報告，想建造一臺沒有固定指令系統(tǒng)的電腦。它能夠模擬其他不同指令系統(tǒng)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(zhàn)結(jié)束后就開始了后來被稱為"人工智能"領(lǐng)域的探索，他開始關(guān)注人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和電腦計算之間的關(guān)聯(lián)。1950年，圖靈又來到曼徹斯特大學(xué)任教，同時還擔(dān)任該大學(xué)自動計算機(jī)項目的負(fù)責(zé)人。就在這一年的十月，他又發(fā)表了另一篇題為《機(jī)器能思考嗎?》的論文，成為劃時代之作。也正是這篇文章，為圖靈贏得了一頂桂冠--"人工智能之父"。在這篇論文里，圖靈第一次提出"機(jī)器思維"的概念。他逐條反駁了機(jī)器不能思維的論調(diào)，做出了肯定的回答。他還對智能問題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：即一個人在不接觸對方的情況下，通過一種特殊的方式，和對方進(jìn)行一系列的問答，如果在相當(dāng)長時間內(nèi),他無法根據(jù)這些問題判斷對方是人還是計算機(jī)，那么，就可以認(rèn)為這個計算機(jī)具有同人相當(dāng)?shù)闹橇Γ催@臺計算機(jī)是能思維的。這就是著名的"圖靈測試"(TuringTesting)。當(dāng)時全世界只有幾臺電腦，根本無法通過這一測試。但圖靈預(yù)言，在本世紀(jì)末，一定會有電腦通過"圖靈測試"。終于他的預(yù)言在IBM的"深藍(lán)"身上得到徹底實現(xiàn)。當(dāng)然，卡斯帕羅夫和"深藍(lán)"之間不是猜謎式的泛泛而談，而是你輸我贏的彼此較量。故事以謎結(jié)束1951年，圖靈以他杰出的貢獻(xiàn)被當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員。就在他事業(yè)步入輝煌之際，災(zāi)難降臨了。1952年，圖靈遭到警方拘捕，原因是他是一個同性戀者。與其他一些智慧超群的人物一樣，圖靈在個人生活方式上也"與眾不同"。當(dāng)時,人們對同性戀還沒有像現(xiàn)在這樣寬容,而是把這種行為當(dāng)作一樁傷風(fēng)敗俗的罪孽。事情的敗露是這樣的，當(dāng)時有一位叫瓊?克拉克(Jo