今天给大家讲述的是一个在一生当中曾经在完全两个不同的领域,两次改变全人类文明走向的旷世奇才阿兰·图灵的故事。
1912年图灵出生在英国一个中产家庭,父亲是一名殖民地的公务员,被派驻在印度工作,而图灵和哥哥两人则被从小寄养在父母的朋友家里。图灵自小就展现出了对于数学的偏爱,而且也格外喜欢阅读与科学相关的科普类书籍,其中就有一本叫做《大自然的谜题》的科普读物。书中将人体比喻为机器的理论让图灵感到了格外的震惊。而且印象深刻,这样的新奇理论也在他小小的年纪就培养了图灵对这个世界独到的观察视角。
到了1926年,14岁的图灵去到了当地的一所叫做谢伯安的公立寄宿学校上中学。在学校期间,像所有天才一样,图灵在同学的眼中是一个相对孤傲且性格与行为举止非常与众不同的人。这也让他备受同学的白眼与欺凌,甚至他经常会被关在木地板下面,一关就是几个小时。这让本就从小缺乏关爱的图灵更加感受到学校生活的异常煎熬。而就在图灵认为这样的煎熬会无休止地继续下去的时候,一个比他大一级的叫做克里斯托夫的学长向他伸出了援手。
克里斯托夫·莫克姆是这所中学的顶尖高材生,跟图灵一样,克里斯托夫也非常喜欢研究数学问题。两人每天都混在一起,讨论着各种在其他同学眼中晦涩难懂的理论,其中就包含了爱因斯坦的相对论以及刚刚问世不久的量子力学的相关理论。两人似乎同时在这一刻成为了对方的人生知己。因为在所有同龄人的眼中,只有对方能够理解和欣赏彼此的优秀。图灵的内心也在这一阶段渐渐变得充实起来,不单是因为人生中第一次找到了一个可以理解和欣赏自己的人,更是因为图灵懵懂的发觉,他似样对眼前的这个自己产生了一些不一样的微妙的感觉。他似乎爱上了这个比自己大一岁的男孩,这是图灵人生第一次明确了自己的取向。
快乐的时光总是短暂的,时间很快来到了1929年,18岁的克里斯托夫到了考大学的年纪。为了两人的关系能够继续维系,处于热恋中的图灵也在这个时候决定跟克里斯托夫一起提前一年考取两人的共同梦想——剑桥大学三一学院。可结果却是克里斯托夫顺利地考上了三一学院,而图灵却意外落榜了。
这件事对图灵的打击非常大,因为对于图灵而言,克里斯托夫不仅仅是自己的恋人,他同时也扮演着朋友和知己的角色。图灵觉得自己不可能在没有克里斯托夫的这些日子里继续专心学业。而且在几个月之后,也就是图灵再次准备复考三一学院的时候,就意外得知克里斯托夫已经患肺结核英年早逝了。
就像前面说到的,这个噩耗对于本就内心极度孤独脆弱的图灵来说,是根本无法接受的。因为他失去的不仅仅是自己的爱情、友情、知己,图灵认为他失去的是整个世界。陷入了巨大悲痛的图灵在写给母亲的信中说道:“除了克里斯托夫之外,我不会再跟任何人成为朋友。”而且他还在信中告诉母亲说:“我一定会再见到他。”从这句话中我们也可以看出,图灵其实根本不愿意接受克里斯托夫已经去世了这个事实。他认为克里斯托福的灵魂仍然存在。
而在之后的人生中,图灵也确实想尽了各种办法想要了解灵魂是否存在,以及灵魂与大脑之间是否存在着某种特殊的一层关系。也正是因为图灵失去了一生挚爱,导致他迫切想要了解的这些问题最终成为他日后研究计算机与人工智能的原动力。不出意外,由于克里斯托弗的去世,陷入巨大悲痛的图灵再次与三一学院失之交臂。不过从另一个角度来说,也有可能是图灵为避免触景伤情而主动放弃的结果。总之,他选择去到了自己的第二志愿,也就是剑桥大学国王学院继续深造。
从这个时期开始,图灵的人生变得更加孤独与阴郁。他开始喜欢上了长跑,并且习惯于在奔跑的过程中思考问题。在校学习期间,有一次图灵参加了当时的新任数学家马克思纽曼的讲座。讲座中,朋友们提到了机器能够实现一切数学运算的概念。在当时来说,计算机还只是一种能够针对特定目的设计的功能性计算器,也就是说,它们只能用来做某一种特定的运算。受到启发的图灵在这个时候开始考虑能否制造出像人类大脑那样可以计算各种数学问题的机器。图灵通过冥思苦想后发现,其实完全可以用特定的数字组合来代替所有的运算规则,这样也就能够实现只用一台计算机就能够处理所有运算的目的。在那个所有人都在考虑如何使用硬件设计来实现某种运算功能的年代,图灵已经在思考软件程序的问题了。这也就是著名的图灵机的概念。
