轉載自中國農大陳奎孚老師的個人公眾號：圖形公式不煩惱
英國現代計算機的起步是從德國的密碼電報機——Enigma(謎)開始的，而解開這個謎的，不是別人，正是艾倫·圖靈。
圖靈英年早逝，然而在他42年的人生歷程中，他的創造力是豐富多彩的。他是天才的數學家和計算機理論專家，24歲提出圖靈機理論，31歲參與 COLOSSUS的研製，33歲設想仿真系統，35歲提出自動程序設計概念，38歲設計「圖靈測驗」。這一朵朵靈感浪花無不閃耀著他在計算機發展史上的預見性。特別是在60年代後當然，圖靈最高的成就還是在電腦和人工智慧方面，他是這一領域開天闢地的大師。為表彰他的貢獻，專門設有一個一年一度的「圖靈獎」，頒發給最優秀的電腦科學家。這枚獎章就像「諾貝爾獎」一樣，為計算機界的獲獎者帶來至高無上的榮譽。而阿蘭·圖靈本人，更被人們推崇為人工智慧之父，在計算機業十倍速變化的歷史畫卷中永遠佔有一席之地。他的驚世才華和盛年夭折，也給他的個人生活塗上了謎一樣的傳奇色彩。
影響圖靈一生的人：克裡斯多夫
品學兼優的克裡斯多夫就像圖靈生命中的天使，在圖靈四面楚歌時，他降臨到圖靈身邊，彼此意趣相投，也是克裡斯多夫指引圖靈走上密碼的道路。兩個人開始關於各自實驗的討論，圖靈對克裡斯多夫的感情也從友情轉到了一個方向，這種感情也影響到了他的性取向。在那個同性戀即為嚴重猥褻罪的年代，這也使他最終走向了悲傷的結局。
神童圖靈
圖靈1912年6月23日出生於英國倫敦，其祖父曾獲得劍橋大學數學榮譽學位，但他父親的數學才能平平。圖靈的家庭教育，對他以後在數學及計算機方面的成就並沒有多少幫助。小時候的圖靈生性活潑好動，很早就表現出對科學的探索精神。據他母親回憶，3歲時，小圖靈就進行了他的首次實驗，嘗試把一個玩具木頭人的小胳膊、小腿掰下來栽到花園裡，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著作，題目為《關於一種顯微鏡》。在這部很短的書中，天才兒童圖靈拼錯了很多單詞，句法也有問題，但寫得還能讓人看懂，很像那麼一回事兒。在書的開頭和結尾，他都用同一句話「首先你必須知道光是直的」 作前後呼應，但中間的內容卻很短，短得破了科學著作的記錄。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，他也能放棄當前鋒進球這樣出風頭的事，只喜歡在場外巡邊，因為這樣能有機會去計算球飛出邊界的角度。他的老師認為：「圖靈的頭腦思維可以像袋鼠一樣進行跳躍。」圖靈是個天才。
圖靈一上大學，就迷上了《數學原理》。在1931年，著名的「哥德爾定理」出現後(該定理認為沒有一種公理系統可以導出數論中所有的真實命題，除非這種系統本身就有悖論)，天才的圖靈在數理邏輯大本營的劍橋大學提出一個設想：能否有這樣一臺機器，通過某種一般的機械步驟，能在原則上一個接一個地解決所有的數學問題。大學畢業後，圖靈去美國普林斯頓大學攻讀博士學位，還順手發明過一個解碼器。在那裡，他遇見了馮·諾依曼，後者對他的論文擊節讚賞，並隨後由此提出了「存儲程序」概念。圖靈學成後又回到他的母校任教。在短短的時間裡，圖靈就發表了幾篇很有份量的數學論文，為他贏得了很大的聲譽。
運動員圖靈——只因熱愛而起跑
很少人知道他也是一位出色的跑者，甚至差點站上了奧運會的舞臺。圖靈從中學開始跑步，但直到30多歲才正式進行長跑訓練。雖然跑道上的圖靈「大器晚成」，在運動方面的成就遠不及他在計算機上的作為，但他出色的運動天賦絲毫不遜色於他的頭腦。
由於進行科學研究需要花費太多時間和精力，跑步也就這樣成為了圖靈的放鬆方式。每當天氣不好時，學校的足球隊停止訓練，校園裡的同學依然可以看到圖靈在操場上不停地跑著。
在他從劍橋畢業後，即便工作忙碌造成跑步的時間大大縮減，圖靈還是會想方設法去跑步。他會以雙腳代替交通工具，從家裡跑到工作的地方。「當他跑到科研會議的現場時，他的同事們都驚呆了！」圖靈的傳記作家安德烈·霍奇這樣說道，「最關鍵的是，他跑得比一些交通工具還要快。」
他的跑友J.F.哈丁曾經問圖靈，他是為了誰在跑步，圖靈只是回道：「誰也不為。我做的工作壓力太大，我能把它從內心去除的唯一方式，就是使勁地跑。」
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動員。在他的同事和學生中間，這位衣著隨便、不打領帶的著名教授，不善言辭，有些木訥、害羞，常咬指甲，但他更多地以自己傑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。於是，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，他總是嘴裡念念有詞，在心裡細細計算，這鏈條也怪，總是轉到一定的圈數就滑落了，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。後來圖靈又居然在腳踏車旁裝了一個小巧的機械記數器，到圈數時就停，歇口氣換換腦子，再重新運動起來。
