艾伦·图灵,百岁生日快乐

(这是我为艾伦·图灵98岁生日所写文章的更新版本。)

今天(2012年6月23日)应该是阿兰·图灵100年th生日——如果他不是在1954年41岁的时候去世的话。

我从未见过艾伦·图灵;他在我出生前五年就去世了。但不知何故,我觉得自己很了解他——尤其是因为我自己的许多知识兴趣与他有几乎令人毛骨悚然的相似之处。

巧合的是,Mathematica图灵的生日(1988年6月23日)和图灵的生日是一致的,所以今天也是庆祝Mathematica的24th的生日。

我第一次听说艾伦·图灵是在我11岁的时候,也就是我第一次看到电脑的时候。通过我父母的一位朋友,我认识了一位相当古怪的古典文学老教授,他知道我对科学很感兴趣,就向我提到了他在二战期间认识的一个“聪明的小伙子,名叫图灵”。

古典文学教授的怪癖之一是,每当拉丁文本中出现“ultra”这个词时,他就会一遍又一遍地重复它,并评论说要记住它。当时,我并没有想太多——尽管我确实记得。几年后我才意识到" Ultra "是战争期间在布莱切利公园进行的英国密码分析工作的代号。以一种非常英国的方式,这位古典文学教授想告诉我一些关于它的事情,而不泄露任何秘密。他大概是在布莱切利公园认识了艾伦·图灵。

几年后,我在英国的各个学术界听到了关于艾伦·图灵的零星提及。我听说他在战争期间做过破译德国密码的神秘而重要的工作。我听说战争结束后,他被英国情报机构杀害了。当时,英国在战争时期的一些密码学工作仍然是秘密的,包括图灵在其中扮演的角色。我想知道为什么。所以我四处打听,开始听说也许图灵发明了现在还在使用的密码。(实际上,继续保密似乎是为了防止某些密码被破解,这样其他国家就会继续使用它们。)

我不知道我在哪里遇到了艾伦·图灵。也许是当我决定尽我所能学习计算机科学的时候,我看到各种各样的提到“图灵机”。但我清楚地记得,大约在1979年,我去了图书馆,找到了一本关于艾伦·图灵的小书,是他的母亲萨拉·图灵写的。

渐渐地,我对艾伦·图灵和他的工作有了一个大致的了解。在之后的30多年里,我不断地在意想不到的地方遇到艾伦·图灵。

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例如,在20世纪80年代初,我开始对生物生长理论结果却发现(从萨拉·图灵的书中),艾伦·图灵在这方面做了各种各样的工作,大部分都没有发表。

比如在1989年,当我们在推广早期版本的Mathematica,我决定做一个海报结果发现,艾伦·图灵曾经保持过计算ζ函数零的记录。(早些时候,他还为此设计了一种基于齿轮的机器。)

最近我甚至发现图灵写了一篇关于“数学符号和术语的改革”的文章极大的兴趣对我来说两者都有关系MathematicaWolfram | Alpha。

在某个时候,我了解到我的一个高中数学老师(诺曼·劳特利奇)是图灵晚年的一个朋友。但是,即使我的老师知道我对计算机的兴趣,他从来没有对我提起过图灵和他的工作。的确,35年前,艾伦·图灵和他的工作鲜为人知,直到最近,图灵才变得像今天这样出名。

毫无疑问,图灵最伟大的成就是他在1936年发明了通用图灵机,这是一种理论装置,旨在代表数学过程的机械化。在某种意义上,Mathematica正是图灵试图表现的那种机械化的具体体现。

然而,在1936年,图灵的直接目的纯粹是理论上的。事实上,这并不是要证明数学中什么可以机械化,而是什么不能机械化。在1931年,哥德尔定理图灵想要了解数学中任何系统程序所能做的事情的界限。