时间很快来到了1935年,图灵完成了学业,以国王学院研究员的身份留校继续着自己的研究。也就是在这一时期,图灵把自己的想法写成了论文,并公开发表。这篇论文就是所有现代计算机的理论基础,而且也引起了当时全世界顶尖数学家的广泛关注而这个时候的图灵年仅24岁。
1939年第二次世界大战爆发。此时的英国正面临着与德国的全面战争,图灵所在的伦敦同样也笼罩在战争的迷雾之下。因为战争需要,英国在此时组建了以陆军与皇家海军的情报部门为主要组成部分的专门从事破译德军军事密码系统的政府密码学校。而图灵作为当时英国的顶尖数学家,自然是被英国政府征召加入政府密码学校,专门从事破译德军军事密码的工作。
图灵在这里的首要工作目标是一台被波兰破解后全新升级的二战恩尼格玛密码机。这台密码机也是德国在二战期间配备给所有军事部门的主要通讯加密工具。德军所有的军事指令的发布与接收都是通过这台二代恩尼格玛密码机加密及转译的。这台密码机是通过其自身接线和转子的不同组合方式来加密要传达的信息,也就是通过改变接线方式和转动转子,就可以轻松实现完全不同的加密逻辑。
而且由于组合方式的多样性,德军每天都会准时更改一次加密逻辑。所以对于破译团队而言,即便将英国情报部门获得德军情报所需的时间忽略不计,理论上他们每天也就只有24小时来破译这个有一亿亿种不同组合可能性的密码系统。摆在所有人面前的问题是,如果使用人工进行暴力破解,也就是穷举法来逐个进行验证的话,是根本没有可能达到目的的。即便是在此期间,英国政府通过人海战术用一两周时间破译的一部分密电内容。也因为实效性的问题,等于完全做了无用功。一时间密码破译工作,完全没有任何头绪。因为政府密码学校汇集了一大批当时的英国顶尖数学家和密码专家。大家每天都会聚集在一起集思广益,希望讨论出一套可行的破解方案。
而这个时候的图灵却显得格外的古怪。无论是在工作与私人时间,他从不与人进行任何问题的深入交流。另外,由于花粉过敏,他每天骑车上班时还会佩戴防毒面具,这导致人们经常对他议论纷纷。所有人都认为这个所谓的天才不过是一个故弄玄虚的怪物而已。但就是这个众人眼里的怪物,却正在制造一种可以替代人力,并且加速运算效率的解码机,也就是代号炸弹的破译机。它是由36个可以同时运行的恩尼格玛组成的破解机器,可以让转子高速运转来对所有的可能性进行逐个的运算,从而找出规律。
虽然这台机器已经大大提高了穷举法的计算效率,但是对图灵而言,这台机器的问题仍然还是太慢。图灵必须再找到一种进一步提升运算效率的方法,才能够彻底的突破。于是他把着眼点放在了已经破解的密电上,试图在这里寻找突破点。
在他的不断分析后,图灵终于发现德军在密码中那些多次重复使用的单词,其中关于天气和元首万岁的相关单词更是几乎在每一封密电中都有所提及。所以图灵意识到,只要将每天都会出现的这些单词对应在当天的电文中,然后只破解这一个单词的加密规律,其实就可以破解德军当天所有的电文加密逻辑。经过反反复复的测试,大大减小了破译所需运算量的这种方式,最慢只需要一个小时,就可以破解德军当天的所有军事密电。图灵的炸弹破译机终于在1940年的八月开始展现出来的威力。至此图灵也终于凭借着自己天才般的能力,只身攻破了德军的军事密码系统。
但是图灵和破解小组的功绩却被英国政府当成了绝密。所以图灵在大多数人眼中,依然扮演着那个不被人理解的怪物的角色。因为德国一旦意识到自己的密码系统被攻破,就一定会再次更新密码系统。到那个时候,很有可能就再也没办法破解了。因此,英国也采用了各种伪装手段来掩盖图灵已经破译恩尼格玛的事实。
比如明知道德军潜艇的位置,但还是假装只是派出例行性的侦察机。如果德军的U型潜艇被发现,就展开相应的军事行动。而如果派出的侦察机确实没能发现敌人,也就只能任由他继续前行,甚至是实施作战行动。另一方面,皇家海军也对外宣称英国开发出了一种针对U型潜艇的长距离雷达,在实际上根本就是为了掩盖图灵伟大贡献的烟雾弹。为此,英国政府高层在多数时候也只能眼睁睁地看着自己的军官和士兵一步步地踏入德军的死亡陷阱。
时间很快来到了1941年,也就是图灵破译恩尼格玛的第二年。德军的高层军事密码系统突然发生了变化,整个编码逻辑变得更为复杂,破解的效率也开始大不如前。图灵意识到德军可能进一步升级了恩尼格玛的加密组合方式。所以必须使用更有效率的破译机才能继续掌握德军高层的军事意图。
