「阿爾法狗」在多領域打敗人類標誌了我們正式走進人工智慧的時代。最早提出人工智慧這個概念的是計算機之父「艾倫·圖靈」。
他著名的理論「圖靈測試」就是用來分辨機器智能與人類思維的邊界,可以說在他研究之時,就已經認識到了,機器智能可以在多個領域替代人類工作。
英國廣播公司(BBC)2019年7月報導,「計算機科學和人工智慧之父」艾倫.圖靈登上英國2020年出版的50英鎊新鈔。
艾倫.圖靈被稱為英格蘭之子,「英國的大腦」。英國首先邱吉爾評價圖靈在二戰中作出了人類最高貢獻。
我最喜歡的演員本尼迪克特·康伯巴奇所主演的《模仿遊戲》講述的就是他在二戰時所作出的貢獻,憑此影片獲得了奧斯卡最佳男主角的提名。
而最公認權威的記載圖靈一生的傳記《圖靈傳》中,是這麼評價他的——「謎一樣的解謎者」,我們今天將結合歷史與影視藝術作品,去解讀這位現代科學的領路人——艾倫圖靈。
幼時,早熟卻又遲鈍
艾倫.圖靈1912年出生在一個沒落貴族的家庭,祖上曾經是「準男爵」,從蘇格蘭遷至英格蘭生活。
圖靈的祖父以曾11名的成績獲得過三一學院(劍橋)的數學學位。
他的父親比較中規中矩,考上了印屬印度的公務員,但是因為長期在印度工作,圖靈童年時期被寄養在當地的託兒所,是一名「留守兒童」。
也許是和父母不在身邊的原因,圖靈在童年的時候有一些早熟,經常拒絕一些作為「孩子的玩耍行為,而且他似乎在這個時候就對機器的「生命」有所感悟,把壞掉的木偶「種到土裡,希望能長出壞掉的手臂。
而圖靈在其他方面的發育也似乎有些遲緩,6歲的時候還分不清楚左右,他想到了一個「程序式」的方法,在左手拇指做一個「標識點」來讓自己分辨左右。
圖靈的小學教育是在保守的教會學校學習,在20世紀初的英國,教會學校還沒有受到工業革命的影響,對於科學學科還是持排斥的態度。
圖靈在擁有的第一本讀物《兒童必讀的自然奇蹟》為他打開了科學的大門,對他一生有著巨大的影響,因為性格有些早熟和孤僻,圖靈不是很喜歡上學。
這本《自然奇蹟》為他打開了用科學解釋世界的大門,小圖靈是這麼看待不得不上學的問題的:
只有上學,才能讓大腦形成思維區,這必須趁大腦還在發育時候開始,但是我們長大後,我們的大腦就不再生成新的思維區了。——《圖靈筆記》
寫這段話的時候,圖靈才不過10歲,完全看出了他超出同齡人的智力與理性,這也註定了他的童年生涯必然是孤獨的。
圖靈喜愛運動,在《模仿遊戲》種有著他晨跑的情節,他奔跑是因為他小學時期很喜歡冰球運動,但是他並不參與遊戲本身,而是奇特的喜歡當「邊線裁判」,最大的樂趣是精確的判定球的出線位置。
圖靈為什麼喜歡冰球場,因為冰球的就是邊線幾何。——圖靈的同學說
保守的教學學校很頭疼圖靈這種學生,不學當時看中的「神學」、「拉丁文」、「讚美詩」,一心撲在數學與科學上。
圖靈曾獨立給出反正切函數的無窮級數,讓他的數學老師當下失態的跑向其他老師,告訴他們「圖靈是個天才」,但是並未引起學校的重視。
因為偏科,超高智商的圖靈差點還被留級,而因為他的孤僻,在他的寄宿學校生涯中經常遭受到同齡人的作弄,但是他不惱火,繼續研究自己的科學問題。
認知,是阻擋人類交流的邊界。
生命裡的引路人——克裡斯
而圖靈,註定在這段時間無法與世界對話,但是另一個天才的出現,讓圖靈與這個世界產生了聯繫——克裡斯多夫。
圖靈初見克裡斯多夫是在15歲的時候,克裡斯多夫比他大一歲,消瘦而英俊,一頭漂亮的金髮。「好像再看一眼他的臉,太有魅力了。」圖靈如是說。
克裡斯多夫與圖靈是完全不同的性格,他顯得更能接受這個世界,科學對於圖靈來說,是與這個世界的界限,而對克裡斯多夫,則意味著讚美、榮譽、獎項。
克裡斯多夫是一個完美的學生,對著科學有著同樣的崇敬,經常與圖靈一起討論在科學上的辦法,對愛因斯坦的《相對論》的解讀,是他們爭論不休的話題。