1936年，圖靈向倫敦權威的數學雜誌投了一篇論文，題為《論數字計算在決斷難題中的應用》。在這篇開創性的論文中，圖靈給「可計算性」下了一個嚴格的數學定義，並提出著名的「圖靈機」(Turing Machine)的設想。「圖靈機」不是一種具體的機器，而是一種思想模型，可製造一種十分簡單但運算能力極強的計算機裝置，用來計算所有能想像得到的可計算函數。裝置由一個控制器和一根假設兩端無界的工作帶(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果。外行人看了會墜入雲裡霧裡，而內行人則稱它是「闡明現代電腦原理的開山之作」，並冠以「理想計算機」的名稱。這篇論文在紙上談了一把兵，創造出一個「圖靈機」來。但現代通用電腦確實是用相應的程序來完成任何設定好的任務。這一理論奠定了整個現代計算機的理論基礎。「圖靈機」更在電腦史上與「馮·諾依曼機」齊名，被永遠載入計算機的發展史中。
謎語圖靈
正當圖靈的理論研究工作進一步深入時，戰爭爆發了。他被派往布雷契萊莊園承擔「超級機密」研究。當時的布雷契萊莊園是一所「政府密碼學校」，即戰時的英國情報破譯中心。在這座幽靜的維多利亞式建築裡，表面上鳥語花香、人跡罕見，其實每天都有12000多名志願者在這裡夜以繼日地工作，截獲、整理、破譯德國的軍事情報，有些結果甚至直達邱吉爾首相本人手中。在這裡，圖靈被人們稱為「教授」，沒有人知道他的真名。當時德國有一個名為「Enigma」（謎）的通信密碼機，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，他率領著大約200多名精幹人員進行密碼分析，其中甚至還包括象棋冠軍亞歷山大。分析和計算工作非常複雜，26個字母在「Enigma」機中能替代8萬億個謎文字母，變化會超過2.5千萬億億。最後多虧波蘭同行們提供了一臺真正的「Enigma」，圖靈才憑藉著他的天才設想設計出一種破譯機。這臺機器主要由繼電器構成，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勳章，來到英國國家物理研究所擔任高級研究員。兩年後，圖靈寫了一份內部報告，提出了"自動程序"的概念，但由於英國政府嚴密、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)發表了同樣成果，英國才連忙亮出壓在箱底的寶貝，終於在1970年給圖靈的報告「解密」。圖靈的這份報告後來收入愛丁堡大學編的《機器智能》論文集中。由於有了布雷契萊的經驗，圖靈提交了一份「自動計算機」的設計方案，領導一批優秀的電子工程師，著手製造一種名叫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的內存裝置時說：「它可以很容易把一本書的10頁內容記住。」顯然，ACE是當時世界上最快、最強勁的電子計算機之一。
大師圖靈
到了1949年10月，各項改進工作都已展開，夾在兩層存儲器之間的自動控制系統已正常運轉，並能在程序的控制下，實現磁鼓和陰極射線管存儲單元間信息交互。圖靈設計出一些協同電路來做輸入和輸出的外設。有關電動打字設備也是圖靈通過老關係從他戰時供職的外交部通信部門弄過來的，其中甚至包括一個戰後從德國人那裡收繳來的穿孔紙帶鍵盤。這樣，整個模型機已大功告成。在整個試驗階段，大家忙上忙下。1949年底，模型機交付給曼徹斯特當地的一家叫弗蘭尼蒂(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秒內開平方根、求對數和三角函數的運算。比起先前的模型機，「邁可1型」功能更為齊全，靜電存儲器的內存容量已翻倍，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"型計算機的概念是他的發明，卻不止一次地說過，圖靈是現代計算機設計思想的創始人。當有人將"電子計算機之父"的頭銜戴在馮·諾依曼頭上時，他謙遜地說，真正的計算機之父應該是圖靈。當然，馮·諾依曼問之無愧，而圖靈也有「人工智慧之父」的桂冠。他倆是計算機歷史浩瀚星空中相互映照的兩顆巨星。
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