于是图灵找来了自己的老师,也就是前面提到的马克思·纽曼,共同开发更大型的机器,加快破译效率。很快,在两人共同努力下,一台比炸弹更快的叫做西斯鲁滨逊的超级计算机诞生了。他虽然能够做到每秒200次的浮点运算,但是却仍然无法在短时间内完成破译工作。正当所有人一筹莫展的时候,一位叫做托马斯·富拉尔的工程师站出来,建议图灵将计算机中所有的电磁继电器更换为真空管,就可以大大提升机器的工作效率。但是图灵的老师纽曼却对这样的建议嗤之以鼻,根本没有理会托马斯的建议。但是图灵和另外一位破解小组的主管却认为托马斯的建议是可行的。所以在私下支持了托马斯按照自己的设想,使用真空管代替电磁继电器再造一台破解机。
到了1943年底,这台比西斯鲁滨逊快了整整20倍,每秒能够达到5000次浮点运算的叫做巨人的真空管超级计算机诞生了。也就在同年的六月,这个刚刚完成了改进的巨人机就在二战最大的军事行动前破译了希特勒的密电。盟军成功绕开了德军重兵把守的加莱海滩,选择了防守最为薄弱的诺曼底,发起了对德军的全面攻势。成功登陆诺曼底的盟军一路势如破竹,在第二年就结束了欧洲战场的主要战事,1945年5月7日,德国纳粹无条件投降。
而为二战结束作出了不为人知却贡献巨大的图灵及其团队,却被禁止提及任何关于自己在密码破解工作中的相关贡献。因为英国政府计划在战后将这样的优势继续沿用在其他情报领域,他们将从德国没收而来的几千台恩尼格马机分别发放到了自己的各个殖民地,然后持续暗中收集殖民地的各种情报。英国政府这样卑劣的做法也使得图灵这样的秘密工作者受到了与贡献完全相反的社会评价。甚至有人质疑,图灵是一个逃避兵役的懦夫,对国家毫无贡献。不过图灵对此却并不在意。他的工作仅仅是为了心中的正义和对真理的渴望。他所追求的是这些人一生也无法理解的伟大梦想。所以名与利也许对于图灵这样伟大的天才而言是完全没有价值的。
战争结束后,图灵加入了英国国家物理实验室,负责一个实验小组。而这个小组的目的就是为了实现图灵在战前的梦想:建造一台在任何情况下都能够通用的电子计算机,或者按照他自己的话说,他希望制造出一台可以像大脑一样思考的机器,也就是我们现在已经在各个领域展开应用的AI技术的雏形。不过很可惜,图灵在1947年就退出了这个研究团队。1949年,图灵与自己的老师纽曼一起在曼彻斯特大学使用之前巨人机留下来的零件,组装成了世界上第一台能够储存程序并且能够运行程序的计算机。图灵给这台被称作曼彻斯特一号的计算机编写了很多应用程序,其中就包括乐器演奏和文字编辑等计算机的程序软件。
接下来,图灵又开始深入思考更为深刻的问题,也就是,假如人体就像一台机器的话,那么它是由什么样的程序来控制的呢?于是图灵在1952年发表了一篇名为《形态发生的化学基础》的论文。
然而,就在图灵进一步接近真相的时候,由于他与一名叫做阿诺·玛里的19岁男子发生了短暂的同性关系,彻底将图灵拖入了深渊。因为与图灵发生关系的这名男子目的不纯,他在图灵家盗窃的时候被抓了现行。然而,到图灵报警后极其讽刺的事情发生:警察以猥亵男童罪将图灵起诉到了法院。这个在二战中为人类作出了巨大贡献的幕后英雄,居然被判有罪,还不得不在被捕入狱和定期注射雌性激素之间进行选择。最终,图灵选择了后者。
但是药物带来的巨大生理改变和精神压力让图灵患上了严重的抑郁症,而且更让图灵难以接受的是自己的思考能力也是迅速的下降。而正是因为这一点,给了图灵悲惨命运的最后一击。因为他意识到自己再也造不出一台能够见到克里斯托弗的机器了,失去了见到自己一生挚爱的唯一一丝希望后,图灵选择了离开这个世界。警方在他的床头发现了一颗被咬了一口的涂满氢化物的苹果,也据此推定他为自杀。图灵的生命就此被定格在了41岁。
直到他死去多年后的2009年,英国才发起了一场为图灵平反的在线请愿活动。当时的英国首相迫于民意,代表英国政府为图灵发表了正式道歉。而更加讽刺的是,伊丽莎白女王,因为图灵送上了迟到的赦免,但仔细想想,图灵其实根本不需要这样的赦免,因为他不需要为自己的取向感到羞愧。他只是选择了做真实的自己,选择了一条常人无法理解和接受的爱情之路。而真正应该感到羞愧的是那些至今为止依然还存在的愚昧观念和那个愚昧的时代。