「他就像一抹鮮豔的色彩,在黑白世界中迸發。」
克裡斯多夫帶著圖靈走出了世界的對他的困境,同時對他的學習也有了很大的幫助,在圖靈最引以為傲的數學上,他得了1033分,而克裡斯多夫則得到了1436分。
克裡斯多夫是圖靈的夥伴、偶像,也是導師。
圖靈在與克裡斯多夫的交往中,除了共同學習知識,也在學習與這個世界交流的能力。
一般成績優秀的男孩子,多少會輕視老師,帶著一點臭脾氣,但是克裡斯多夫則沒有,他謙虛而又禮貌,與所有人都和諧相處,他超脫於頑固又保守的公學體制之上。——《圖靈傳》
1930年,克裡斯多夫先於圖靈一年拿到劍橋三一學院的獎學金,而圖靈的學校報告上,也從各種嚴厲警告變為了滿滿的讚美之詞,劍橋離他也指日可待。
圖靈與克裡斯多夫參加了劍橋的晚宴,這是他人生最快樂的一段時間。
命運的詭異無常對待克裡斯多夫與圖靈都是不公正的,在之後不久,克裡斯多夫因為牛結核並,在倫敦做了兩次手術,經歷了6天的痛苦折磨後,離開了這個世界。
艾倫圖靈眼中那顆最璀璨的彗星逝去了。
身邊的朋友都怕圖靈無法接受這個打擊,幾天後,才遞給他一張紙條告訴他這個噩耗,我不知道圖靈心理經歷了怎樣的悲傷,在清晨醒來後,在克裡斯多夫的葬禮上,他在日記中寫道:
我很高興的是,星期六早上,那些星星也來參加葬禮了,向克裡斯致哀。
奧漢蘭先生告訴我,克裡斯會繼續活在我的心中。
在電影《模仿遊戲》那臺打敗了納粹德國,世界上第一臺計算機取名為「克裡斯多夫」,在盟軍的密碼破解部門中被親切的稱為——bombe(炸彈機/甜點)。
科研生涯——英國的大腦
圖靈並沒有沉浸在克裡斯去世的傷痛中,正如他所說,他覺得克裡斯還活著,就如童年被埋入土裡的木偶,還會重新煥發生命。
圖靈與克裡斯的母親默卡夫人保持了多年的通信,而默卡夫人似乎也把圖靈當做去世兒子的一種寄託,每當圖靈在研究生涯遇到困惑與困境時,都會給予他幫助。
在克裡斯去世的第二年圖靈如願考入了劍橋大學國王學院,並拿到了數學獎學金。圖靈的數學天賦得到了充分的施展,克裡斯的遺物《數學之樂》讓他接觸了密碼的基礎理論,讓他走入了無窮樂趣的數學世界。
圖靈每年都獲得數學獎學金,而劍橋此時是科學世界的中心,各領域的大師林立,圖靈選擇了象徵著學生能力的多科目學位攻讀項目(比正常的獲得學位方式多考數門高級學科)。
在劍橋,圖靈真正的走入了科學的世界,在這裡地位和財富毫無意義,只有高斯與牛頓這樣的偉人,才是他的目標。
在當時的科學研究中,科學與人類學通常被看作毫無關係,但是圖靈一直試圖在人類與科學的中間尋找搭建的橋梁,因為克裡斯的去世,他對神學不屑一顧,但是對靈魂有著很高的研究,在他與默卡夫人的通信中他提到:
我們有某種意識,在控制著一部分或者整個大腦的原子的運動,身體的其他行為,則是為了增強這種運動。
這種邏輯學上的探索,奠定了他對科學的應用方向——替代人類的機器。
1933年圖靈致力於研究量子物理和純數學的領域,試圖建立實物與符號之間的聯繫。著名數學家羅素與另一名現代計算機的馮·諾依曼給了他很多的啟發。
1935年,圖靈的兩篇論文《左右周期性等價》與《論高斯誤差函數》讓他獲得了國王學院研究員,並在次年獲得史密斯數學獎。
圖靈的科學探索之路,在克裡斯的出現與離去之後,變得沒那麼孤獨,他開始與身邊人交往,與院長玩牌,與同學們一起吃晚餐。
我們欣慰的看到,這個天才,終於擁有了屬於自己的天地。
圖靈在習慣在康河邊長跑,在運動中思考問題,在當時的數學界有一個著名的問題叫做希爾伯特理論,他們把數學看作是一套規則,就像下棋一樣,可以通過公式來得到結果。
該理論的核心問題是如何找到這樣的公式或者方法得到結果,圖靈在當年的一次跑步之後,躺在草地上休息,想到了用機器去解決這個問題。