图灵是英国剑桥的一位年轻数学家,他的工作是用他那个时代的数学问题来表述的。但他的步骤之一是在理论上构建一个通用图灵机,可以“编程”模仿任何其他图灵机。实际上,图灵发明了通用计算的概念,这后来成为所有现代计算机技术的基础。

但在当时,图灵的研究并没有引起多大反响,这可能主要是因为剑桥数学的重点在别处。就在图灵发表论文之前,他从普林斯顿大学的Alonzo Church那里了解到一个类似的结果,不是用理论机器,而是用数学——比如lambda微积分——来表述。因此,图灵去了普林斯顿一年,跟随丘奇学习。在那里,他写了一生中最深奥的论文。

接下来的几年,图灵主要从事战时密码分析工作。几年前,我了解到在战争期间,图灵拜访了贝尔实验室的克劳德·香农,研究语音加密。图灵一直在研究一种用于密码分析的统计方法,我非常想知道图灵是否告诉了香农这一点,并可能提出了信息理论的想法,而信息理论本身最初是为秘密密码分析而制定的。

战后,图灵参与了英国第一台真正意义上的计算机的建造。在很大程度上,这些计算机是从工程中产生的,而不是从图灵对通用计算的基本理解中产生的。

然而,有一种明确的,虽然迂回的,连接.1943年,芝加哥的沃伦·麦卡洛克(Warren McCulloch)和沃尔特·皮茨(Walter Pitts)写了一篇关于神经网络的理论论文,用通用图灵机的想法来讨论大脑中的一般计算。约翰·冯·诺伊曼阅读了这篇文章,并在他的关于如何构建和编程实用计算机的建议中使用了它。(约翰·冯·诺伊曼在1936年就知道图灵的论文,但当时并没有意识到它的重要性,而是在一封推荐信中说图灵对中心极限定理做了有趣的研究。)

值得注意的是,仅仅在十多年的时间里,艾伦·图灵就从理论上写通用计算,转变为能够为实际的计算机编写程序。不过,我不得不说,从今天的角度来看,他的程序看起来令人难以置信地“hacky”——包含了许多特殊功能,并被编码成奇怪的字母串。但也许要达到一种新技术的边缘,就不可避免地要有hackiness。

也许建造第一台通用图灵机也需要一定的灵活性。这个概念是正确的,但图灵很快发布了一个勘误表来修正一些错误,在后来的几年里,很明显错误更多了。但是在那个时候,图灵并没有什么直觉,不知道有多容易发生错误。

图灵也不知道他的普适计算结果究竟有多普遍。也许图灵机只是计算过程的一个模型,而其他模型(或大脑)可能具有完全不同的功能。但在几十年的时间里,人们逐渐发现,许多可能的模型实际上与图灵发明的机器完全相同。

很奇怪,艾伦·图灵从来没有在电脑上模拟过图灵机。他认为图灵机是用来证明一般原理的理论装置。但他似乎并没有把它们当作具体的对象来明确研究。

事实上,当图灵开始制作生物生长过程的模型时,他立即开始使用微分方程,而且似乎从来没有考虑过像图灵机这样的东西可能与自然过程有关。

当我在1980年左右开始对简单的计算过程感兴趣时,我也没有考虑图灵机,而是开始研究我后来了解到的细胞自动机。我发现就是即使是规则极其简单的细胞自动机也能产生极其复杂的行为——我很快意识到这可以被认为是与复杂的计算相对应的。

我可能是在1991年模拟了我的第一个显式图灵机。对我来说,图灵机的构造有点太像工程系统了,而不是某种本质上与系统相对应的东西。但我很快就发现即使是简单的图灵机,就像简单的细胞自动机,也能产生非常复杂的行为。

从某种意义上说,图灵很容易就发现了这一点。但他的直觉——就像我最初的直觉一样——会告诉他,这种现象是不可能的。所以很可能只有运气和简单的计算才能让他发现这个现象。

