偉大的圖靈與恩尼格碼的對決,最終勝利者為何英年早逝?

2020-12-20 時空通訊

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

有人說,頂級數學家的能力可以用「恐怖」來形容,那麼,數學天才艾倫·麥席森·圖靈與恩格尼碼的對決就是這樣一個「恐怖」過程。恩格尼碼不是一個人,而是一個密碼機。這個密碼機在二戰殺了很多人,而圖靈就是這個密碼機的終結者。

現在我們知道,這個世界的一切,都可以數位化,這就是計算機和人工智慧的「本領」,因為它們可以把純數學的符號與實體的世界聯繫起來。而最先開啟這種聯繫的是一個偉大的名字~艾倫·麥席森·圖靈。他被認為是電腦和人工智慧之父,是一位數學奇才,也可以說是一位頂級數學大師。

二戰中,納粹德國發明了令人恐怖的「恩格尼碼密碼機」。

這個密碼機有多厲害呢?它輸入一個字母進去,出來的可以是任意一個字母,這樣,即便盟軍截獲了這個密碼,也不知所云,看到的是一堆亂碼。而德軍自己人,只要有相應的破譯機,就能夠很輕易的破譯出來。

這種密碼機顛覆了以往任何密碼設置的方式,其密匙隨機變化能力可達1.59x10^20種,也就是1.59萬億億種可能。恩格尼碼密碼排除了人力破解的可能,因為任何一個人窮盡一生也數不出億億位數,更別說破解了。有人計算過,如果10個人窮盡一生每時每刻不眠不休都在驗證這個密碼的各種可能性,完全驗證完至少需要2000萬年。

因此英軍只能眼睜睜的看著自己的軍艦、飛機、士兵們不斷大量損失,一籌莫展。英國情報部門把希望寄托在特立獨行的數學家圖靈身上,1939年9月,他們找到了圖靈,招募他到英國外交部通訊處服務,主要任務就是破譯恩格尼碼密碼。

圖靈一接觸這個密碼,就知道破譯這種密碼依靠人力是無法完成的,他想起了自己1936年設計的「圖靈機」,這是一種可以輔助數學研究的通用機器,在這臺機器裡,首次把純數學的符號以邏輯的方式與外界聯繫起來,是計算機和人工智慧的雛形。

圖靈讓戰爭提前兩年結束。

1940年,圖靈帶領自己的團隊,研製出了密碼破譯機「波比」(上圖),又稱「炸彈」,徹底破解了恩格尼碼這個被德軍認為固若金湯的密碼機器,從而「治好了」盟軍的「青光眼」和「白內障」,盟軍從睜眼瞎到對德軍動向了如指掌甚至毫髮畢現,從而規避了德軍的各種打擊,反過來給予了德軍不斷沉重打擊,戰爭的規則改變了,德軍節節敗退。

「波比」被列為最高機密,戰後被全部銷毀。盟軍還採取了真真假假的迷惑戰術,沒有讓德軍知道他們的密碼已被破譯,因此時不時還要付出一些較小的代價換取更大的勝利,還有不少士兵為了掩護「波比」而犧牲,他們並不知道自己為何而死。但戰爭提前兩年結束,挽救了多少士兵和平民的生命?

就像老美在日本放了兩個原子彈,雖然直接和間接傷亡了幾十萬人,但提前促使日本無條件投降,避免了盟軍進入日本本土作戰,同樣減少了數百萬軍民的傷亡。如果真要進入本土,咱中國也屬盟軍,當然也要派出軍隊進入,也要死很多人的。

德軍正是在這種迷惑下,一直到戰爭結束,也沒有發現自己的密碼被破,因為他們太過自信自己的恩格尼碼了,納粹最終的覆滅很大程度是被圖靈天才之手扼殺。

圖靈成為英雄,但他的人生卻以悲劇落幕。

由於圖靈傑出的貢獻,1945年,他被英國政府授予了最高的英雄獎項~大英帝國榮譽勳章(O.B.E.勳章)。這之後,圖靈結束了自己在英國外交部的工作,回到了戰前正在進行的理論計算機方面研究,試圖研製出具體的計算機來。