現代計算機的曙光,此刻在這片草地上出現了。
1936年,圖靈帶著創造一個可以用數學方法解決問題的機器的想法來到了美國普林斯頓大學攻讀數學博士學位。
如果說劍橋是英國精神的象徵,那麼普林斯頓則是美國財富的象徵,它與經濟大蕭條隔絕,在普林斯頓,學校提供了足夠有利的環境為圖靈的研究助力。
1938年,圖靈在完成自己涉及到邏輯、代數和數論的博士研究的同時提出了「圖靈機」的初步模型,回到自己的母校劍橋國王學院,繼續自己研究。
同年,世界也蘊藏著一股能量,戰爭的氣息瀰漫在整個歐洲,而圖靈也將從象牙塔中走出,扼住世界的喉嚨,進入戰爭與人類的中心。
二戰英雄——凡人之軀戰勝惡魔
英國的密碼破譯部門起源於一戰時期,當時的蘇聯打撈到德國的密碼本,轉交到英國手中,隨後英國招募了大批忍受對其進行破解,該部門的負責人就是《模仿遊戲》中那個讓人覺得討厭的海軍中校丹妮斯頓。
圖靈選擇加入這個部門的原因很簡單,雖然政治上圖靈幾乎是個白痴,但是他還是意識到戰爭即將到來,而劍橋沒有批准他的講師職務,只給了他一個象徵性的分科講授,只有10英鎊。
所以圖靈要找一個資助方來繼續他的研究,英國政府就是一個最好的選擇。
跟電影中5、6個人的小團隊不同,英國這個破譯密碼的部門在初期就多達60人,在當時密碼的破譯還不是特別依賴數學能力,所以第一批的破譯人員加上圖靈只有3人來自學術界,都是來自劍橋的數學家。
在當時的密碼技術中有兩種方法:一種是通過密鑰,就像今天大家購買軟體給的一串數字,每次用一份,用完作廢,極其消耗人力去製作。
另一種是將一個密碼本通過固定方式去排列,類似摩斯密碼就是這樣的。這種技術最大缺點就是容易被破解。
熟悉了密碼技術的圖靈非常的興奮,在2年前他就思考過數學與圖靈機應用於密碼技術,而現在這種密碼技術破解,十分接近他想製作的圖靈機,現在解題的方式和方向有了,我們來看看問題是什麼。
Enigma——英格瑪密碼機又叫「謎」,當時還沒有頻道加密的技術,無線電傳訊很容易被截取,於是德國人發明密碼機,將電報本身加密,防止被盜取情報。
同時英格瑪被稱為「轉子」密碼機,通過輪子的轉動使所輸入的密碼被替代,比如你輸入A輪子會轉到B,那麼B就是A的替代字母。
但最關鍵的是,你繼續輸入的時候,輪子還會繼續轉動,那麼替代字母就會變換,這在密碼學上叫複試替換密碼。
一個輪子如果把26個字母都輸入過了,那麼就會轉一圈變為原始的位置,這樣就會有規律。而英格瑪用了4個輪子,也就是17576個字母後,才會重複,每天的12點再次改編,這是一個非常大的數據量。
電影中圖靈製造的「克裡斯」就用了很多同樣的輪子,試圖通過計算去破解這個機器。
打敗一個機器的只能是另一臺機器。——《模仿遊戲》
因為數據量的龐大,即使當「克裡斯」製造成功以後,也很難在一天的時間內破解英格瑪密碼機,因為每天的12點就會進行重編,因此「克裡斯」要在平均每小時檢查10萬個盤位,這在當時的製造工藝,即使設計理念是完美的,機械素質也無法完成。
破解進入了僵局,所以「猜詞」這個方法成為了一個很好的方法,所謂猜詞的原理就像你猜一個4位數的數字密碼,是1萬種可能,而如果告訴你前面兩位數,就只能100種可能,幾何級的減少計算量。
《模仿遊戲》圖靈的破解小組就是通過,早上的「天氣」和「希特勒」這樣的關鍵詞,大大減少了「克裡斯」的計算量,本來一天都計算不出來,在短短幾分鐘內就計算出來了。
而在歷史中當然不會這麼容易,一直到1940年,他們通過多種方法去尋找德軍的詞彙規律,也包括了電影中「情人」的小故事,就是一名德軍電報員在愛河中情不自禁,把每封電報開頭都加上了自己愛人的名字。
決定性因素是因為德軍的軍艦在挪威海岸被擊潰,很多密碼資料被繳獲,在圖靈領導的多達幾百人團隊的集體努力下,才破解了英格瑪的密碼。