如果他这样做了,我敢肯定,他会对他的普适性概念的门槛是什么,以及图灵机的简单程度有多高感到好奇。在20世纪90年代中期,我探索了简单图灵机的空间,并找到了最小的可能的候选者。在我放了一个25000美元的奖金2007年,亚历克斯·史密斯证明了图灵机确实是通用的

毫无疑问,艾伦·图灵很快就会明白这些结果对于思考自然过程和数学的重要性。但如果没有经验的发现,他的思想就没有朝这个方向发展。

相反,他开始从工程学的角度考虑计算机应该在多大程度上能够模拟大脑,他发明了图灵测试等想法。如今,通读他的著作,你会发现他关于人工智能的许多概念性论点仍然需要被提出,尽管其中一些,比如他关于超感官知觉的讨论,已经过时了。

看看他在1950年发表的著名文章《计算机器与智能》我们可以看到他对机器编程的讨论Encyclopædia大英百科全书——他估计60名工人需要50年的时间。我想知道艾伦·图灵会怎么想Wolfram | Alpha多亏了过去60年的进步,或许还有一些聪明才智,到目前为止,人类付出的努力至少少了一些。

除了他的学术工作,图灵最近也成为了一个民间英雄,最引人注目的是他的死亡故事。几乎可以肯定的是,人们永远无法确定他的死亡是否真的是故意的。但就我所知和所闻而言,我不得不说,我相当怀疑这是真的。

当人们第一次听说艾伦·图灵死于吃了一个含有氰化物的苹果时,人们会认为这一定是故意自杀。但当有人后来发现,他其实是个修理匠,最近为了电镀勺子而制造氰化物,把化学品放在食物旁边,而且是个相当邋遢的人,情况就变得不那么明朗了。

我经常想,如果见到艾伦·图灵,会是什么样子。我不知道他的任何录音(尽管他曾经做过英国广播公司的广播)。但我猜想,即使在他生命的尽头,他也经常咯咯地笑,说话时还有些结巴,这似乎是因为他思考得比说话快。他似乎发现和数学家交谈是最容易的。他对物理学略加思考,但似乎从未深入研究过。在他的一生中,他似乎对许多智力问题都保持着孩童般的热情和好奇。

他有点独来独往,一个接一个地独立完成各种项目。他是同性恋,一个人住。他不是一个有组织的政治家,在他生命的最后,他似乎发现自己在很大程度上被计算机工作者和研究他对生物生长和形态发生的新兴趣的人们忽视了。

在某些方面,他是一个典型的英国业余爱好者,将他的才智投入到不同的领域。他在纯数学方面达到了很高的水平,并以此作为他的专业基础。他在传统数学方面的贡献当然是非常令人尊敬的,尽管不是很突出。但在他所接触的每一个领域,他所提出的想法都有一定的明快——即使这些想法的技术实现有时被晦涩的符号和大量的细节所掩盖。

从某种意义上说,他能活下来是幸运的。因为当时正是他能够接受数学发展的形式主义,并将其与当时新兴的工程结合起来的时候,他才第一次看到计算的一般概念。

遗憾的是,他在计算机实验成为广泛可行的25年前就去世了。我很想知道他会发现什么Mathematica.我不怀疑他会把它推到极限,写一些让我害怕的代码。但我完全预料到,早在我发现之前,他就已经发现了NKS,并开始了解它们的重要性。

他可能会失望的是,在他发明图灵测试60年后,仍然没有完全的类人人工智能。也许在很久以前,他就已经开始为创建像Wolfram|Alpha这样的东西而运动,把人类的知识变成计算机可以处理的东西。

如果他能多活几十年,毫无疑问,他会将自己的精力投入到更多的领域。但是,对于艾伦·图灵在他41年的人生中所取得的成就,以及他作为计算概念之父的现代声誉,还是有很多值得感激的地方的。

快乐的死后的100年th生日,阿兰·图灵。

一些额外的指针:

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