從此,圖靈開始了自動計算機的研究和設計,他寫出了一份長達50頁的ACE(通用計算機)設計說明書,後來的第一臺ACE樣機就是根據這個設計概念製造出來的。1949年,圖靈成為了曼徹斯特大學計算機實驗室副主任,負責最早真正意義上的計算機~「曼特斯特一號」的軟體理論開發,由此,他成為世界上第一位把計算機實際用於數學研究的科學家。

1950年,圖靈編寫並出版了《曼徹斯特電子電腦程式員手冊》,後來又提出了著名的「圖靈測試」;1951年,圖靈又發表論文《機器能思考嗎》;1951年,他成為英國皇家學會會員,時年39歲;1952年,他辭去劍橋大學國王學院研究員職務,專心在曼特斯特大學從事研究,還擔任了製造自動數字計算機的弗蘭蒂公司顧問。

但好景不長。正當圖靈潛心研究,事業將取得重大突破之際,由於被人迫害,讓他的天才創造戛然而止。

與世俗不相容的性格缺陷,葬送了圖靈的人生和事業。

1954年6月7日,圖靈被發現死於家中的床上,床頭放著一個被咬了一口的蘋果,經過對蘋果的檢測,這個蘋果被泡過劇毒的氰化物,結論是自殺身亡。22年後的1976年,美國出現了一個蘋果公司,它將第一臺個人電腦推向市場,顛覆了人們對電腦的使用方式,從而掀起了一場電腦革命,尤其是它們的手機,引領了世紀變革。

巧合的是蘋果公司的logo就是一個被咬過一口的蘋果,很多人認為這就是為了紀念電腦之父圖靈而設計的,但有人認為,這只是一個巧合。不管怎樣,這個小插曲也彰顯了圖靈的影響依然在人間。

圖靈的死與他的性取向有關,作為一個同性戀者,在那個時代還是不被法律所容許的。圖靈被自己的同性伴侶所害,受到法律制裁。這位圖靈的性伴侶叫阿諾德·莫瑞,他們1951年結識並結為伴侶,沒想到這是引狼入室。

有一次,圖靈發現有人到家裡盜竊,他選擇了報警,結果這個盜賊正是莫瑞的同夥。審訊中,圖靈與莫瑞的同性戀關係暴露,而莫瑞為了減輕罪責,讓律師辯護是圖靈慫恿引誘才使他墮落。由此圖靈因同性戀被捕,他本來完全可以不承認這個「罪行」,但他寧折不彎的個性不允許他說假話,他不但承認有這事,還認為這是他自己的私事,並寫了5頁陳述報告,把事情交代得清清楚楚。

圖靈的罪名被坐實,被判定具有「明顯的猥褻和性顛倒行為」罪。法庭給了他兩種選擇,一是坐牢2年,另一種選擇是化學閹割。他選擇了後者,就是持續1年強行注射雌激素。於是他在藥物的副作用下屈辱的活了一段時間,期間他經歷了乳房不斷發育等苦不堪言的折磨。最終,他選擇了悄悄離開這個不容他的世界。他的人生和事業在他41歲時戛然而止。

最頂級的數學大師都不是常人,因此常被世俗所不容。

圖靈當然也不例外。1912年6月23日,圖靈在英國倫敦出生。其實他也是一個「留守」兒童,其父親在印度工作,母親隨行,因此他從小就很少見到父母,只與哥哥約翰相依為命。或許是這種環境,導致了他從小就與眾不同。

圖靈性格孤僻,沉默寡言,討厭瑣事,具有拒絕交流的傾向,整天沉浸在自己的世界裡。他頭髮凌亂,邋裡邋遢,襯衫從褲子裡耷拉出來,領帶胡亂的纏在領子外面,扣子也常常扣錯孔眼,甚至常常穿反鞋子,他認左腳右腳完全沒有區別。他對事物的表達都是直通通的,好惡完全展示在人們面前。這就是青少年時期圖靈留在人們心目中的印象。