在情報上領先的英國逐漸取得優勢,這讓首相邱吉爾非常高興,1941年邱吉爾親自前往密碼破解部門所在地布萊切利,當時圖靈緊張的不知所措,而邱吉爾則稱讚這些密碼工作者為「不會亂叫的下金蛋的鵝」。
英雄的悲慘落幕
在破解德國海軍的英格瑪密碼後,圖靈先後為英美兩國加密系統工作,擔任英美密碼破解部門的總顧問,1945年二戰結束,圖靈則被應國家物理實驗室聘用,繼續研究計算機理論。
雖然1946年圖靈獲得了英國最高榮譽「不列顛帝國勳章」,但是基於軍事保密原則,在當時是秘密進行的。
即使到了21世紀的當下,很多細節依然沒被披露,這也造成了後來的悲劇。
在隨後的8年時間裡,圖靈完成了計算機應用於數學研究,對人工智慧提出了最早的研究理論,還有著名的研究人與機器的邊界的「圖靈測試。」
圖靈此後一直專注於機械智能的研究,學術界最早對圖靈的想法提出反對的是一名腦外科醫生名叫傑弗遜,他堅持認為機械的神經無法達到人類的標誌,無法感受任何情緒化的事情。
好事的記者就傑佛遜的理論採訪圖靈,圖靈語不驚人死不休的說:
「我們所知的只是未來的冰峰一角,在我們完全認知機器之前,沒有任何的理由相信機器不能像人一樣。」
這樣驚人的話引起了天主教公學強烈的不滿,大肆攻擊圖靈。一時間在英國這個保守社會,圖靈在社會上變成了異端的代表,圖靈對於這個是世界的超前理解,終究讓他格格不入。
這種格格不入也預見了他的結局。
眾所周知,圖靈是一名同性戀者,與電影中一樣,圖靈的末路開始於一場盜竊,他的一名情人聯合同夥盜竊了他的家。
在沒搞明白事情前,圖靈報了警,警方成功把這名犯人逮捕,了解完盜竊以後,這名犯人把關於圖靈情人的事情也說了出來。
而滿不在乎的圖靈也爽快的承認了這件事,甚至洋洋灑灑寫了5頁紙,極盡文風之華麗,描述之詳細。
警察也驚呆了,圖靈完全沒意識到,在當時這是違法的。
圖靈遠遠低估了這件事的嚴重性,繁瑣的審判讓他精疲力竭,最終根據英國當時的法律,他被迫注射雌性激素,這件事被當地報紙頭條登出,標題是:《大學教授被處緩刑,必須接受化學閹割》。
在激素的作用下,摧毀了圖靈的意志。其實他本來有另外一種選擇,就是坐牢,但是為了自己心愛的計算機研究,他選擇接受藥物治療。
兩年的1954年,圖靈被發現死於家中,享年41歲。床頭放了一個被咬了一口的蘋果,警方調查後認為是氰化物中毒,結論為自殺。
似乎此時,人們遺忘了他是大不列顛勳章的獲得者,劍橋歷史上排名前列的數學家,而只有對他私生活的不理解。
賈伯斯為了致敬他,所設立的logo就是這個被咬了一口的蘋果,此時看來頗為諷刺。
死後的幾十年,多名赫赫有名的科學家要求為圖靈平反,一直到2013年,女王才赦免了圖靈,這個人類之光及大英帝國之子。
結語
縱觀歷史上所有的天才,似乎都為自己的異於常人而感覺到煩惱,愛因斯坦、梵谷、達爾文等等都是如此。
而圖靈尤其如此,在他死前的那一年,他堅持不肯坐牢,研究的課題是生物形態的形成。
也許是一種人工智慧甚至是人工生物,圖靈是一個夢想家,他註定不屬於當代,擁有超級大腦的他想開發一個更加強大的智能體。
他孤獨的身影屹立在機械智能與人類思維的邊界,成為一名守望者,他守望的是人類的夢想,而他自己永遠屬於未來。
圖靈的一生,始終與這個世界格格不入,而救贖之人克裡斯多夫的出現,是他一生中最快樂的時光,在迷茫的科學空間找到了引路人,最終卻離他而去。
於是他不相信神學,但是相信靈魂,一生致力於讓機器更接近人,何嘗不是一種對人類死後的展望。
圖靈也不相信政治,卻以自己高超的智慧與知識,將惡魔掀翻在地,戰爭結束後,又默默的回到實驗室。
往往是那些無人看好之人,才能取得無人能及的成就。
——圖靈《模仿遊戲》