他在學校對數學表現出明顯的痴迷,而忽視了對基礎課學習,因此他數學是學霸,而其他科目是學渣。他討厭學校的制度,覺得這種制度約束並剝奪了他悠閒的生活,由此他差點被學校開除。學校給他的評價是:「他根本不知道什麼叫惡劣的舉止、骯髒的書寫和混亂的圖形」,「他不該再這麼留在這個年級,這太荒唐了」等等。

他就是一個特立獨行的人,他不是常人,因此這個以常人為主流世俗的世界很難容忍這種「異人」,他的木訥、偏執、驕傲或許正是他悲劇形成的因素。

但他的天才是毋庸置疑的,很早就顯現出來。

圖靈在15歲時就能夠讀懂愛因斯坦相對論,據說當時全世界只有300個人能鬧明白。他為了幫助母親理解相對論,寫了一份詳細的相對論內容提要,顯示出很強的數學水平和科學理解力。中學時期,圖靈獨特的數學天才能力就使他獲得了國王愛德華六世數學金盾獎章。

後來他的數學才華被一路發現和肯定。1931年,圖靈考入劍橋大學國王學院,由於成績優異而獲得數學獎學金;1935年,他的第一篇數學論文「左右殆周期性的等價」發表在《倫敦數學會雜誌》上,同一年,他還寫出「論高斯誤差函數」一文。這一年他才23歲,這些成就使他由一名大學生直接當選為國王學院的研究員,並於次年榮獲英國著名的史密斯數學獎,成為國王學院最為顯赫的畢業生之一。

世俗終於寬容了圖靈,他以天才偉人形象定位於歷史。

一代巨星過早隕落了,人們惋惜之餘,並沒有忘記這位純粹的數學天才。2009年,英國計算機科學家康明發起了為圖靈平反的在線請願,很快,支持請願的籤名就超過3萬人,英國政府時任首相戈登布朗由此發表了正式的道歉聲明。

2012年,著名科學家史蒂芬·威廉·霍金、保羅·納斯(諾貝爾醫學獎得主)、馬丁·裡斯(時任英國皇家學會會長)等致函時任英國首相戴維·卡梅倫,要求為圖靈平反;2013年12月24日,英國司法大臣克裡斯·格雷林向英國女王提出為圖靈平反的要求,女王終於為圖靈頒發了赦免令。

格雷林隨後宣布:「圖靈的晚年生活因為其同性取向而被迫蒙上了一層陰影,我們認為當時的判決是不公的,這種歧視現象如今也已經遭到了廢除。為此,女王決定為這位偉人送上赦免,以此向其致敬。」

後來,英國宣布赦免了歷史上所有過去因「嚴重猥褻法」而被定罪的同性戀和雙性戀,並向1967年前因同性戀傾向而被定罪的人道歉,這個扭轉世俗的法律改變被人們稱為「艾倫·圖靈法案」。

為了紀念圖靈對計算機科學的巨大貢獻,美國計算機學會於1966年設立了圖靈獎,一年一次表彰在計算機科學中貢獻突出的科學家,這個獎項含金量極高,被譽為計算機界的諾貝爾獎。2019年7月15日,英格蘭銀行行長馬克·卡尼展示了以圖靈頭像為畫面的新版50英鎊紙幣,並宣稱在2021年底進入流通,這是一種殊榮。

圖靈在科學、特別在數理邏輯和計算機科學方面的成就已被人們熟知,他被譽為計算機和人工智慧之父。

由此,我們應該得到一個認識:

最頂尖的傑出人物一定不是世俗的,而世俗也不一定就是好的或者進步的。如果我們這個世界多一分寬容,也許圖靈就不會死,他可能為人類進步作出更多的改變。

世界上還有許多科學家在過去和今天受到不公正的對待,而這些科學家正是改變人類文明進程,他們都可能是關係到人類未來存亡的一個齒輪,但願這樣的齒輪不要損壞太多,最終導致人類文明的崩潰。

如果本文能夠引起1個人的思考,就沒白寫;如果能引起很多人的思考,則令人欣慰。謝謝大家的閱讀,歡迎討論。

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